傳感器與工程測量-機制-課程教學(xué)大綱

【傳感器與工程測量】【SensorandEngineeringMeasurement】一、基本信息（必填項）課程代碼：【2080467】課程學(xué)分：【3】面向?qū)I(yè)：【機械設(shè)計制造及其自動化】課程性質(zhì)：【系級必修課】開課院系：機電學(xué)院機械工程系使用教材：【傳感器技術(shù)與應(yīng)用魏學(xué)業(yè)主編華中科技大學(xué)出版ISBN9787568050128】主要教材：【傳感器技術(shù)與應(yīng)用魏學(xué)業(yè)主編華中科技大學(xué)出版ISBN9787568050128】輔助教材：傳感器與檢測技術(shù)（第3版）胡向東機械工業(yè)出版社ISBN9787111587712參考教材：傳感器技術(shù)與應(yīng)用（第2版）賈海瀛高等教育出版社ISBN9787040529715課程網(wǎng)站：先修課程：【模電電路】，【數(shù)字電路】，【大學(xué)物理】，【電工技術(shù)基礎(chǔ)】二、課程簡介《傳感器與工程測量》是一門綜合性、實踐性強的工程技術(shù)課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握傳感器的基本原理、測量技術(shù)及其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。本課程將深入介紹各類傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點以及選擇和使用方法，同時還將探討現(xiàn)代測量技術(shù)的基本理論和方法，包括測量誤差分析、數(shù)據(jù)處理技巧以及測量系統(tǒng)的設(shè)計與實施。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能夠掌握傳感器與測量技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識，還能夠通過實驗操作和項目實踐，提升動手能力和解決實際問題的能力。此外，課程還將注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和團隊合作精神，為他們在未來的工程實踐和科學(xué)研究中奠定堅實的基礎(chǔ)。本課程適合工程類專業(yè)的本科生學(xué)習(xí)，尤其是土木工程、機械工程、電子工程等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生將能夠更好地理解和應(yīng)用傳感器與測量技術(shù)，為未來的職業(yè)發(fā)展和社會服務(wù)做好充分準備。三、選課建議本課程適合機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、智能制造方向、工業(yè)機器人應(yīng)用方向的本科生授課，要求學(xué)生具有數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、模擬電路、數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識。四、課程教學(xué)目標本課程為我校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、智能制造方向、工業(yè)機器人應(yīng)用方向的專業(yè)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解傳感器與檢測技術(shù)的地位與作用，傳感器與檢測技術(shù)的基礎(chǔ)知識，以及傳感器與檢測技術(shù)的應(yīng)用示例。掌握測量的基礎(chǔ)知識、傳感器技術(shù)和檢測技術(shù)的基礎(chǔ)知識，以及他們的應(yīng)用設(shè)計基礎(chǔ)。為學(xué)生進行課題研究、撰寫學(xué)位論文及畢業(yè)后從事控制工程、測控技術(shù)與儀器、檢測技術(shù)與儀表、自動化方面等方面的進一步研究和實際應(yīng)用打下堅實的理論基礎(chǔ)。五、課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程教學(xué)目標L01、工程知識（工程論證要求1）L011.能將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決傳感器技術(shù)問題的恰當表述教學(xué)目標1L012.能針對傳感器建立合適的數(shù)學(xué)計算模型，并利用恰當?shù)挠嬎惴绞竭M行正確求解L02、問題分析（工程論證要求2）L021.能識別和判斷復(fù)雜傳感器技術(shù)等工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)教學(xué)目標2L022.能認識到解決復(fù)雜傳感器技術(shù)工程問題有多種方案可選擇L023.能正確表達傳感器技術(shù)工程問題的解決方案L024.能運用基本原理，分析互換性工程問題的影響因素，證實解決互換性工程問題的合理性L03、設(shè)計/開發(fā)解決方案（工程論證要求3）L031.能夠通過建模進行傳感器類型及相關(guān)技選擇教學(xué)目標3L032.能夠結(jié)合工程資料進行傳感器技術(shù)工程方案進行優(yōu)選標注，體現(xiàn)創(chuàng)新意識L04、研究（工程論證要求4）L041.能夠基于傳感器技術(shù)，根據(jù)對象特征，選擇研究路線，設(shè)計可行的互換性實驗方案教學(xué)目標4L042.、能選用或搭建實驗裝置，采用科學(xué)的實驗方法，安全開展實驗L043.能正確采集、整理實驗數(shù)據(jù)，對實驗結(jié)果進行關(guān)聯(lián)，建模、分析和解釋，獲取合理有效的結(jié)論L05、工程與社會（工程論證要求6+思政L0411+L0413）L051.