1、传感器与检测技术课程大纲（版本1）课程名称：传感器原理与应用（Sensors and Measurement Technology）课程代码： 课程类别：专业课课程性质：必修课学 分：3.5总 学 时：56（其中：讲授40 实践16 ）适用专业： 开课学期： 开课单位： 一、课程在实现人才培养目标中的价值与作用传感器与检测技术课程是专业的核心课程，也是专业的专业必修课，是培养学生专业能力的课程之一，同时也是培养学生对物联网系统的规划、设计、实施、管理与维护的综合性课程。对制定物联网建设的方案，协助工程招投标，开展设计、实施、管理与维护等工程活动能力的应用型人才的培养具有重要的意义，对学生岗位能
2、力培养和职业素质养成起主要支撑作用。二、学习者分析该课程的学习对象是大学第学期专业的学生。学生已具有了模拟与数字电路等课程的知识。学生对模拟与数字电路等方面的知识点有了一定的认识。学生普遍热爱专业知识的学习，思维活跃，对相关专业知识有浓厚兴趣，能够较好的把模拟电路理论基础知识和传感器知识相结合，具有一定的理解与构建传感器系统的能力。三、学习结果/目标通过本课程的学习，要求学生掌握传感器的基本原理、结构、性能、参数、特点以及传感器的信号检测转换电路和传感器技术的工程应用方法，尤其在传感器工程应用方面通过实践课程和训练提高学生专业知识的综合应用能力。本课程以介绍传感器原理为基础，侧重于应用及理论与
3、实际相结合，注意应用技术的介绍，重点是让学生了解掌握传感器技术的具体应用原理和方法，并在培养学生综合分析能力、解决实际问题的能力和创新能力方面获得较好的素质培养。四、课程教学内容控制系统与传感器：内容包括传感器与控制系统的关系、传感器的定义、组成、分类、现状、发展趋势和以及基本应用、标准与单位等。信号调理：内容包括运算放大器、桥路及滤波电路在信号调理中的应用等。机械量传感器：内容包括位移测量传感器（电阻式、电容式、电感式、差动变压器式）的基本原理、构成与应用；电阻应变传感器的基本原理、构成与应用；霍尔传感器的基本原理、构成与应用；物位传感器的基本原理、构成与应用；其他位移传感器的基本原理、构成
4、与应用；接近开关的基本原理、构成与应用；加速度传感器的基本原理、构成与应用；压力与称重传感器的基本原理、构成与应用等。流量传感器：内容包括流量测量的基本概念、体积流量传感器、质量传感器、流速测量传感器的基本原理、构成与应用等。温度传感器：内容包括温度测量的基本概念、热膨胀式测温传感器、热电式测温传感器、热电阻测温传感器的基本原理、构成与应用等。光学传感器：内容包括光电传感器的基本原理、构成与应用；光学高温传感器的基本原理、构成与应用；红外气体分析仪的基本原理、构成与应用；各种光源的基本原理、构成与应用等。其他工业参数的测量：内容包括成分分析仪的基本原理、构成与应用；电导仪的基本原理、构成与应用
5、； PH仪的基本原理、构成与应用等。五、学习任务及情境设计序号学习任务学习情境预期目标1自动控制与检测1. 传感器的作用与人的感觉器官类比引入传感器的定义。2.结合控制系统中的具体案例说明说明传感器的应用情况。3. 结合相关案例说明传感器的特性。4.介绍标准、单位与误差分析等。掌握传感器的定义、组成、分类和基本应用等。掌握传感器的静态特性、传感器的动态特性、以及常用单位和误差分析方法等。2信号调理1. 由信号传输的特性引入测量信号调理的概念。2. 介绍运算放大器、桥路及滤波电路在信号调理中的基本工作原理等。掌握运算放大器、桥路及滤波电路在信号调理中的作用等。3机械量传感器1. 由电子称的应用引
6、入电阻式传感器。2. 介绍电阻式传感器的基本原理、结构、输入输出特性等。3. 结合相关案例说明电阻式传感器的应用。4. 由物理学中电容、电容器的定义，计算公式，引入电容式传感器。5. 介绍电容式传感器的基本原理、结构、输入输出特性等。6. 结合相关案例说明电容式传感器的应用。7. 通过复习物理学中的电磁感应定理，引入电感式传感器。8. 介绍电感式传感器的基本原理、结构、输入输出特性等。9. 结合相关案例说明电感式传感器的应用。10. 通过复习电磁感应定律引入磁电感应式传感器。11. 介绍磁电感应式传感器的基本原理、结构、输入输出特性等。12. 结合相关案例说明磁电感应式传感器的应用。13. 通
