《傳感器原理及應用2》課程教學大綱

《傳感器原理及應用2》教學大綱一、課程基本信息課程名稱傳感器原理及應用SensorprincipleandApplication課程編碼SCC520521030開課院部理學院課程團隊傳感與智能檢測技術課程教學團隊學分3.0課內學時56講授32實驗24上機0實踐0課外學時0適用專業(yè)光電信息科學與工程授課語言中文先修課程高等數學（2-1）、高等數學（2-2）、大學物理（2-1）、大學物理（2-2）、電路與模擬電子技術、數字電子技術課程簡介（限選）傳感器技術是新技術革命和現代信息科學的重要基礎，其應用已遍及社會各個領域。本課程是一門內容涉及知識面廣，理論性、綜合性和實踐性強的專業(yè)選修課，課程主要內容有傳感器技術基礎、電阻應變式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器、磁電式傳感器、半導體傳感器、波與輻射式傳感器、數字式傳感器，以及傳感器原理及應用實驗。通過理論與實驗相結合的課程教學，使學生掌握常用傳感器的工作原理和應用技術，培養(yǎng)學生應用傳感器設計、組建測控系統(tǒng)的基本技能。在專業(yè)人才培養(yǎng)中具有提高學生相關專業(yè)基礎理論的認知能力、增強學生從事傳感與檢測技術研究與應用工作的適應能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的作用。Sensortechnologyisanimportantfoundationforthenewtechnologicalrevolutionandmoderninformationscience,anditsapplicationhasspreadtoallfieldsofsociety.SensorprincipleandApplicationisatheoretical,comprehensiveandpracticalprofessionalelectivecourse,whichalsoinvolvesawiderangeofknowledge.Themaincontentsofthecourseincludesensortechnologyfoundation,resistancestrainsensor,capacitivesensor,inductivesensor,piezoelectricsensor,photoelectricsensor,thermoelectricsensor,magnetoelectricsensor,semiconductorsensor,waveandradiationsensor,digitalsensor,sensorprincipleandapplicationexperiment.Throughthecourseteachingcombiningtheoryandexperiment,studentscanmastertheworkingprincipleandapplicationtechnologyofcommonlyusedsensors,andcultivatestudents'basicskillsindesigningsensorsandconstructingmeasurementandcontrolsystems.Inthetrainingofprofessionals,ithasthefunctionofimprovingstudents'cognitiveabilityofrelevantprofessionalbasictheories,enhancingstudents'adaptabilityanddevelopmentandinnovationabilityintheresearchandapplicationofsensinganddetectiontechnology.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：掌握常用傳感器的工作原理和應用技術，培養(yǎng)設計和組建傳感檢測系統(tǒng)的基本能力。 是3.13.12M2目標2：通過分組課程實驗和傳感器應用設計項目，培育創(chuàng)新實踐能力和應用傳感器的技術開發(fā)能力，培養(yǎng)團隊協作意識和合作共事的能力。 是3.33.3三、課程內容序號章節(jié)號標題課程內容/重難點支撐課程目標課內學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第1章傳感器技術基礎 本章重點難點：傳感器的基本功能與組成，傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。 /////21.1傳感器技術概述傳感器技術基本概念，傳感器的基本功能與組成，傳感器的分類，傳感器技術的現狀與發(fā)展趨勢。 M11講授//31.2傳感器的基本特性傳感器的靜態(tài)特性，傳感器的動態(tài)特性。M14講授2作業(yè)41.3傳感器的標定與選用傳感器的標定，傳感器的選用。M11講授//5第2章電阻應變式傳感器本章重點難點：金屬電阻應變效應，壓阻效應；電阻應變片的溫度補償；電阻應變片的測量電路。 /////62.1電阻應變片工作原理應變式傳感器的基本概念，電阻應變片工作原理。