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1、1 北京理工大学珠海学院 信息学院 教 案 课程名称:传感器与检测技术 课程性质:专业必修 主讲教师:安玉磊 联系电话: 15919243023 E-MAIL : 2 课时分配表 适用专业 : 测控技术与仪器班级: 07 级 1 班, 2 班 章节 标题分配课时备注 1 绪论 1.1 ,1.2 ,1.4 ,1.5 2 2 绪论1.3 测量误差与数据处理2 3 第二章电阻式传感器原理及应用 2.1 应变式传感器(A) 2 4 第二章电阻式传感器原理及应用 2.1 应变式传感器(B) 2 5 第二章电阻式传感器原理及应用 2.2 压阻式传感器 2 6 第三章变阻抗式传感器原理及应用 3.1 自感式
2、传感器 2 7 第三章变阻抗式传感器原理及应用 3.2 差动变压器 2 8 第三章变阻抗式传感器原理及应用 3.3 电容传感器 2 9 第三章变阻抗式传感器原理及应用 3.4 电涡流式传感器 3.5 压磁式传感器 2 10 第四章光电式传感器原理及应用 4.1 光电效应和光电器件 2 11 第四章光电式传感器原理及应用 4.2 光电码盘 4.3 电荷耦合器件 2 12 第四章光电式传感器原理及应用 4.4 光纤传感器 4.5 光栅传感器 2 13 第五章 电动式传感器原理及应用 5.1 磁电式传感器 5.2 霍尔传感器 2 14 第五章 电动式传感器原理及应用 5.3 压电式传感器2 3 15
3、 第六章温度检测 6.1 概述 6.2 热电阻式传感器 2 16 第六章温度检测 6.3 热电偶传感器 2 17 第九章自动检测的共性技术及新发展I2 18 第九章自动检测的共性技术及新发展I 2 19 复习 课程合计38 4 第 1 课 一章节名称 绪论 1.1 ,1.2 ,1.4 ,1.5 二教学目的 1、掌握内容:传感器的静态特性,动态特性; 2、了解内容:传感器的定义,组成,自动检测技术的发展和应用; 三安排课时:2 学时 四教学内容(知识点) 1自动检测系统的组成; 2传感器的定义,组成,传感器的分类; 3. 传感器的静态特性; 4. 传感器的动态特性; 5. 传感器的标定和校准 五
4、教学重点、难点 1传感器的静态特性和动态特性; 2传感器的标定和校准; 六选讲例题 1活塞压力计标定; 2压力传感器的动态标定; 七作业要求 7 什么是传感的静态特性?有那些指标?如何用公式表示? 8 什么是传感器的动态特性?有那些分析方法? 八环境及教具要求 多媒体教室、 PowerPoint 九教学参考资料 1 传感器与检测技术,徐科军; 2 传感器原理与应用,程德福; 5 第 2 课 一章节名称 1.3 测量误差和数据处理; 二教学目的 1、掌握内容:测量误差的表示方法,数据处理的基本方法; 2、了解内容:误差的概念和分类,精度; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1测量误差
5、的概念和分类; 2. 精度 3. 误差的表示方法; 4. 随机误差的处理方法; 5. 系统误差的处理; 6,粗大误差的处理; 7数据处理的基本方法 五教学重点、难点 1误差的处理方法; 2数据处理的基本方法; 六选讲例题 1补偿法测量高频小电容; 2 对照法消除系统误差; 七作业要求 2 正态分布的随机误差有什么特点? 3、什么是系统的引用相对误差?它有什么意义? 八环境及教具要求 多媒体教室、 PowerPoint 九教学参考资料 1 传感器与检测技术,徐科军 6 第 3 课 一章节名称 2.1 应变式传感器; 二教学目的 1、掌握内容:金属应变片的工作特性; 2、了解内容:金属应变片的工作
6、原理; 三安排课时:(2 学时) 四教学内容(知识点) 1金属的应变效益; 2应变片的结构与种类; 3. 应变片的灵敏系数; 4. 横向效应; 5. 温度误差及其补偿 五教学重点、难点 1横向效益; 2温度误差及其补偿; 六选讲例题 1热敏电阻补偿法; 2双金属丝补偿法; 七作业要求 1、什么是应变效应,用金属的应变效应解释电阻应变片的工作原理。 八环境及教具要求 多媒体教室、 PowerPoint 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 7 第 4 课 一章节名称 2.1 应变式传感器; 二教学目的 1、掌握内容:传感器的测量电路,几种电桥的灵敏度