掌握相關(guān)國際標準和國家標準法規(guī)制定的依據(jù)，以及為什么要這樣制定的理由L052.掌握標準化的意義及基本原理教學(xué)目標5L06、職業(yè)規(guī)范（工程論證要求8+思政L0413）L061.理解電氣工程師職業(yè)道德和規(guī)范構(gòu)成與培養(yǎng)L062.熟悉機電氣工程師職業(yè)道德和規(guī)范的認知L063.掌握電氣工程師職業(yè)道德和規(guī)范對問題分析原則教學(xué)目標6六、課程內(nèi)容序號單元（章節(jié)）知識點能力要求推薦學(xué)時1基礎(chǔ)知識測量的基本概念和分類了解4電參數(shù)測量的基本原理和方法理解非電量參數(shù)測量的分類和基本原理掌握測量電路的介紹掌握自動檢測系統(tǒng)的組成理解2電阻式傳感器電阻式溫度傳感器的原理掌握6應(yīng)變電阻式傳感器的原理掌握熱敏式傳感器的原理掌握測量電路和應(yīng)用掌握3電感式和電容式傳感器電感式傳感器的原理和特性掌握6電容式傳感器的原理和特性掌握兩種傳感器的測量電路和應(yīng)用掌握4熱電偶傳感器熱電偶傳感器的組成掌握4熱電偶傳感器的基本原理掌握熱電偶傳感器的基本特性掌握熱電偶傳感器的測量電路和應(yīng)用掌握5壓電式傳感器和霍爾式傳感器壓電式傳感器的原理掌握4壓電式傳感器的測量電路和應(yīng)用掌握霍爾式傳感器的原理掌握霍爾式傳感器的測量電路和應(yīng)用掌握6流量式傳感器流量的基礎(chǔ)知識、常用的流量傳感器和流量計理解4流量傳感器和流量計的主要組成、工作原理和測量方法掌握7超聲波傳感器和紅外傳感器超聲波傳感器的原理掌握4起聲波傳感器的應(yīng)用掌握紅外傳感器的原理掌握紅外傳感器的應(yīng)用掌握8光電式傳感器光電效應(yīng)及光電傳感器的分類理解4電荷藕合傳感器（CCD）、光電編碼器、計量光柵等傳感器的原理及應(yīng)用掌握9化學(xué)傳感器和集成式溫度傳感器氣敏傳感器和濕敏傳感器，介紹兩種傳感器的基本概念和分類，給出他們的工作原理和典型應(yīng)用理解4AD590集成式溫度傳感器、DS18B20集成式溫度傳感器，并重點分析每種溫度傳感器的基本原理和典型應(yīng)用掌握10檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識檢測技術(shù)的基本概念部分，主要講解檢測技術(shù)的定義、作用和發(fā)展方向了解4系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差從發(fā)現(xiàn)誤差的角度進行講解，同時對測量不確定度進行講解掌握最小二乘法、一元線性擬合、多元線性擬合和曲線擬合的基本理論掌握11溫度和振動參數(shù)檢測技術(shù)溫標及其測溫的方法掌握2振動的分類，要測量的基本參數(shù)，單自由度系統(tǒng)和由基礎(chǔ)去過產(chǎn)生的受迫振動原理，測量方法和應(yīng)用掌握12物位檢測技術(shù)物位測量的分類了解1液位的檢測方法和料位的檢測方法。掌握13運動量檢測技術(shù)運動量檢測包括的范圍了解1幾個運動量參數(shù)的檢測方法和一些應(yīng)用實例掌握七、課內(nèi)實驗名稱及基本要求（選填，適用于課內(nèi)實驗）序號實驗項目名稱目標要求與主要內(nèi)容實驗時數(shù)實驗類型1光電傳感器實驗理解和掌握光電傳感器的基本工作原理。學(xué)會如何正確連接和使用光電傳感器。通過實驗驗證光電傳感器的基本特性，如光照強度與輸出電壓或電流的關(guān)系。2驗證型2霍爾電流傳感器實驗理解和掌握霍爾效應(yīng)的基本原理以及霍爾傳感器的工作原理。學(xué)會如何識別不特定故障，并排除故障后正確連接和使用霍爾電流傳感器。通過實驗驗證霍爾電流傳感器與被測電流之間的關(guān)系，并理解其測量原理。2綜合型3紅外溫度傳感器實驗理解掌握紅外溫度傳感器的工作原理及其特點。學(xué)會如何識別不特定故障，并排除故障后正確連接和使用紅外溫度傳感器。通過實驗驗證紅外溫度傳感器與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，了解其在不同溫度下的輸出特性。2綜合型4視覺傳感器實驗理解和掌握視覺傳感器（如攝像頭、圖像傳感器等）的基本工作原理和性能指標。學(xué)會識別不特定故障，并排除故障后正確連接和使用視覺傳感器，包括攝像頭的安裝和調(diào)試。通過實驗驗證視覺傳感器在圖像捕捉、處理和識別方面的能力。2綜合型5溫濕度傳感器實驗學(xué)會如何正確連接和使用溫濕度傳感器。通過實驗驗證溫濕度傳感器在實際環(huán)境中的性能，包括測量范圍、準確性和穩(wěn)定性。培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力、數(shù)據(jù)處理能力和觀察分析能力。2綜合型6PT100溫度傳感器實驗學(xué)會如何正確連接和使用PT100溫度傳感器。學(xué)會如何識別不特定故障，并排除故障后正確驗證PT100溫度傳感器在不同溫度下的電阻值變化，并了解其與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力、數(shù)據(jù)處理能力和觀察分析能力。2綜合型7振動幅值傳感器實驗學(xué)會如何正確連接和使用振動幅值傳感器。學(xué)會如何識別不特定故障，并排除故障后正確驗證振動幅值傳感器在測量機械振動中的應(yīng)用，了解其測量范圍和精度。培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力、數(shù)據(jù)處理能力和觀察分析能力。2綜合型8氣壓傳感器實驗學(xué)會如何正確連接和使用氣壓傳感器。學(xué)會如何識別不特定故障，并排除故障后正確驗證氣壓傳感器在不同氣壓條件下的輸出響應(yīng)，評估其測量精度和穩(wěn)定性。培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力、數(shù)據(jù)處理能力和觀察分析