传感器与检测技术课程标准.doc
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传感器与检测技术课程标准.doc
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《传感器技术及应用》课程标准
一、课程信息
课程名称:
传感器技术及应用
二、课程性质
传感器是现代控制的基本工具,而检测技术则是控制过程获取信息的唯一手段。
《传感器技术及应用》是一门多学科交叉的专业课程,重点介绍各种传感器的工作原理和特性,结合工程应用实际,了解传感器在各种电量和非电量检测系统中的应用,培养学生使用各类传感器的技巧和能力,掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法,了解传感器技术的发展动向。
本课程是数控技术专业的一门核心专业技术课,也是后续的数控综合实训、中级职业资格证书、毕业设计、顶岗实习等基本技能养成课程,即是职业素质养成与职业能力培养最基本的理论实践一体化课程。
三、课程设计
1、课程目标设计
总体目标:
教学目标和总体要求是让学生初步掌握检测技术的基本知识和应用。
培养学生使用各类传感器的能力。
使学生能够进一步应用传感器解决工程测控系统中的具体问题。
要求理解不同传感器的工作原理,常用的测量电路;能够对常用传感器的性能参数与主要技术指标进行校量与标定。
掌握传感器的工程应用方法,并能正确处理检测数据。
了解传感器技术发展前沿状况,培养学生科学素养,提高学生分析解决问题的能力。
通过行为导向的项目式教学,加强学生实践技能的培养,培养学生的综合职业能力和职业素养;独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力;与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。
(1)知识目标:
1.传感器的静态特性、动态特性与技术指标
2.电阻传感器原理与应用
3.电感传感器原理与应用
4.电容传感器原理与应用
5.光电(光纤、光栅)传感器原理与应用
6.磁电式传感器与霍尔传感器
7.压电式传感器原理与应用
8.半导体物性传感器
9.温度检测系统
10.压力检测系统
11.液位测检系统
12.流量检测系统
13.传感器在汽车上的应用
(2)能力目标:
1.测量误差与数据处理
2.传感器的标定和校准
3.应变电阻传感器的测量电路与电子秤的标定。
4.螺线管电感位移测量传感器与电感测微仪放大电路设计、调试
5.圆柱形电容位移测量传感器与数字式容栅千分尺的使用
6.光电效应、光电器件及光电计数传感器的应用。
7.半导体光吸收型光纤温度传感器
8.莫尔条纹及其特点,光栅的光学系统与辨向、细分技术,数字式光栅传感器工程应用.
9.霍尔效应与霍尔元件,霍尔式转速传感器与霍尔开关的使用.
10.压电效应、压电传感器的结构和工作原理与测量电路,压电加速度传感器使用.
11.气体传感器的使用与有害气体测量
12.湿度传感器的使用与湿度测量
13.温度传感器的使用与工程检测系统集成
14.压力传感器的使用与工程检测系统集成
15.液位传感器的使用与工程检测系统集成
16.流量传感器的使用与工程检测系统集成
(3)素质目标:
在以实际操作过程为主的项目教学过程中,锻炼学生的团队合作能力、专业技术交流的表达能力;制定工作计划的方法能力;获取新知识、新技能的学习能力;解决实际问题的工作能力。
2、课程内容设计
(1)课程内容与要求
通过理论实践一体化的教学和实训过程完成教学内容,课程建议总课时为72(不含选修内容),项目内容组织与学时分配如下所示。
(2)模块设计表:
序号
学习情境内容
总学时
理论学时
实践学时
备注
1
电阻传感器与电子秤的制作
4
2
2
2
电感传感器位移测量电路的设计与制作
4
4
3
电容传感器位移测量标定与容栅数字千分尺使用
4
4
4
光电传感器与转速测量电路的制作与调试
6
4
2
5
霍尔转速传感器的制作与调试
4
2
6
压电加速度传感器电荷放大器整定
4
4
2
7
半导体湿度、气敏传感器测量电路制作与调试
