《传感器原理及应用》课程教学大纲.docx
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《传感器原理及应用》课程教学大纲
《传感器原理及应用》课程教学大纲
课程名称:
传感器原理 课程类别:
任意选修课
适用专业:
电子信息工程 考核方式:
考查
总学时、学分:
24学时1.5学分
一、 课程性质、教学目标
《传感器原理及应用》是电子信息工程专业课。
其目的和任务是:
掌握一般通用的力学、热学、声学、光学等传感器原理及应用,并能设计一般的应用电路;掌握常见非电参数的检测方法;初步了解现代检测技术。
该课程主要包括传感器基本知识、电阻式传感器、电容式传感器、压电式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、热电式传感器、光电式传感器、波传感器、化学量传感器、MEMS传感器、无线传感器网络等十二块基本内容。
是学生掌握专业知识、从事工程实践的必要一环。
其具体的课程教学目标为:
课程教学目标1:
掌握各类传感器的基本理论,掌握几何量、机械量及有关量测量中常用的各种传感器的工作原理、主要性能及其特点。
课程教学目标2:
能合理地选择和使用传感器。
课程教学目标3:
掌握常用传感器的工程设计方法和实验研究方法。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系
教学目标
毕业要求
1
2
3
4
5
6
7
8
教学目标1
L
H
M
M
L
M
L
教学目标2
L
M
H
H
M
M
L
教学目标3
L
H
H
H
M
M
M
二、 课程教学要求
采用“知识能力双重收益式”教学法,讲解知识做到易于理解、系统性强、注意理论与实践相结合,多学科知识融会贯通;为提高学生能力,设计多种能力训练,在教学中采用激发学生学习的主动性、创造性,使多种能力得到培养,同时使课堂气氛活跃生动。
三、 先修课程
高等数学、电路分析、模拟电路、数字电路、信号与系统。
四、 课程教学重、难点
重点:
常用传感器的原理与实际应用;
难点:
传感器的原理分析。
五、 课程教学方法与教学手段
教学方法:
讲授式教学方法、讨论式教学方法、导学式教学方法、问题导向式教学方法;
教学手段:
多媒体辅助教学。
六、 课程教学内容
第一章 传感器的一般特性(2学时)
1.教学内容
(1)掌握传感器静特性、动特性的概念;
(2)线性度、迟滞、灵敏度、分辨力、重复性、零漂、温漂等静态指标的概念及表示方法;
(3)理解动态特性的研究方法。
2.重、难点提示
(1)重点是传感器特性;
(2)难点是传感器动态和静态特性的理解。
第二章 电阻式传感器(2学时)
1.教学内容
(1)应变片工作原理、转换电路的形式及计算,温度误差与补偿;
(2)应变片的主要特性,应变片应用举例,应变片类型,粘贴工艺;
(3)压阻式和电位器式传感器原理。
2.重、难点提示
(1)重点是应变片工作原理、转换电路的形式及计算,温度误差与补偿;
(2)难点是应变片的粘贴工艺。
第三章电容式传感器(2学时)
1.教学内容
(1)电容式传感器工作原理和结构类型,电容式传感器的特点;
(2)静态特性,设计要点,转换电路;
(3)电容式传感器的应用。
2.重、难点提示
(1)重点是电容式传感器工作原理,转换电路,应用;
(2)难点是设计要点,转换电路。
第四章压电式传感器(2学时)
1.教学内容
(1)压电效应及其物理解释;
(2)压电元件常用结构形式,测量电路;
(3)压电材料及主要特性、应用举例;
(4)超声波传感器、探伤仪,无损检测。
2.重、难点提示
(1)重点是压电效应,测量电路,压电式传感器应用;
(2)难点是压电效应的物理解释,电荷放大器与电压放大器的对比。
第五章电感式传感器(2学时)
1.教学内容
(1)自感式传感器工作原理、设计原则;
