《傳感器原理》課程教學大綱

《傳感器原理》課程教學大綱課程編號：06031002課程名稱：傳感器原理英文名稱：SensorPrinciple課程類型:必修課課程性質：專業(yè)根底課總學時：64學 分：4

講課學時：56 試驗〔實踐〕學時：8適用對象:儀器儀表、自動化、計算機專業(yè)先修課程：大學物理、電路根底、電子技術根底一、編寫說明〔一〕制定大綱的依據本大綱是依據《大慶石油學院本科生培育方案04版測控技術與儀器專業(yè)本科培育目標和教學根本要求編寫?！捕痴n程簡介傳感器是將各種非電量〔包括物理量、化學量、生物量等〕按確定規(guī)律轉換成便于處理和傳輸的另一種物理量的裝置。傳感器技術是涉及傳感〔檢測〕原理的傳感器件。傳感器開發(fā)和應用的綜合技術，隨著現代測量、把握和自動化技術的進展，傳感器技術越來越受到重視。本課程系統(tǒng)的闡述了傳感器的根本原理及有關信號測量電路，內容豐富，穎、既有應用廣泛的構造性傳感器，又有正在進展的物性傳感器和光導纖維傳感器等。學生通過本課程的學習，可以獲得比較全面而系統(tǒng)的傳感器學問，為以后的工作打下一個堅實的根底。〔三〕課程的地位與作用傳感器是現代檢測技術和測控系統(tǒng)的首要部件。傳感器原理是測控技術、電子信息、自動化、機械工程等專業(yè)的一門重要專業(yè)技術課?！菜摹痴n程性質、目的和任務本課程是“測控技術與儀器專業(yè)”的一門專業(yè)必修課程，通過本課程的學習使學生了解和把握各種非電量的物理信息的檢測、轉換和測量原理，為學生畢業(yè)后在各個行業(yè)從事信息檢測和處理工作打下堅實的理論根底?！参濉撑c其他課程的聯系是測試技術、測控電子線路等課程的先修課程?！擦硨ο刃拚n的要求本課程要求學生具有雄厚的物理學、電子技術根底，因此需在開設完上述兩門課的根底上才能開設此課程。二、大綱內容〔一〕教學目的和任務

傳感器的根本概念通過本章教學，使學生把握傳感器及其靜態(tài)特性和動態(tài)特性的定義、靜態(tài)特性指標名稱、線性度和靈敏度的定義，了解傳感器遲滯、重復性等技術指標。〔二〕教學根本要求把握傳感器及其靜態(tài)特性和動態(tài)特性的定義把握傳感器中敏感元件、傳感元件、彈性元件靈敏度的定義了解周密度、準確度、準確度的定義及其關系了解彈性元件的形式及應用范圍?！踩辰虒W重點和難點重點：傳感器及其靜態(tài)特性和動態(tài)特性、靈敏度、線性度難點：傳感器及其靜態(tài)特性和動態(tài)特性、靈敏度、線性度〔四〕教學建議與說明由于本章是前言性質的內容，不要表達過于淺顯的理論學問，應當把抽象的內容具體化，便于學生理解和承受?！参濉辰虒W內容傳感器的定義及組成、敏感元件、傳感元件，彈性元件、傳感器靜態(tài)特性和動態(tài)特性的定義、線性度和靈敏度、彈性敏感元件的輸入量和輸出量的類型、傳感器的分類、傳感器的數學模型。其次章電阻式傳感器〔一〕教學目的和任務通過本章教學，使學生了解電位器及電阻應變片的構造，把握其工作原理和工作特性，把握信號測量電路——電橋。〔二〕教學根本要求把握電位器工作特性、線性和非線性電位器的定義、常用非線性電位器構造形式把握應變式傳感器的組成及各局部的作用了解應變片的構造和分類，把握廣泛使用的敏感珊形式和材料了解電阻應變片的工作原理把握電阻應變片靈敏系數和橫向效應的定義、主要參數的名稱及初始電阻和允許工作電流的定義、常用的初始電阻值〔三〕教學重點和難點重點：電位器構造和工作特性、電阻應變片靈敏系數、電阻應變片橋路難點：電阻應變片產生溫度誤差的主要緣由及線路補償方法〔四〕教學建議與說明留意區(qū)分電阻應變片與電位器的差異?！参濉辰虒W內容電位器的構造、用途、分類、特性和非線性線繞電位器；電阻應變片的構造、材料、工作原理、特性、參數、溫度誤差、補償方法、測量電橋、電阻應變僅、應變式傳感器等。第三章 電容式傳感器〔一〕教學目的和任務通過本章教學，使學生把握電容式傳感器的構造形式及工作原理，把握電容式傳感器的信號調理電路，了解影響電容式傳感器精度的因素及提高精度的措施。〔二〕教學根本要求把握電容傳感器的定義把握變間隙式電容傳感器的工作原理、靈敏度與非線性誤差的解決方法把握測量介質介電常數變化和介質的厚度變化的變介電常數式電容傳感器原理圖了解電容式傳感器的優(yōu)缺點，了解分布電容對其應用的影響〔三〕教學重點和難點重點：電容式傳感器的工作原理、等效電路，電容式傳感器的信號調整電路難點：電容式傳感器的工作原理、等效電路，電容式傳感器的信號調整電路〔四〕教學建議與說明電容式傳感器廣泛應用于位移、振動、角度、加速度等機械量的周密測量，且逐步應用于壓力、壓差、液面、料面、成分含量等方面的測量。多舉實例使學生初步把握電容式傳感器的原理及應用。〔五〕教學內容電容式傳感器的構造原理及構造形式、電容式傳感器的等效電路、電容式傳感器的信號調整電路、影響電容式傳感器精度的因素及提高精度的措施、電容式傳感器的應用〔一〕教學目的和任務