4
4
8
温度测量系统的集成与标定
4
2
2
9
集成温度传感器特性测试与热偶冷端温度补偿器制作
4
4
10
扩散硅压阻传感器压力测量与标定
4
2
2
11
锅炉汽包水位测量与差压传感器的使用
6
6
12
电磁流量传感器与流量的工程测量
4
4
合计
52
42
10
3、能力训练项目设计
教学目的与要求:
项目一:
电子秤的设计与制作
知识点:
1.传感器的静态特性、动态特性与技术指标
2.传感器的分类
3.了解传感器的作用与工程应用
4.电阻传感器原理与应用
5.电阻应变片的原理与主要技术参数
6.测量电桥的四种型式与电压灵敏度
7.测量桥路的调零与非线性误差
技能点:
1.电阻应变片的主要技术参数
2.弹性元件的分类与选择
3.电阻应变片的选择与粘贴
4.测量电桥的电压灵敏度与调零
5.电桥测量电路的制作要领
6.电子秤测量标定
7.汽车衡称重系统
项目二:
电感传感器位移测量电路的设计与制作
知识点:
1.自感传感器与互感传感器
2.电感传感器的结构原理与分类
3.电感传感器的非线性误差与差动结构
4.螺线管差动变压器传感器原理与特性
5.差动交流测量电桥的电压灵敏度
技能点:
1.电感传感器的主要技术特点
2.差动电感对非线性误差的改善
3.测量电桥的电压灵敏度与调零
4.电桥测量电路的制作要领
5.电感测微仪的使用
项目三:
电容传感器位移测量标定与容栅数字千分尺使用
知识点:
1.电容式传感器的工作原理与结构
2.电容式传感器的灵敏度及非线性
3.电容式传感器的等效电路
4.电容式传感器的测量电路
5.电容式传感器的应用
技能点:
1.电容式传感器的结构形式
2.园柱形变面积电容位移传感器的灵敏度及非线性
3.电容式传感器的测量电路
4.电容式压力传感器的应用
5.电容式湿度传感器
6.容栅位移千分尺的使用
项目四:
光电传感器与转速测量电路的制作与调试
知识点:
1.光电效应及光电元件
2.光电元件的测量电路
3.透射、反射和光辐射型光电传感器(光源本身是被测物的应用实例)
4.光纤传感器原理与应用
5.光栅传感器原理与应用
技能点:
1.红外线辐射温度计:
2.热释电传感器在人体检测、报警中的应用
3.光电式浊度计工作原理(被测物吸收光通量的应用实例)
4.烟雾报警器(被测物吸收光通量的应用实例)
5.反射式烟雾报警器(被测物体反射光通量的应用实例)
6.反射式光电式转速表的制作与调试(被测物体反射光通量的应用实例)
7.自动门光电传感器
8.光电式带材跑偏检测控制器
9.光幕及其应用
项目五:
霍尔式转速传感器测量电路制作与调试
知识点:
1.霍尔效应与霍尔元件
2.霍尔元件的主要参数
3.霍尔元件的测量电路
4.霍尔元件的温度误差与补偿方法
5.霍尔式微位移传感器工作原理
6.霍尔开关传感器SL3501是具有较高灵敏度的集成霍尔元件
技能点:
1.霍尔元件的主要参数
2.霍尔元件的测量电路
3.霍尔元件的温度误差与补偿方法
4.霍尔式微位移传感器工作原理
5.霍尔开关传感器构成的转速测量传感器
6.霍尔高斯计(特斯拉计)的使用
项目六:
压电加速度传感器测量放大电路制作与整定
知识点:
1.压电效应与逆压电效应
2.压电材料与压电元件
3.压电元件的等效电路
4.压电元件的测量电路
5.压电式传感器不能用于静态测量
技能点:
1.压电效应与逆压电效应
2.压电式加速度传感器电荷放大器的整定
3.汽车发动机中的汽缸压力防爆震测量
4.压电式加速度传感器在汽车碰撞救生中的安装使用
5.压电式动态力传感器在车床动态切削力测量中的应用
6.压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用
项目七:
半导体湿敏、气敏传感器与LCD数字相对湿度仪表的标定
知识点:
一、气敏电阻传感器
1.还原性气体传感器的组成与工作原理
2.气敏半导体的灵敏度特性曲线
3.酒精传感器的选择性
4.家庭用煤气报警器
5.一氧化碳传感器
6.其他气体传感器
7.二氧化钛氧浓度传感器
8.二氧化钛氧浓度传感器在汽车尾气测量中的应用
9.有毒气体传感器的使用
二、湿敏电阻传感器
1.湿度传感器的分类
2.陶瓷湿度传感器特性曲线