7、与线性度的分析; 2、了解内容:传感器的应用举例; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1电桥电路的工作原理; 2. 电桥电路的非线性误差及其补偿; 3. 半桥差动和全桥差动; 4柱式力传感器; 5. 梁式力传感器; 五教学重点、难点 1电桥电路的工作原理; 2 电桥电路的非线性误差及其补偿; 六选讲例题 1全桥差动; 2等截面梁式应变传感器; 七作业要求 3、 有一金属电阻应变片, 其灵敏度 K=2.5 , R=120 欧姆, 工作时应变为 1200, 则电阻变化多少?如果电桥的工作电压为2V,那么输出是多少? 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资
8、料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 8 第 5 课 一章节名称 2.2 压阻式传感器; 二教学目的 1、掌握内容:传感器的测量电路,几种电桥的灵敏度与线性度的分析; 2、了解内容:传感器的应用举例; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1半导体的压阻效益; 2. 体型半导体压阻应变片的结构和特点; 3. 体型半导体压阻应变片的测量电路; 4扩散式压阻应变片传感器的结构和特点; 5. 测量电路及灵敏度温度补偿; 6. 零点温度补偿 五教学重点、难点 1测量电路和灵敏度温度补偿; 2. 零点温度补偿; 六选讲例题 1恒流源电桥; 2温度漂移的补偿; 七
9、作业要求 p.50,no.9;交纸质档 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 9 第 6 课 一章节名称 3.1 自感式式传感器; 二教学目的 1、掌握内容:自感式传感器的原理与测量电路; 2、了解内容:传感器的应用举例,变面积式传感器和螺线管式传感器; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1自感式传感器的工作原理; 2. 变气隙式传感器的灵敏度及线性度分析; 3. 差动变隙式电感传感器; 4变面积式和螺线管式电感传感器的原理与分析; 5. 自感式传感器的测量电路; 6. 应用举例
10、 五教学重点、难点 1变气隙式自感传感器的灵敏度及线性度分析; 2. 测量电路,相敏检波电路; 六选讲例题 1变压器电桥; 2相敏检波电路; 七作业要求 p.99,no.1;交纸质档 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 10 第 7 课 一章节名称 3.2 差动变压器; 二教学目的 1、掌握内容:差动变压器的的结构,工作原理和相敏检波电路; 2、了解内容:差动变压器的工作原理; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1变隙式差动变压器的结构和工作原理以及其灵敏度,输入和输出的关系;
11、 2. 螺线管式差动变压器的原理和工作特性,以及其灵敏度, 线性度的分析; 3. 零点残余电压及其消除方法; 4转换电路:差动整流电路,相敏检波电路,直流差动变压器电路; 5. 应用举例 五教学重点、难点 1螺线管式差动变压器的灵敏度及线性度分析; 2. 转换电路,零点残余电压; 六选讲例题 2相敏检波电路; 七作业要求 试说明螺线管式差动变压器的灵敏度和线性度的特点? 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 11 第 8 课 一章节名称 3.3 电容式传感器; 二教学目的 1、掌握内容:电容
12、式传感器的工作原理和主要性能,电容式传感器测量电 路; 2、了解内容:电容式传感器的设计特点和应用举例; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1工作原理和类型,变极距型电容式传感器,便面积型电容式传感器以及 变介电常数型电容式传感器; 2. 电容式传感器的静态灵敏度和非线性; 3. 电容式传感器的设计特点和设计要点; 4电容式传感器的等效电路; 5. 调频电路,运算放大器电路,双T 型电桥电路,脉宽调制电路; 6. 应用举例 五教学重点、难点 1电容式传感器的等效电路,测量电路; 六选讲例题 1双 T 型电桥电路,脉宽调制电路; 七作业要求 为什么电容式传感器容易受干扰,如何减小干扰
13、? 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 12 第 9 课 一章节名称 3.3 电容式传感器; 二教学目的 1、掌握内容:电容式传感器的工作原理和主要性能,电容式传感器测量电 路; 2、了解内容:电容式传感器的设计特点和应用举例; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1工作原理和类型,变极距型电容式传感器,便面积型电容式传感器以及 变介电常数型电容式传感器; 2. 电容式传感器的静态灵敏度和非线性; 3. 电容式传感器的设计特点和设计要点; 4电容式传感器的等效电路; 5. 调频电