7、过复习由物理学中的压电效应引入压电式传感器与霍尔传感器。14. 介绍压电式传感器与霍尔传感器的基本原理、结构、输入输出特性等。15. 结合相关案例说明压电式传感器与霍尔传感器的应用。16. 通过复习由物理学中的力与加速度的概念引入运动传感器与测力传感器。17. 介绍运动传感器与测力传感器的基本原理、结构、输入输出特性等。18. 结合相关案例说明压运动传感器与测力传感器的应用。19.安排相关实验培养学生构建各类传感器测量系统的基本能力。掌握电阻式位移传感器的工作原理与结构；掌握温度误差补偿方法及测量电路等。掌握电容式传感器的工作原理与结构；掌握电容式传感器动态响应及测量电路等。掌握电感式传感器的
8、工作原理与结构；掌握电感式传感器动态响应及测量电路等。掌握磁电与磁敏式传感器的工作原理与结构；掌握磁电与磁敏式传感器动态响应及测量电路等。掌握压电式感器的工作原理与结构；掌握压电式传感器动态响应及测量电路等。掌握运动传感器与测力传感器的工作原理与结构；掌握运动传感器与测力传感器动态响应及测量电路等。4流量传感器1. 由流体概念引入流量传感器。2. 介绍体积流量传感器质量流量传感器的基本原理、结构、输入输出特性等。3. 结合相关案例说明体积流量传感器质量流量传感器的应用。4.安排相关实验培养学生构建体积流量传感器质量流量传感器测量系统的基本能力。掌握体积流量传感器质量流量传感器的工作原理与结构；
9、掌握体积流量传感器质量流量传感器动态响应及测量电路等。5温度传感器1. 由热电效应引入热电偶。2. 介绍热电偶、热电阻和红外传感器的基本原理、结构、输入输出特性等。3. 结合相关案例说明热电偶、热电阻和红外传感器的应用。4.安排相关实验培养学生构建热电偶、热电阻和红外传感器测量系统的基本能力。掌握热电偶、热电阻和红外传感器的工作原理与结构；掌握热电偶、热电阻和红外传感器动态响应及测量电路等。6光学传感器1. 由内光电效应和外光电效应导入电式传感器。2. 介绍光电式传感器和光学温度传感器的基本原理、结构、输入输出特性等。3. 结合相关案例说明光电式传感器和光学温度传感器的应用。4.安排相关实验培
10、养学生构建光电式传感器测量系统的基本能力。掌握光电式传感器和光学温度传感器的工作原理与结构；掌握光电式传感器和光学温度传感器动态响应及测量电路等。7其他工业参数的测量1. 介绍成分分析仪、电导仪和PH仪的基本原理、结构、输入输出特性等。2. 结合相关案例说明成分分析仪、电导仪和PH仪的应用。掌握成分分析仪、电导仪和PH仪的工作原理与结构；掌握成分分析仪、电导仪和PH仪动态响应及测量电路等。六、课程教学进程安排编号知识单元主要内容理论学时实践学时1自动控制与检测1.1传感器的作用与地位,传感器的现状与发展1.2传感器的定义、组成、分类、图形符号，1.3标准、单位，1.4误差与测量结果分析。42信
11、号调理2.1信号调理的基本概念,2.2运算放大器，2.3分压电路与桥路，2.4滤波器等。43机械量传感器3.1位移传感器，3.2应变传感器，3.3其他位移传感器,3.4霍尔传感器，3.5接近开关，3.6物位传感器，3.7运动传感器，3.8压力传感器。金属应变片认识实验，变面积电容传感器静态特性实验与动态特性实验，差动变压器传感器的静态特性实验与测试实验，电涡流传感器的静态特性实验与测试实验，压电传感器的静态特性实验与测试实验。对传感器结构及连接电路进行熟悉。14104流量传感器4.1流体基本特性及测量方法,4.2体积流量测量，4.3质量流量测量等。45温度传感器5.1温度测量的基本概念,5.2
12、电阻温度传感器。5.3热电偶温度传感器，5.4集成温度传感器，5.5其他温度传感器等。热电偶的基本原理与分度表的应用实验，热电阻的基本原理与应用实验。646光学传感器6.1电磁辐射的基本概念,6.2光电传感器，6.3光学高温计，6.4光纤传感器等。光纤传感器的静态特性实验与测试实验。627其他工业参数的测量7.1成分分析传感器。2合计4016七、课程考核方案及评价考核成绩构成：课程总评成绩根据平时成绩和期末答辩进行综合评定，具体比例为：30%平时成绩（包括实验成绩）， 70%期末考核。平时成绩根据日常的考勤、课堂表现和学习状态进行评分。学生旷课会适当扣平时成绩。在实验环节中考察学生动手能力和解决问题能力。期末考试（答辩）主要考核基本理论知识的应用，检测学生的专业理论水平和分析问题的能力。期末考试方式可采取闭卷考试，也可采取大作业加答辩的考核方式。八、教学资源1. 朱晓青.传感器与检测技术（第2版），清华大学出版社，2020.12. 吴建平.传感器原理与应用（第3版）,机械工业出版社，2018.52. 朱晓青.传感器与检测技术实验指导书， 2019.6课程负责人： 专业负责人/学科带头人： 教研室主任： 学院（部）院长： 执行日期： 6