M20.5講授//72.2電阻應變片的分類電阻應變片的種類、材料及粘貼。M20.5講授//82.3電阻應變片的基本特性彈性敏感元件的基本特性，電阻應變片的靜態(tài)特性、動態(tài)特性，電阻應變片的溫度特性M21講授//92.4電阻應變片的測量電路電阻應變片的直流電橋和交流電橋測量電路。M20.5講授2作業(yè)102.5應變式傳感器的應用應變式力傳感器，應變式壓力傳感器，應變式液體重量傳感器，應變式加速度傳感器。M10.5講授1應用實例學習11第3章電容式傳感器本章重點難點：電容式傳感器的工作原理和測量電路。/////123.1電容式傳感器的工作原理和結構變極距型電容傳感器，變面積型電容傳感器，變介質型電容傳感器。M20.5講授//133.2電容式傳感器的靈敏度及非線性電容式傳感器靈敏度，變極距式電容式傳感器的非線性M20.5講授//143.3電容式傳感器的等效電路電容式傳感器的等效電路M20.5講授//153.4電容式傳感器的測量電路電容式傳感器常用的轉換測量電路，包括調頻電路、運算放大器式電路、二極管雙T形交流電橋、脈沖寬度調制電路。M20.5講授2作業(yè)163.5電容式傳感器的應用電容式壓力傳感器，電容式加速度傳感器，差動式電容測厚傳感器。M11講授1應用實例學習17第4章電感式傳感器本章重點難點：差動變壓器式傳感器的工作原理、基本特性和測量電路。/////184.1自感式電感傳感器自感式電感傳感器的工作原理、基本特性、測量電路。M20.5講授//194.2差動變壓器式傳感器差動變壓器式傳感器的工作原理、基本特性、測量電路。M20.5講授//204.3電渦流式傳感器電渦流式傳感器的工作原理、基本特性、測量電路。M10.5講授2作業(yè)214.4電感式傳感器的應用自感式電感傳感器應用，差動變壓器式傳感器應用，電渦流式傳感器應用。M10.5講授1應用實例學習22第5章壓電式傳感器本章重點難點：壓電式傳感器的工作原理和測量電路。/////235.1壓電效應及壓電材料壓電效應，石英晶體壓電材料，壓電陶瓷壓電材料，壓電式傳感器，壓電元件的連接方式。M20.5講授//245.2壓電式傳感器的測量電路壓電元件的等效電路，壓電式傳感器的測量電路。M20.5講授2作業(yè)255.3壓電式傳感器的應用壓電式測力傳感器，壓電式加速度傳感器，壓電式報警傳感器。M11講授1應用實例學習26第6章光電式傳感器本章重點難點：光電器件的基本原理，光纖傳感器的工作原理，CCD的工作原理。/////276.1光電器件光電器件的基本原理，光敏電阻，光敏二極管和光敏晶體管，光電池，光電耦合器件，電荷耦合器件（CCD）。M22講授2作業(yè)286.2光纖傳感器光纖的基本結構、傳光原理和基本特性，光纖傳感器的工作原理和基本組成。M21講授//296.3光電式傳感器的應用光電傳感器的應用，光纖傳感器的應用。M11講授1應用實例學習30第7章熱電式傳感器本章重點難點：熱電偶的基本工作原理，熱敏電阻的溫度特性，集成溫度傳感器的測溫電路。/////317.1熱電式傳感器概述熱電式傳感器的基本概念、主要種類、應用領域、發(fā)展狀況。M20.5講授//327.2熱電偶傳感器熱電偶的測溫原理、測量電路和應用。M20.5講授2作業(yè)337.3熱電阻傳感器熱電阻的工作原理、測溫電路和應用。M20.5講授//347.4熱敏電阻傳感器熱敏電阻的溫度特性、測量電路和應用。M20.5講授2作業(yè)357.5集成溫度傳感器集成溫度傳感器的工作原理、測溫電路和應用。M11講授1應用實例學習36第8章磁電式傳感器本章重點難點：霍爾式傳感器的基本原理與霍爾元件的基本特性。/////378.1磁電感應式傳感器磁電感應式傳感器的工作原理、基本特性、測量電路。M21講授//388.2霍爾式傳感器霍爾式傳感器的基本原理，霍爾元件的基本結構和特性。M20.5講授2作業(yè)398.3磁電式傳感器的應用磁電感應式傳感器應用，霍爾式傳感器應用。M10.5講授1應用實例學習40第9章半導體傳感器本章重點難點：半導體傳感器的工作原理，半導體色敏傳感器的基本特征。/////419.1半導體氣敏傳感器半導體氣敏傳感器的工作原理、基本結構和應用。M21講授2作業(yè)429.2半導體濕敏傳感器半導體陶瓷濕敏電阻的導電機理，典型半導體陶瓷濕敏元件，半導體濕敏傳感器應用。M10.5講授1應用實例學習439.3半導體色敏傳感器半導體色敏傳感器的基本原理與主要特征，半導體色敏傳感器應用。M20.5講授//44第10章波與輻射式傳感器本章重和難點：微波傳感器的基本測量原理，熱釋電探測器的工作原理，核輻射探測器的工作原理。/////4510.1超聲波傳感器超聲波的基本特性，壓電式超聲波傳感器的工作原理和基本結構，超聲波傳感器的典型應用。M20.5講授2作業(yè)4610.2微波傳感器微波的基本特性，微波傳感器的基本測量原理和主要組成部分，微波傳感器的應用。M10.5講授1應用實例學習4710.3紅外輻射傳感器紅外輻射的基本特性，紅外傳感器的基本結構，紅外探測器的工作機理，紅外傳感器的應用。M21講授2作業(yè)4810.4核輻射傳感器核輻射的基本性質，核輻射傳感器的基本組成，核輻射探測器的工作原理，核輻射傳感器的應用。M21講授//49第11章數字式傳感器本章的重點難點：光柵傳感器的原理和測量位移方法；辨向原理和細分電路；編碼器原理和測量角度的方法。/////5011.1光柵傳感器光柵與莫爾條紋；光柵傳感器的組成；辨向原理和細分電路。