《傳感器原理及應用》課程教學大綱

1、傳感器原理及應用Principles and Applications of Sensor一、課程基本情況課程類別：專業(yè)任選課課程學分：2學分課程總學時：32學時，其中講課：24學時，實驗（含上機）：8學時課程性質(zhì)：選修開課學期：第6學期先修課程：普通物理、電路原理、模擬電子電路、數(shù)字電子電路等 適用專業(yè)：電子科學與技術 教 材：傳感器，機械工業(yè)出版社，唐文彥，2011，第四版。開課單位：電子信息工程學院電子科學與技術系課程性質(zhì)、教學目標和任務傳感器原理及應用是電子與電氣信息類相關專業(yè)的選修課程之一,該課程涉及機械、物理、化學、光學、材料、電子、生物、半導體、信息處理等眾多學科領域，是一門理論

2、性強、與工程實踐緊密結合的課程。本課程教學目標為：就知識體系而言，使學生建立針對傳感器的從原理到應用的系統(tǒng)化認識，即了解如何獲取被測對象信息、掌握傳感器的基本原理、掌握各種傳感器的特點和使用的一般性原則；就能力培養(yǎng)而言，要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，引導學生勤思考、能動手、敢創(chuàng)新，使學生具備自主建立不斷演進的知識體系的能力，適應終身學習的能力需要。本課程的教學任務分為理論教學、實踐教學兩個層次。理論教學又分為三大模塊：傳感器技術基礎、常用傳感器原理與應用、現(xiàn)代新型傳感器。理論教學內(nèi)容設計兼顧了系統(tǒng)性和先進性的統(tǒng)一，基礎性和應用性的統(tǒng)一。實踐教學分為三種類形：基礎性實驗、創(chuàng)新性實驗、綜合性實驗

3、。三、教學內(nèi)容和要求1 傳感器的一般特性（4學時）（1）了解傳感器的基本概念、構成、作用和發(fā)展趨勢;傳感器的定標和校準（舉例解釋）;（2）理解誤差的傳遞、誤差合成與分配的基本內(nèi)容;測量誤差的概念、分類、表示方法及系統(tǒng)誤差消除方法;精度、準確度、精確度的定義及其關系;（3）掌握傳感器及其靜態(tài)特性和動態(tài)特性的定義及其基本規(guī)律;重點：按性質(zhì)分類的三種誤差表示、意義及其消除方法；誤差的合成與分配；傳感器靜態(tài)特性和動態(tài)特性的概念及靜態(tài)性能指標;難點：動態(tài)特性及其性能指標。2電阻式傳感器（3學時）（1）了解應變片式和壓阻式傳感器的基本應用重量、位移、加速度等;材料晶向、晶面的表示方法;（2）理解應變效應和

4、壓阻效應;電阻應變片式和壓阻式傳感器產(chǎn)生非線性和溫度誤差的主要原因及補償方法;（3）掌握金屬應變片式和壓阻式傳感器的原理、構成、特性和基本測量電路（電橋電路）；重點：金屬應變片和壓阻式傳感器的原理、構成、特性和基本測量電路，電阻應變片和壓阻傳感器產(chǎn)生非線性誤差和溫度誤差的主要原因及線路補償方法；難點：電阻式傳感器溫度誤差和非線性線路補償方法。3. 電感式傳感器（3學時）（1）了解電感式傳感器、差動變壓器的基本應用；電渦流式和壓磁式傳感器的類別、基本結構、工作原理及其工作特性；（2）理解差動變壓器測量時零點殘余電壓及其消除方法；差動變壓器的基本特性、等效電路和誤差因素；（3）掌握各種自感式傳感器

5、和差動變壓器的工作原理、構成和基本測量電路；重點：電感式傳感器、差動變壓器的工作原理、特性和測量電路；難點：差動變壓器測量時零點殘余電壓及其消除方法。4. 電容傳感器（2學時）（1）了解電容傳感器的基本應用；容柵式傳感器的基本工作原理；（2）理解電容傳感器的主要性能指標：靜態(tài)靈敏度、非線性；電容傳感器的誤差產(chǎn)生原因；（3）掌握電容傳感器的原理、等效電路和測量電路；重點：電容傳感器的原理、等效電路和測量電路；難點：靈敏度與非線性誤差的矛盾關系及解決辦法。5.磁電式傳感器（2學時）（1）了解霍爾傳感器的應用；磁電式傳感器的基本原理；（2）理解霍爾效應；霍爾傳感器的主要特性參數(shù)、誤差及其補償；（3）

6、掌握霍爾傳感器的工作原理、結構和基本電路；重點：霍爾傳感器的工作原理、結構、基本電路、誤差及其補償；難點：霍爾傳感器的誤差及補償。6. 壓電式傳感器（2學時）（1）了解壓電傳感器的應用；壓電式傳感器的基本原理；（2）理解壓電效應；壓電傳感器的兩種信號變換電路電壓放大器和電荷放大器；（3）掌握壓電式傳感器的工作原理和等效電路；重點：壓電式傳感器的工作原理、等效電路、信號變換電路；難點：壓電傳感器的信號變換電路。7. 光電式傳感器（4學時）（1）了解基本光電傳感器的基本應用；其他光電傳感器：電光纖傳感器、荷耦合器件、光電碼盤、光柵傳感器。（2）理解外光電效應、內(nèi)光電效應和光生伏特效應；五種基本光電

7、器件的基本參數(shù)和特性。（3）掌握五種基本光電器件（光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光電池）的基本原理和結構。重點：外光電效應、內(nèi)光電效應和光生伏特效應概念，基本光電器件的原理和應用。難點：基本光電器件的基本特性。8.熱電式傳感器（4學時）（1）了解熱電阻和熱電偶的基本應用；其他測溫傳感器，如輻射式傳感器。（2）理解電阻測溫時誤差來源和消除方法、熱電偶的接觸電勢和溫差電勢、熱電偶的均質(zhì)導體定律、中間導體定律和連接導體定律、金屬熱電阻測溫時導線誤差的補償方法、半導體熱敏電阻測溫時的溫度補償方法、熱電偶冷端處理和補償方法。（3）掌握金屬熱電阻的基本原理，半導體熱電阻的基本原理和主要特性，半導體熱敏電阻的線性化方法、熱電偶的測溫原理、結構形式。重點：熱電阻或熱電偶的原理和結構、熱電阻誤差補償方法，熱電偶的冷端處理和補償方法。難點：熱電阻誤差補償方法，熱電偶的冷端處理和補償方法。四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)：5 次；（2）考核方式：開卷考試；（3）總評成績計算方式：平時成績20%，實驗成績10%、末考試成績70%，其中平時成績中上課占10%，作業(yè)占10%。五、參考書目1、傳感器與檢測技術，電子工業(yè)出版社，徐科軍，2008，第二版。2、傳感器技術，東南大學出版社；賈伯年，2007，第三版3、傳感器原理與應用，電子科