14、路,运算放大器电路,双T 型电桥电路,脉宽调制电路; 6. 应用举例 五教学重点、难点 1电容式传感器的等效电路,测量电路; 六选讲例题 1双 T 型电桥电路,脉宽调制电路; 七作业要求 为什么电容式传感器容易受干扰,如何减小干扰? 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 13 第 10 课 一章节名称 3.4 电涡流式传感器 3.5 压磁式传感器; 二教学目的 1、掌握内容:电涡流传感器的工作原理,等效电路,测量电路,压磁式传 感器的工作原理; 2、了解内容:电涡流传感器的主要类型和应用举例
15、; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1电涡流效应,电涡流传感器的工作原理; 2. 电涡流传感器的等效电路; 3. 电涡流传感器的测量电路; 4高频反射式和低频透射式电涡流传感器; 5. 正负磁致伸缩,维捷曼效应; 6. 应用举例 五教学重点、难点 1电涡流传感器的等效电路; 2、维杰曼效应; 六选讲例题 电涡流传感器的厚度测量和振幅测量 七作业要求 简要说明电涡流传感器测量厚度的主要原理。 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 14 第 11 课 一章节名称 4.1 光电效应和
16、光电器件 二教学目的 1、掌握内容:常见光电器件的工作原理和性能分析; 2、了解内容:应用举例; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1外光电效应,内光电效应和阻挡层光电效应; 2. 光电管,光电倍增管,光敏电阻,光电晶体管和光电二极管光电池的原 理和性能分析; 3. 光电式传感器的应用; 五教学重点、难点 1各种光电效应; 六选讲例题 光敏晶体管的工作原理 七作业要求 简要说明如何利用光电传感器检测颜色。 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 15 第 12 课 一章节名称 4.
17、2 光电码盘 4.3 电荷耦合器件 二教学目的 1、掌握内容:电荷耦合器件; 2、了解内容:光电码盘; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1光电码盘的基本原理和编码方式; 2. 电荷耦合器件的基本原理和结构; 3. CCD 图像传感器的种类,转移方式和结构等; 4. CCD 图像传感器的应用举例 五教学重点、难点 1CCD 图像传感器的种类和工作原理; 六选讲例题 线阵 CCD 的尺寸测量原理和结构; 七作业要求 什么叫 CCD 势井,论述 CCD 的电荷转移过程; 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传
18、感器原理与应用,程德福; 16 第 13 课 一章节名称 4.4 光纤传感器 4.5 光栅传感器 二教学目的 1、掌握内容:光纤的结构和工作原理,光纤的主要参数,光纤传感器的结 构原理,光栅传感器的结构和原理; 2、了解内容:光纤传感器的特点,光纤传感器的应用; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1光导纤维的结构和导光原理; 2. 数值孔径,光纤模式和传播损耗; 3. 光纤传感器的结构原理; 4. 光纤传感器的分类,特点和应用; 5、光栅传感器的结构原理; 6、莫尔条纹的形成机理; 五教学重点、难点 1光导纤维的结构和导光原理; 2. 光栅传感器的放大作用; 六选讲例题 光导纤维的
19、导光原理推导; 七作业要求 光栅传感器的基本原理?莫尔条纹的形成机理?有何特点? 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 17 第 14 课 一章节名称 5.1 磁电式传感器 5.2 霍尔传感器 二教学目的 1、掌握内容:磁电式传感器的工作原理,动圈式磁电传感器,磁阻式磁电 传感器,霍尔传感器的工作原理,霍尔原件的误差补偿; 2、了解内容:磁电式传感器的动态特性,霍尔原件的主要特性参数; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1磁电式传感器的工作原理,动圈式和磁阻式磁电传感器; 2.