(2)差动变压器式传感器工作原理,主要误差及补偿方法;
(3)电涡流式传感器工作原理;
(4)自感式传感器特性分析、等效电路、转换电路,电涡流的形成范围;
(5)差动变压器式传感器的转换电路;
(6)电涡流式传感器转换电路,应用举例。
2.重、难点提示
(1)重点是电感式传感器原理,转换电路,电感式传感器应用;
(2)难点是自感式传感器的设计原则。
第六章磁电式传感器(2学时)
1.教学内容
(1)磁电式传感器工作原理;
(2)霍尔式传感器工作原理、误差及其补偿;
(3)磁电式传感器的设计;
(4)霍尔元件及材料,霍尔元件基本特性;
(5)磁电式、霍尔式传感器的应用。
2.重、难点提示
(1)重点是霍尔式传感器工作原理,误差及补偿;
(2)难点是磁电式传感器的设计。
第七章热电式传感器(2学时)
1.教学内容
(1)热电偶工作原理,冷端处理方法;
(2)常用热电偶,热电阻传感器、热敏电阻。
2.重、难点提示
(1)重点是热电偶工作原理,应用;
(2)难点是热电效应。
第八章光电式传感器(2学时)
1.教学内容
(1)光电效应
(2)光电器件
(3)光源
(4)光电式传感器的应用
(5)CCD传感器
(6)光栅传感器
(7)光纤传感器
2.重、难点提示
重点是光电效应,光电式传感器的应用,光纤传感器及应用;
难点是CCD传感器原理,光栅传感器原理。
第九章波传感器(2学时)
1.教学内容
(1)声传感器
(2)声表面波传感器
(3)超声波传感器
(4)微波传感器
2.重、难点提示
重点是超声波传感器原理应用,微波传感器原理应用,声表面波传感器原理;
难点是声表面波传感器原理。
第十章化学量传感器(2学时)
1.教学内容
(1)气体传感器
(2)湿度传感器
(3)离子传感器
2.重、难点提示
重点是气体传感器原理应用,湿度传感器原理应用;
难点是气体、湿度和离子传感器原理。
第十一章MEMS传感器(2学时)
1.教学内容
(1)MEMS传感器及其特点
(2)MEMS传感器加工技术
(3)微传感器的应用
2.重、难点提示
重点是MEMS传感器原理应用;
难点是MEMS传感器原理。
第十二章无线传感器网络(2学时)
1.教学内容
(1)传感器网络体系结构
(2)传感器的特征
(3)传感器网络的应用
(4)传感器网络的关键技术
(5)物联网传感器
2.重、难点提示
重点是传感器网络体系结构,传感器网络的应用,传感器网络的关键技术;
难点是传感器网络的关键技术。
七、 学时分配
章目
教学内容
教学环节
理论教学学时
实验教学学时
一
传感器的一般特性
2
0
二
电阻式传感器
2
0
三
电容式传感器
2
0
四
压电式传感器
2
0
五
电感式传感器
2
0
六
磁电式传感器
2
0
七
热电式传感器
2
0
八
光电式传感器
2
0
九
波传感器
2
0
十
化学量传感器
2
0
十一
MEMS传感器
2
0
十二
无线传感器网络
2
0
总计
24
0
八、 课程考核方式
1.考核方式:
笔试;开卷
2.成绩构成
期末成绩+平时成绩
九、 选用教材和参考书目
[1]《传感器原理》(第三版),田裕鹏等编,科学出版社出版,2007年;
[2]《传感器原理及应用》(第三版),吴建平编,机械工业出版社,2012年;
[3]《现代传感器技术:
面向物联网应用》(第二版),刘少强编, 电子工业出版社,2014年;
[4]《传感器与自动检测》(第二版),常惠玲编,电子工业出版社,2012年;
[5]《传感器与自动检测技术》(第一版),张玉莲编,机械工业出版社,2011年;
[6]《通信受限传感器网络的分布式信息融合估计》(第一版)(英文版),Wen-An,Zhang编,科学出版社,2016年;
[7]《传感器原理与应用》(第一版),周真苑惠娟编,清华大学出版社,2011年。
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