傳感器與檢測技術(shù)I課程教學(xué)大綱

傳感器與檢測技術(shù)I課程教學(xué)大綱課程中文名稱：傳感器與檢測技術(shù)Ⅰ課程英文名稱：DetectionandInstrumentⅠ課程編號：C1262應(yīng)開課學(xué)期：6學(xué)時數(shù)：40（32+8）學(xué)分?jǐn)?shù)：2.5適用專業(yè)：自動化課程類型：專業(yè)核心課程、必修先修課程：電路原理、電子技術(shù)基礎(chǔ)一、課程性質(zhì)本課程是自動化專業(yè)的專業(yè)核心課程和學(xué)位課?！皞鞲衅髋c檢測技術(shù)”是講述傳感器的原理、應(yīng)用以及檢測系統(tǒng)的一系列技術(shù)，是當(dāng)今社會提取信息的關(guān)鍵技術(shù)，也是現(xiàn)代控制、信息系統(tǒng)和各種裝備不可缺少的信息采集手段，廣泛應(yīng)用于測量與控制領(lǐng)域，可以較好的培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，也是提高學(xué)生動手能力的重要環(huán)節(jié)；是可以培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)的重要課程，有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，同時具有較強的交叉領(lǐng)域知識，利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用知識的能力。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握傳感器以及檢測系統(tǒng)的基本概念和傳感器基本特性；掌握各大類傳感器的原理，測量電路，非線性問題以及應(yīng)用情況；學(xué)會誤差分析，數(shù)據(jù)處理的基本方法；了解測控技術(shù)所需要的應(yīng)用軟件；了解測控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和何其特征，能夠以小組為單位，完成課程作業(yè)：根據(jù)系統(tǒng)的測量要求以及技術(shù)指標(biāo)，獨立設(shè)計測控系統(tǒng)并進行可行性分析；設(shè)計中應(yīng)有對環(huán)境及經(jīng)濟等方面的綜合考慮，通過驗證性的多項實驗，加強對課程知識的理解和把握。通過前沿知識的獲取，了解當(dāng)前社會工業(yè)發(fā)展變革形勢下傳感器技術(shù)研究所面臨的復(fù)雜問題及未來發(fā)展趨勢，培養(yǎng)開拓創(chuàng)新意識。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程對畢業(yè)要求的支撐課程教學(xué)目標(biāo)、達成途徑和評價依據(jù)等3．掌握工程基礎(chǔ)知識和本專業(yè)的基本理論知識，具有系統(tǒng)的工程實踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷；了解本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢；教學(xué)目標(biāo)：掌握各類傳感器的的基本原理，具有工程規(guī)范意識，能夠了解新型傳感器和新型測量系統(tǒng)的知識；達成途徑：課堂講解，課堂討論（翻轉(zhuǎn)課堂），網(wǎng)絡(luò)作業(yè)。評價依據(jù)：課堂提問；課程報告。評價方式：評估課堂回答問題的正確性與完整性；評估課程報告的規(guī)范性和正確性。4．具備設(shè)計和實施工程實驗的能力，并能夠?qū)嶒灲Y(jié)果進行分析；教學(xué)目標(biāo)：學(xué)會使用各種傳感器與能夠根據(jù)需求設(shè)計監(jiān)測與檢測系統(tǒng)，學(xué)會使用各種傳感器設(shè)計各種物理量的檢測系統(tǒng)，能對系統(tǒng)試驗結(jié)論進行分析。達成途徑：課堂講解，在課堂上介紹傳感器知識，并進行實際應(yīng)用的實例介紹。實驗教學(xué)。評價依據(jù)：課堂提問；課程報告，實驗報告分析。評價方式：評估課堂回答問題的正確性與完整性；評估課程報告的規(guī)范性和正確性。10．具有國際視野和跨文化的交流、競爭與合作能力。教學(xué)目標(biāo)：適當(dāng)提供英文文獻資料供學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)，通過團隊形式的討論和實驗培養(yǎng)競爭合作能力。達成途徑：網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)的自學(xué)及課程論壇討論；討論課堂。評價依據(jù)：網(wǎng)絡(luò)視頻學(xué)習(xí)情況；專題討論的英語匯報等；小組學(xué)習(xí)。評價方式：評估作業(yè)的整潔性和正確性，給出適當(dāng)?shù)某煽?；針對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)報告進行分析和評判，給出相應(yīng)的成績；根據(jù)專題討論的團體英語匯報和個人表現(xiàn)給出成績；評估小組學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)。四、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時安排和基本要求第一章傳感器以及檢測系統(tǒng)的基本概念（1學(xué)時）重點難點：傳感器的概念與基本結(jié)構(gòu)。