M21講授2作業(yè)5111.2編碼器光電式編碼器；磁編碼器；編碼器的應用M10.5講授1應用實例學習5211.3感應同步器感應同步器結構原理；信號處理方法；感應同步器位移測量系統(tǒng)M20.5講授//53第12章實驗課內實驗/24///54實驗1晶體管溫度計的設計與制作了解半導體晶體管的溫度特性；了解晶體管溫度傳感器的結構、工作原理及響應特性；掌握晶體管溫度傳感器電壓——溫度特性的測量方法；了解電子溫度計的電路結構和設計方法。M34實驗4報告55實驗2反射式光纖位移傳感器測距原理實驗了解光纖傳輸的基本原理；了解反射式光纖傳感器的一般原理結構、性能；利用反射式光纖位移傳感器測量出光強隨位移變化的函數關系。M34實驗4報告56實驗3光敏電阻靜態(tài)特性研究了解光敏電阻的工作原理；掌握光敏電阻的光電特性，光譜響應特性，頻率特性等基本特性；理解光敏電阻的一般應用。M34實驗4報告57實驗4精度二極管檢波特性實驗了解精密二極管的工作原理與使用條件；比較精密二極管與普通二極管的檢波特性；學習信號發(fā)生器、交流毫伏表及數字電壓表的使用。M34實驗4報告58實驗12壓電傳感器的動態(tài)響應及前置放大器綜合實驗掌握壓電式傳感器的原理、結構及應用；掌握電壓放大器的原理和使用，研究引線電容對電壓放大器的影響；掌握電荷放大器的原理和使用。M34實驗4報告59實驗7光電耦合傳感器特性綜合實驗了解對射式光開關的工作原理及其特性；了解反射式光開關的工作原理及其特性；采用對射式光開關進行轉速測量；采用反射式光開關實現光音頻調制/解調。M34實驗4報告60實驗5霍爾傳感器特性研究及其應用了解霍爾效應原理以及研究霍爾傳感器的特性；學習用“對稱測量法”消除霍爾傳感器副效應的影響；學會測定霍爾傳感器的導電類型，會計算載流子濃度和遷移率。M34實驗4報告61實驗6濾波器的頻率特性研究理解低通濾波器（LPF）、高通濾波器（HPF）和帶通濾波器（BPF）的信號傳輸特性（幅頻特性和相頻特性），學會計算濾波器的截止頻率；學習用雙蹤示波器測量相移的方法；學習交流毫伏表、數字電橋的使用。M34實驗4報告62實驗9電渦流傳感器的靜態(tài)特性測量及轉速測量應用了解電渦流傳感器的原理及被測體材料對渦流傳感器的影響；學會用示波器觀察激振狀態(tài)下的調制波形；學會用頻率計、轉速表測量轉速。M34實驗4報告63實驗8壓控振蕩器的設計與應用了解壓控振蕩器（VCF）的工作原理；學習函數信號發(fā)生器的使用；了解虛擬儀器的設計方法。M34實驗4報告64實驗11移相器與相敏檢波器理解移相器和相敏檢波器的工作原理；學習雙通道信號源使用；學習用雙蹤示波器測量相移的方法。M34實驗4報告65實驗10應變片式電子秤的設計與制作掌握應變片的特性和測試方法；學會用應變片組成測量電橋，并測試電橋的檢測靈敏度。M34實驗4報告四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2~3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對傳感器技術基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力題型主要有分析題和計算題。10%2實驗1.本課程24個學時實驗，共6次實驗。2.成績采用百分制，根據實驗情況評分。3.考核學生對傳感器知識技術掌握程度和傳感器應用能力。30%3大作業(yè)1.本課程要求學生完成一個非電量測試系統(tǒng)設計的課程論文。2.根據論文完成的情況評分。10%4考勤隨機點名、刷卡點名等。5%5課堂表現隨機檢查學生上課精神狀態(tài)、回答問題情況。5%6期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。3.主要考核學生對傳感器技術基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、計算題和設計題等。40%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)15%A-按時提交作業(yè)，對半導體物理與器件等知識點理解無誤；B-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在少量錯誤；C-按時提交作業(yè)，對上述知識點理解存在一定量錯誤；D-不按時提交作業(yè)，或對上述知識點理解存在大量錯誤。2M2實驗100%A-實驗有創(chuàng)新。B-實驗內容比較完整，報告規(guī)范。C-實驗內容尚可，報告規(guī)范。D-實驗內容一般，報告欠規(guī)范。3M1大作業(yè)15%A-按時提交課程論文，選題先進，論文格式符合規(guī)范，調研充分；B-按時提交課程論文，選題較為先進，論文格式基本符合規(guī)范，調研比較充分；C-論文格式存在問題，調研不充分等；D-存在抄襲等現象。4/考勤50%A-全勤；B-缺勤1次；C-缺勤2次；D-缺勤3次及以上。5/課堂表現50%A-積極參與課堂互動；B-偶爾參與課堂互動；C-不參與課堂互動；D-破壞課堂教學秩序。6M1期末考試70%（見試卷評分標準）評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材與參考資料序號教學參考資料明細1圖書|《傳感器原理及工程應用》（第四版）,