電感式傳感器通過本章教學，使學生把握自感式和差動變壓器式電感傳感器的構造、工作原理，把握時得到較好線性度和靈敏度的條件?！捕辰虒W根本要求把握單線圈變隙式和差動變隙式電感傳感器的構造、工作原理、測量范圍與靈敏度把握螺線管式差動變壓器傳感器的構造、線圈繞組的排列方式、工作原理、影響靈敏度的因素、改善線性度的方法、零點剩余電壓把握差動變壓器測量電路的名稱及差動半波整流電路把握電渦流式傳感器的根本構造及其與被測體經成測量系統(tǒng)的依靠關系測量位移時得到較好線性度和靈敏度的條件了解電渦流式傳感器用于位移測量，并配用定頻調幅式測量電路的〔三〕教學重點和難點重點：自感式、差動式、電渦流式電容傳感器的工作原理及測量電路難點：自感式、差動式、電渦流式電容傳感器的工作原理及測量電路〔四〕教學建議與說明在本章中可以把測量電路與測控電子線路的內容比照講解。〔五〕教學內容單線圈變隙式和差動變隙式電感傳感器的構造、工作原理、測量電路；差動變壓器傳感器的工作原理、輸出特性、測量電路；電渦流傳感器的工作原理、電渦流強度、測量電路〔一〕教學目的和任務

壓電式傳感器通過本章教學，使學生把握壓電式傳感器的工作原理，把握壓電式傳感器的等效電路和信號調整電路等，使學生初步把握壓電式傳感器的原理及應用?！捕辰虒W根本要求把握壓電效應、石英晶體的縱向壓電效應的定義把握影響石英晶體外表電荷密度大小的因素把握壓電陶瓷的構成、極化處理、工作原理、壓電陶瓷式傳感器的優(yōu)點把握壓電元件的等效電路和電荷放大電路了解壓電式傳感器的幾種應用、優(yōu)缺點和預載概念〔三〕教學重點和難點重點：壓電式傳感器的工作原理、等效電路、信號調整電路難點：壓電式傳感器等效電路、信號調整電路〔四〕教學建議與說明壓電式傳感器是基于某些電介質材料的壓電材料，它是典型的有源傳感器。本章著重是壓電晶體和壓電陶瓷兩類壓電材料。〔五〕教學內容壓電式傳感器的工作原理、壓電材料、壓電式傳感器的等效電路、壓電式傳感器的信號調整電路。〔一〕教學目的和任務

熱電式等測溫傳感器通過本章教學，使學生把握熱電偶和熱電阻的工作原理、構造及應用，生疏晶體管和集成溫度傳感器；使學生了解熱電式傳感器的原理及應用?！捕辰虒W根本要求了解熱電阻效應及其原理了解常用熱電阻的類型和測量范圍及其初始電阻數值把握熱電偶、熱電效應及熱端和冷端的定義把握熱電偶的組成及其產生的條件、熱電偶的測溫原理、中間導體定律把握選用熱電極材料的規(guī)律、選用標準、熱電偶的優(yōu)點、熱電偶按構造劃分的種類〔三〕教學重點和難點重點：熱電阻測溫原理、測溫線路及其接線方法；熱電偶的測溫原理、中間導體定律難點：熱電阻效應及其原理、熱電偶的測溫原理、中間導體定律〔四〕教學建議與說明〔五〕教學內容熱電阻效應及其原理、常用熱電阻的類型和測量范圍及其初始電阻數值、熱電阻測溫(電路圖)、熱電偶、熱電效應、熱電偶的組成及其產生的條件、熱電偶的測溫原理、中間導體定律熱電偶的優(yōu)點、熱電偶按構造劃分的種類〔一〕教學目的和任務

光電式傳感器通過本章教學，使學生把握光電效應原理，把握光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管和晶體管等光電器件的構造和工作原理；使學生初步了解光電式傳感器的原理及應用?！捕辰虒W根本要求把握外光電效應、光電管的構造、測量光強度的工作原理、光電陰極材料的重要性了解半導體產生光導效應的臨界光波長的限制把握硅光電池的構造、工作原理、光電特性了解光敏電阻的構造,把握光敏電阻的工作原理把握光敏二極管、光敏三極管的構造、工作原理、光電特性的特點〔三〕教學重點和難點重點：外光電效應、內光電效應、光導效應，光電管的構造、測量光強度的工作原理難點：外光電效應、內光電效應、光導效應〔四〕教學建議與說明光電式傳感器是依據光電效應、利用光電器件將光學量轉換成電學量的傳感器。本章在闡述光電效應原理的根底上，重點介紹光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管等光電器件的應用實例，使學生初步了解光電式傳感器的原理及應用〔五〕教學內容外光電效應、光電管的構造、測量光強度的工作原理、光電陰極材料、光電管的光譜特性、光電特性和暗電流、光電倍增管的構造圖、光電倍增管的特性、內光電效應、光導效應(本征和非本征)、光敏電阻的構造、光敏電阻的工作原理、光敏二極管的構造、工作原理〔一〕教學目的和任務