20、霍尔效应,金属,半导体对比; 3. 霍尔效应的定量计算; 4. 霍尔效应的误差补偿; 5、霍尔效应的输入输出电阻,控制电流,不等位电势和不等位电阻; 6、磁电式传感器的动态特性; 五教学重点、难点 1霍尔效应的定量计算; 2. 霍尔效应的误差补偿; 六选讲例题 ; 七作业要求 简述霍尔传感器的组成,画出霍尔传感器的输出电路图。 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 18 第 1课 一章节名称 5.3 压电式传感器 二教学目的 1、掌握内容:压电式传感器的工作原理,压电式传感器的等效电路和信号
21、 变换电路; 2、了解内容:压电式传感器的应用举例; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1压电晶体的压电效应,压电陶瓷的压电效应; 2. 压电元件的等效电路:电荷源等效电路,电压源等效电路; 3. 压电片的串并联; 4. 电压放大器,电荷放大器; 5、压电传感器的应用; 五教学重点、难点 1压电效应; 2. 压电元件的等效电路; 六选讲例题 压电元件的电压放大器; 七作业要求 说明压电元件的等效电路及其特点,电荷放大器的特点。 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 19 第 16
22、 课 一章节名称 6.1 概述 6.2 热电阻式传感器 二教学目的 1、掌握内容:温度的概念,和温度的测量方法,金属热电阻,半导体热电 阻; 2、了解内容:温标,热电阻的应用; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1温度的物理意义,接触式测温和非接触式测温常用的方法; 2. 温标的建立,热力学温标,经验温标,国际温标; 3. 金属热电阻材料的性能要求,铂热电阻,铜电阻的特性,金属热电阻的 结构; 4. 半导体热敏电阻的工作特性,以及主要参数; 5、热敏电阻的线性化; 6、热敏电阻应用举例; 五教学重点、难点 1半导体热敏电阻的主要特性; 2. 半导体热敏电阻的线性化; 六选讲例题 半
23、导体热敏电阻的线性化; 七作业要求 半导体热敏电阻随温度变化的典型特性有哪些? 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 20 2. 传感器原理与应用,程德福; 21 第 17 课 一章节名称 6.3 热电偶温度传感器 二教学目的 1、掌握内容:热电偶测温的基本原理,热电偶的基本特性,热电偶的冷处 理和补偿; 2、了解内容:标准热电偶和非标准热电偶,热电偶的应用; 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1接触电势,温差电势,热电偶回路的总电势; 2. 匀质导体定律,连接导体定律和中间导体定律; 3. 金属热电阻材料的性能
24、要求,铂热电阻,铜电阻的特性,金属热电阻的 结构; 4. 补偿导线法,冷端处理法,温度补偿法; 5、标准化热电偶,非标准化热电偶; 6、热敏电阻应用举例; 五教学重点、难点 1热电偶的基本定律; 2. 热电偶的冷端处理和补偿; 六选讲例题 用热电偶测量一温度,若参比端温度为30 度,热电势为7.5 毫伏,求实际 测量温度。 七作业要求 用热电偶测量一温度,若参比端温度为20 度,热电势为 8 毫伏,求实际测 量温度。 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 22 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 23 第 18 课 一章节名称
25、 6.4 非接触式测温 二教学目的 掌握各种非接触式测温的基本原理,了解非接触式测温的应用范围,处理方 法等。 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1热辐射的重要参数:辐射能,辐射通量,辐射强度等; 2. 辐射能的分配,基尔霍夫定律,黑体辐射定律; 3. 光学高温计的原理和结构; 4. 光电高温计的工作原理和结构; 5、辐射温度计的原理和结构; 6、比色温度计的原理和结构; 五教学重点、难点 1黑体辐射定律; 六选讲例题 无 七作业要求 简述各种非接触式测温的工作原理。 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福; 24 第 19 课 一章节名称 自动检测的共性技术及新发展 二教学目的 了解最新的自动检测技术的进展 三安排课时: 2 学时 四教学内容(知识点) 1误差修正技术; 2. mems 技术及微型传感器; 3. 虚拟仪器和无线传感器; 4. 多传感器数据融合; 5、软测量技术; 五教学重点、难点 1误差修正技术 2多传感器数据融合 六选讲例题 无 七作业要求 八环境及教具要求 多媒体教室、 MS Office 软件 九教学参考资料 1 传感器与检测技术 ,徐科军; 2. 传感器原理与应用,程德福;
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