第一部分:理论课教学大纲
一.说明
1、课程的性质、地位和作用
传感器技术是机械设计制造及其自动化专业一门专业选修课,通过本课程的学习,掌握主要传感器的原理、特性,各种应用条件下传感器的选用原则和应用电路设计;具备传感器的特性实验、标定实验的技能.
2、课程教学和教改基本要求
课堂讲授、课外作业、讲评、实验.通过这些环节,使学生在掌握传感器方面的知识的同时,培养学生的自学能力、动手能力和分析、解决问题的能力.
教学手段:采用实物、图片、幻灯、录像片、演示实验等手段,加大课堂信息量,提高课堂教学效果,培养学生的学习兴趣.
三、教学大纲内容
1.绪论(2学时)
讲授内容:传感器的组成、分类,掌握传感器常用特性的定义和计算方法.
重点:传感器常用特性的定义和计算方法
难点:传感器静动态特性分析方法.
本章思考题:
(1)什么是传感器的静态特性,其主要指标有哪些?
(2)什么是传感器的动态特性,其主要指标有哪些?
2.电阻式传感器(2学时)
讲授内容:电阻式传感器的基本原理,了解电阻式传感器的常用类型.掌握应变片式、压阻式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路.
重点:掌握应变片式、压阻式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路.
本章思考题:电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别?各有何优缺点?应如何针对具体情况选用?
3.电感式传感器(4学时)
讲授内容:电感式传感器的种类与应用特点;掌握自感式、差动变压器式、电涡流式、压磁式传感器和感应同步器的原理、特性和转换电路.
重点:自感式、差动变压器式、压磁式传感器和感应同步器的原理、特性和转换电路.
难点:感应同步器的原理.
本章思考题:简述在用差动变压器进行位移测量时,将铁心调整到中心位置的方法与步骤
4.电容式传感器(4学时)
讲授内容:电容式传感器的主要形式、主要性能与分析方法;电容式传感器的特点与应用要点,常用转换电路的原理及应用电路设计;容栅式传感器的原理.
重点:电容式传感器的特点与应用要点,常用转换电路的原理及应用电路设计.
难点:电容式传感器的屏蔽技术.
本章思考题:根据电容式传感器的工作原理,可将其分为几种类型?每种类型各有什么特点?各用于什么场合?
5.磁电式传感器(4学时)
讲授内容:磁电式感应传感器的原理与应用;霍尔式传感器的原理、特性与应用;磁平衡式电流、电压传感器的特点与应用方法;磁敏二极管、磁敏三极管的原理,其应用电路的设计;
重点:磁电式感应传感器的原理与应用;霍尔式传感器的原理、特性与应用.
难点:磁平衡式电流、电压传感器的特点与应用方法.
本章思考题:简述磁电式传感器的优缺点及应用范围.
6.压电式传感器(4学时)
讲授内容:压电效应的机理,了解常用压电材料的种类与特性;掌握压电式传感器的结构、等效电路、测量电路和应用范围;了解声表面波传感器的原理与应用.
重点:压电式传感器的结构、等效电路、测量电路和应用范围.
难点:压电式传感器的结构、等效电路、测量电路和应用范围.
本章思考题:简述压电式传感器的优缺点及应用范围.
7.光电式传感器(4学时)
讲授内容:光学的基本知识,光电传感器利用的各种效应的机理;常用光电器件的结构、特性、测量电路、应用方法;掌握CCD的原理与应用.
重点:常用光电器件的结构、特性、测量电路、应用方法;CCD的原理与应用.
难点:电荷耦合摄像器件(CCD)的原理.
本章思考题:简述光电式传感器的优缺点及应用范围.
8.温度传感器(2学时)
讲授内容:热电偶、热电阻的原理、种类、结构与应用;掌握半导体热敏电阻、半导体温度传感器的原理、种类与应用特点,应用电路设计.
重点:热电偶、热电阻的原理.
难点:热敏电阻热电势方程.
本章思考题:试证明热电偶的中间导体定律.试述该定律在热电偶实际测温中有什么作用.
9.气敏、湿敏传感器(2学时)
讲授内容:气敏、湿敏传感器所基于的化学、物理效应;掌握该类传感器的特点和应用方法.化学传感器工作原理
难点:化学传感器工作原理.
重点:化学传感器应用.
本章思考题:试举例说明化学传感器的应用实例.
10.开关量传感器(2学时)
讲授内容:各类传感器在开关量检测中的应用与综合.
重点:开关量传感器的设计原则;掌握接近、液位、物位等开关量检测中采用的传感器的形式、特点、应用电路设计.
难点:开关量传感器应用电路设计.
本章思考题:试举例说明开关量传感器的应用.
五.建议教材与教学参考书
⒈强锡富主编,《传感器》,机械工业出版社.
⒉张维新主编,《半导体传感器》,天津大学出版社.
⒊张福学主编,《传感器应用及其电路精选》(上、下册),电子工业出版社,
4.《传感器电路设计手册》,中国计量出版社,张玉龙等译.
第二部分实验教学大纲
一、说明
1、本门课程实验的性质任务、目的与要求
(1)加深学生对课程内容的理解,巩固和运用课堂所学知识.
(2)熟悉常用传感器的构造原理、使用方法、性能参数和选用原则.
(3)学会应变测量的方法
2、本门课程实验项目设置情况
序号实验名称学时必开选开实验类型
验
证基
本
操
作综
合设
计
应
用
创
新内容提要
1传感器的认识与测量2√√熟悉传感器实验系统,常用传感器的实验研究
2应变片的布置与粘贴2√√学会在试件上粘贴应变片,并检查其质量.
3金属箔式应变片检测电路实验2√√会检测不同应变片检测电路的特性,并进行分