（1）了解檢測系統(tǒng)的構(gòu)成及其各組成部分功能；（2）掌握傳感器的概念與基本結(jié)構(gòu)；（3）掌握檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢。第二章傳感器的基本特性（1學(xué)時）重點難點：靜態(tài)特性、動態(tài)特性。掌握傳感器的靜態(tài)特性與傳感器指標(biāo)；掌握傳感器的動態(tài)特性；第三章電阻式傳感器（6學(xué)時，含2學(xué)時實驗）重點難點：應(yīng)變片工作原理、溫度誤差的補償方法掌握應(yīng)變片工作原理、轉(zhuǎn)換電路的形式；掌握直流電橋的計算，溫度誤差的補償方法；理解應(yīng)變片的主要特性，應(yīng)變片應(yīng)用舉例，了解應(yīng)變片類型；能力拓展——電子血壓計的設(shè)計。第四章電感式傳感器（8學(xué)時，含4學(xué)時實驗）重點難點：自感式傳感器、電渦流傳感器掌握自感式傳感器結(jié)構(gòu)特性、工作原理及差動電感傳感器測量電路輸出特性；了解差動變壓器式傳感器工作原理，等效電路、轉(zhuǎn)換電路、應(yīng)用舉例；理解電渦流傳感器的工作原理、等效電路及應(yīng)用；能力拓展——滾珠直徑分選裝置的設(shè)計。第五章電容式傳感器（4學(xué)時）重點難點：電容式傳感器測量電路、轉(zhuǎn)換電路掌握電容式傳感器工作原理和結(jié)構(gòu)類型，電容式傳感器的特點；理解測量轉(zhuǎn)換電路，測量原理以及特點；了解電容式傳感器的應(yīng)用。第六章壓電式傳感器（2學(xué)時）重點難點：壓電式傳感器工作原理，電荷放大電路和電壓放大電路掌握壓電式傳感器工作原理，電荷放大器和電壓放大器作用、特征；理解壓電轉(zhuǎn)換元件具有的自發(fā)電和可逆重要性，電荷放大器和電壓放大器的電路形式和輸出特性；了解壓電傳感器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用以及選用原則。第七章磁敏式傳感器（4學(xué)時，含2學(xué)時實驗）重點難點：磁電式傳感器的基本原理、霍爾式傳感器工作原理了解磁電式傳感器的基本原理和應(yīng)用；掌握霍爾式傳感器工作原理、誤差及其補償；理解霍爾元件及材料，霍爾元件基本特性；了解霍爾式傳感器的應(yīng)用。第八章熱電勢傳感器（4學(xué)時）重點難點：熱電偶工作原理、冷端處理方法和測量電路，熱電偶的基本定律，分度表的使用方法掌握熱電偶工作原理，冷端處理方法測量電路；熱電偶的基本定律以及應(yīng)用情況；掌握熱敏電阻熱電阻的溫度系數(shù)特征，接線方法；了解熱電偶、熱電阻、熱敏電阻結(jié)構(gòu)和材料、基本參數(shù)、主要特性和應(yīng)用。第九章光電式傳感器（4學(xué)時）重點難點：光電效應(yīng)、光敏電阻；光電編碼器原理與應(yīng)用掌握光電式傳感器的基本形式，掌握光電效應(yīng)及光敏電阻的應(yīng)用；了解光電耦合器及其應(yīng)用；了解光纖及其傳光原理，掌握光纖傳感器的分類和應(yīng)用；掌握光電編碼器原理，了解光電式編碼器的應(yīng)用。第十章輻射式傳感器（2學(xué)時）重點難點：超聲波傳感器的測量原理及特性；掌握電磁波譜各波段的特性。了解紅外及微波傳感器的工作原理。掌握超聲波傳感器的測量原理及特性，了解超聲波傳感器的典型應(yīng)用。第十八章測量不確定度與回歸分析（2學(xué)時）重點難點：測量誤差概念與處理，測量不確定度與回歸分析；了解測量誤差基本概念與基本特性；掌握各種測量誤差處理方法；了解測量不確定度基本概念與計算方法；掌握最小二乘回歸分析方法。第二十章測量系統(tǒng)的組成（2學(xué)時）重點難點：系統(tǒng)的組成；了解Labview應(yīng)用軟件；掌握測量系統(tǒng)的基本組成；掌握測量系統(tǒng)設(shè)計的基本思路和器件選型的指標(biāo)要求；能力拓展——測控系統(tǒng)的設(shè)計。五、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)序號教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)1課程報告?zhèn)鞲衅髡{(diào)研02能力拓展自選題目小組完成，匯報組隊完成一個檢測系統(tǒng)設(shè)計，進行實物制作或仿真調(diào)試03項目實例介紹滾珠徑分選裝置；烘箱測量裝置；無損探傷04平時作業(yè)以及作業(yè)講解和復(fù)習(xí)1、電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)求解（3.5），電橋靈敏度計算（3.7,3.8）2、變氣隙厚度傳感器靈敏度計算（4.3），差動電感電橋靈敏度計算（4.5）3、電容是傳感器靈敏度計算（5.2）4、壓電式傳感器（6.12）5、熱電式傳感器（8.9,8.10）6、光電編碼器（9.22）05實驗一電阻傳感器實驗（驗證型）2實驗二電感傳感器實驗（驗證型）2實驗三電渦流傳感器實驗（驗證型）2實驗四霍爾傳感器實驗（驗證型）2六、教學(xué)方法與手段本課程教學(xué)主要采用講授、多媒體教學(xué)、計算機仿真、團隊合作、實物制作、實驗等教學(xué)方法與手段。七、推薦教材和教學(xué)參考資源教材：1. 胡向東，傳感器與檢測技術(shù)（第二版），機械工業(yè)出版社，2013.參考書：1. 賀良華等，現(xiàn)代檢測技術(shù)，華中科技大學(xué)，20082. 梁森等，自動