1、传感器与检测技术课程授课教案 课程编号： 课程名称：传感器与检测技术/ Sensors and Measurement Technology 课程总学时/学分：40/2.5 （其中理论32学时，实验8学时）适用专业： 一、课程地位传感器与检测技术是专业的专业课程，也可作为专业的专业选修课程。传感器与检测技术课程是在电路理论、模拟电子技术、数字电子技术等先修课程的基础上开设的一门综合性很强的技术性基础课。其作用旨在使对该专业学生介绍传感器的基本原理，以及检测系统构成的基本方法、参数获取过程中的信号调理技术、误差分析技术等。本课程的目的在于培养学生以下能力：（1）具有测量控制系统、自动化仪表及仪器
2、系统领域的基础知识和相关知识的运用能力及选择传感器及仪表的能力。（2）组建一般测试系统的基本素质与能力。（3）对一般测试过程中的技术问题进行分析和处理的能力和解决测量控制及仪器系统领域实际工程问题的初步能力。（4）将测试系统应用于其他工程技术过程的能力，具有跟踪测控技术及仪器系统领域新理论、新知识、新技术的能力。二、教材及主要参考资料1. 朱晓青等.传感器与检测技术（第2版）. 清华大学出版社，2020.2. 梁森等，自动检测技术及应用（第2版）， 机械工业出版社，2012.9三、课时分配序号授 课 内 容 提 要学时1第1章，自动控制与检测。自动化过程中对参数检测的需求、测量单位、标准、误差
3、分析与统计的基本概念、传感器的静态特性和结构图描述等。42第2章，信号调理。信号调理的基本概念、运算放大器、桥路及滤波电路在信号调理中的应用等。43第3章，机械量传感器。位移测量传感器、电阻应变传感器、霍尔传感器、物位传感器、加速度传感器、压力与称重传感器等。124第4章，流量传感器。流量测量的基本概念、体积流量传感器、质量传感器等。25第5章，温度传感器。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、热电阻测温传感器等。66第6章，光学传感器。光电传感器、光学高温传感器等。47课程实验。应变传感器实验、差动变压器实验、电容与电感传感器实验、温度传感器实验。8四、考核方式与成绩核定
4、办法 1. 考核方式：综合设计（基于Matlab软件） 2. 成绩核定办法：综合设计成绩平时成绩实践教学环节考核成绩五、授课方案第1章，自动控制与检测教学目标及基本要求：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、以及传感器的标定方法等。1. 教学内容：（1） 1.1节，控制系统与传感器；1.2节，控制系统与结构图表达，分配2个学时。（2） 1.3节，标准与单位，1.4节，误差与测量结果处理，分配2个学时。 2. 教学要求：深入浅出介绍基本概念，通过对案例的讲解。 3. 教学难点：测量与日常工作及生活的联系。 4. 教学策略：安排部分课堂提问或课堂讨论，结
5、合实际讲解。5. 教学预习：问题的定义。6. 习题： 第2章，信号调理教学目标及基本要求：掌握运算放大器、桥路及滤波电路在信号调理中的作用等。1. 教学内容：（1）2.1节，信号调理的基本概念；2.2节，运算放大器，分配2个学时。（2）2.3节，分压电路与桥路，2.4节，滤波器，分配2个学时。 2. 教学要求：通过理论推导得出基本概念，通过对案例的讲解，将基本原理表达清楚。3. 教学难点：运算放大器的基本特性；电桥放大器。 4. 教学策略：可借助于多媒体教学手段进行课堂演示，可安排部分课堂提问或课堂讨论，以加强学生对基本概念的认识和对实际应用的联想。 5. 教学预习：重点预习运算放大器与桥路等
6、。 6. 习题： 第3章，机械量传感器教学目标及基本要求：掌握各类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。1. 教学内容：（1）3.1节，位移传感器，分配2个学时。（2）3.2节，应变传感器，分配2个学时。 （3）3.3节，其它位移传感器，分配2个学时。（4）3.4节，霍尔传感器，分配2个学时。（4）3.7节，运动传感器，分配2个学时。（4）3.8节，压力传感器，分配2个学时。（5）本节教学内容的深化和拓宽，通过日常生活或工程中的实际案例，来深化基本概念，拓宽应用思路。2. 教学要求：通过讲解基本概念，通过对案例的剖析，将基本原理表达清楚。 3. 教学难点：采样保持的基本
7、概念等。4. 教学策略：数学推导中注意物理概念的说明，讲解装置结构时可借助于相关图片等，也可借助于多媒体教学手段进行课堂演示，可安排部分课堂提问或课堂讨论，以加强学生对基本概念的认识和对实际应用的联想。 5. 教学预习：重点预习位移传感器的基本概念等。6. 习题： 第4章，流量传感器教学目标及基本要求：掌握体积流量传感器质量流量传感器的工作原理与结构；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。1. 教学内容：（1）4.1节，流体特性及测量方法，4.2节，流体的体积流量测量，分配1个学时。（2）4.3节，流体的质量流量测量，分配1个学时。（3）本节教学内容的深化和拓宽，通过日常生活或
8、工程中的实际案例，来深化基本概念，拓宽应用思路。2. 教学要求：通过讲解基本概念，通过对案例的剖析，将基本原理表达清楚。 3. 教学难点：流体特性等。 4. 教学策略：数学推导中注意物理概念的说明，讲解装置结构时可借助于相关图片等，也可借助于多媒体教学手段进行课堂演示，可安排部分课堂提问或课堂讨论，以加强学生对基本概念的认识和对实际应用的联想。5. 教学预习：重点预习流体特性及测量方法等。6. 习题： 第5章，温度传感器教学目标及基本要求：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。1. 教学内容：（1）5.1节，温度测量的基本概念，5.
9、2节，电阻温度传感器，分配2个学时。（2）5.3节，热电偶温度传感器，分配2个学时。（3）5.4节，其他温度传感器，分配2个学时。（4）本节教学内容的深化和拓宽，通过日常生活或工程中的实际案例，来深化基本概念，拓宽应用思路。2. 教学要求：通过讲解基本概念，通过对案例的剖析，将基本原理表达清楚。 3. 教学难点：热电偶定律和热电阻的接线方式等。 4. 教学策略：数学推导中注意物理概念的说明，讲解装置结构时可借助于相关图片等，也可借助于多媒体教学手段进行课堂演示，可安排部分课堂提问或课堂讨论，以加强学生对基本概念的认识和对实际应用的联想。5. 教学预习：重点预习温度测量的基本概念等。6. 习题：
10、 第6章，光学传感器教学目标及基本要求：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。1. 教学内容：（1）6.1节，电磁辐射的基本概念，6.2节，光电传感器，分配2个学时。（2）6.3节，光学高温计，6.4节，光纤传感器，分配2个学时。（3）本节教学内容的深化和拓宽，通过日常生活或工程中的实际案例，来深化基本概念，拓宽应用思路。2. 教学要求：通过讲解基本概念，通过对案例的剖析，将基本原理表达清楚。 3. 教学难点：电磁辐射等。 4. 教学策略：数学推导中注意物理概念的说明，讲解装置结构时可借助于相关图片等，也可借助于多媒体教学手段进行课堂演示，可安排部分课堂提问或课堂讨论，以加强学生对基本概念的认识和对实际应用的联想。5. 教学预习：重点预习电磁辐射的基本概念等。6. 习题：实验实验内容：应变传感器实验、差动变压器实验、电容与电感传感器实验、温度传感器实验等。5