磁電式傳感器通過本章教學，使學生把握霍爾式傳感器、動圈式磁電傳感器和磁阻式磁電傳感器的工作原理和構造、信號調整電路、頻率響應特性；使學生初步了解磁電式傳感器的原理及應用?！捕辰虒W根本要求把握霍爾效應的物理解釋了解影響霍爾電勢大小的因素把握霍爾元件外形構造、根本測量電路生疏用霍爾元件測量微位移的原理把握動圈式磁電傳感器的工作原理和構造、信號調整電路、頻率響應特性把握磁阻式磁電傳感器的工作原理和構造、信號調整電路、頻率響應特性〔三〕教學重點和難點重點：霍爾效應、霍爾元件根本測量電路、動圈式磁電傳感器和磁阻式磁電傳感器的工作原理和構造、信號調整電路、頻率響應特性難點：霍爾效應、霍爾元件根本測量電路〔四〕教學建議與說明磁電式傳感器也稱為電磁感應傳感器，是基于電磁感應原理，將運動速度轉換成線圈中的感應電動勢的傳感器。在教學時應先生疏電磁感應?！参濉辰虒W內容霍爾效應、霍爾電勢大小的因素、霍爾元件外形構造、根本測量電路、動圈式磁電傳感器和磁阻式磁電傳感器的工作原理和構造、信號調整電路、頻率響應特性〔一〕教學目的和任務

輻射式傳感器通過本章教學，使學生把握紅外輻射、核輻射、超聲波和激光傳感器的根本構造和工作原理，生疏它們的應用?！捕辰虒W根本要求把握紅外輻射的根本定律了解紅外探測器的組成構造把握超聲波的根本特性及物理性質了解超聲波傳感器的構造把握核輻射的物理特性，了解核輻射傳感器的組成構造了解激光的特性，生疏激光器及其特性〔三〕教學重點和難點重點：紅外輻射根本定律、超聲波根本特性、核輻射的物理特性、激光的特性難點：紅外輻射根本定律、超聲波根本特性、核輻射的物理特性、激光的特性〔四〕教學建議與說明本章內容較多，涉及大學物理學問較多，應布置學生復習相關學問?！参濉辰虒W內容紅外輻射的根本定律、紅外探測器的組成構造、超聲波的根本特性及物理性質、超聲波傳感器的構造、核輻射的物理特性、核輻射傳感器的組成構造、激光的特性、激光器及其特性、輻射式傳感器的應用。〔一〕教學目的和任務

型傳感器通過本章教學，使學生明確型的傳感器在不斷消滅，在實際工作中應了解傳感器技術的進展，選用適宜的傳感器，構造合理、有用的檢測系統(tǒng)。本章對各種型傳感器作簡略介紹，指導學生進展自學?！捕辰虒W根本要求了解傳感器的進展趨勢生疏目前消滅的型傳感器的類型生疏型傳感器的特點〔三〕教學重點和難點〔四〕教學建議與說明本章課時較少，內容較多，涉及面廣，對局部內容只作概要性介紹，指導學生自學?！参濉辰虒W內容光導纖維傳感器、激光傳感器、仿生傳感器、智能傳感器、固態(tài)圖象傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器等三、試驗〔實踐〕環(huán)節(jié)及要求第一次試驗應變式傳感器試驗要求：生疏傳感器試驗臺完成應變式傳感器的安裝，電路連接試驗并分析爭論試驗結果，完成試驗報告其次次試驗電感式傳感器試驗要求：1．觀看差動變壓器〔電感式傳感器〕的構造完成傳感器的安裝、測量電路的連接、檢查正確性試驗并分析爭論試驗結果，完成試驗報告第三次試驗熱電式傳感器試驗要求：1．生疏熱電偶的構造和特性完成熱電偶的安裝、電路連接、并正確設置把握臺的報警溫度試驗并分析爭論試驗結果，完成試驗報告第四次試驗磁電式傳感器試驗要求：1．觀看霍爾式傳感器的構造完成傳感器的安裝、電路連接試驗并分析爭論試驗結果，完成試驗報告。四、習題、課程爭論及要求作業(yè)次數為1/6總學時，每次題量為1～2道題。通過作業(yè)，使學生準時復習所學過的重點內容。五、教學方法與手段在講解中要著重講明物理概念，聯系實際，講清構造，原理，特性，不必進展簡潔的六、各教學環(huán)節(jié)學時安排序序號學時安排章節(jié)內容合計試驗〔上機〕講課習題課爭論課其他1第一章傳感器的根本概念332其