3.电子式温湿度计
技能点:
一、气敏电阻传感器
1.气敏半导体的灵敏度特性曲线
2.酒精传感器的选择性
3.家庭用煤气报警器
4.一氧化碳传感器
5.二氧化钛氧浓度传感器
6.二氧化钛氧浓度传感器在汽车尾气测量中的应用
二、湿敏电阻传感器
1.陶瓷湿度传感器特性曲线
2.电子式温湿度计
3.LCD数字相对湿度仪表的标定
项目八:
温度测量系统的集成与标定
知识点:
1.温度测量与国际温标(ITS-90)
2.温度传感器分类
3.热电偶温度传感器
1)热电偶的工作原理
2)热电偶按电极材料分类和按结构分类
3)热电偶的分度表与分度号
4)热电偶的补偿导线
5)热电偶冷端温度的处理
6)XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表
7)DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器
4.热电阻温度传感器
1)热电阻的工作原理
2)热电阻按电极材料分类和按结构分类
3)热电阻的分度表与分度号
4)XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表
5)DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器
技能点:
1.热电偶温度传感器
1)热电偶按电极材料分类
2.热电偶按结构分类
3)热电偶的分度表与分度号查阅
4)热电偶补偿导线的使用
5)热电偶冷端温度的处理
6)XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表
7)热电偶温度测量系统的组成
2.热电阻温度传感器
1)热电阻按电极材料分类和按结构分类
2)热电阻的分度表与分度号
3)XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表
4)DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器
项目九:
集成温度传感器特性测试与热电偶冷端温度补偿器的制作
知识点:
1.集成温度传感器的工作原理
2.电压输出型和电流输出型集成温度传感器的输出特性
3.AD590电流输出型集成温度传感器的引脚功能与外部接线
4.AD590电流输出型集成温度传感器输出特性测量
5.K型热电偶冷端温度补偿器的制作
技能点:
1.AD590电流输出型集成温度传感器的引脚功能与外部接线
2.AD590电流输出型集成温度传感器输出特性测量
3.K型热电偶冷端温度补偿器的制作
项目十:
扩散硅压阻传感器压力测量与标定
知识点:
1.电容式压力传感器的工作原理与应用
2.霍尔式压力传感器的原理与应用
3.扩散硅压阻传感器压力测量与标定
技能点:
1.扩散硅压阻传感器压力测量与标定
2.压力表的选择
3.压力表的安装
4.压力表的标定
项目十一:
液位测量与差压传感器的使用
知识点:
静压式液位计工作原理
浮力式液位计工作原理
电容式液位计
技能点:
锅炉汽包水位的差压式液位传感器测量
浮力式差动变压器液位传感器的使用
项目十二:
电磁流量传感器与流量的工程测量
知识点:
差压式流量计的工作原理与适用范围
转子流量计的工作原理与适用范围
涡街流量传感器的工作原理
电磁流量传感器的工作原理与应用
技能点:
差压式流量计的安装与使用
转子流量计的安装与使用
电磁流量传感器的安装与使用
涡街流量传感器在汽车上的应用
4、进度表设计
序号
学时
教学目标和主要教学内容
单元标题
能力目标
能力训练
项目编号
知识目标
1
2
项目一:
电子秤的设计与制作
传感器的静态特性、动态特性与技术指标;
传感器的分类。
传感器技术指标G1G2G3
传感器的静态特性、动态特性与技术指标;
传感器的分类。
2
项目一:
电子秤的设计与制作
电阻应变片的主要技术参数;
弹性元件的分类与选择。
弹性元件的分类与选择。
G3
了解传感器的作用与工程应用;
电阻传感器原理与应用;
电阻应变片的原理与主要技术参数。
2
项目一:
电子秤的设计与制作
电阻应变片的选择与粘贴;
测量电桥的电压灵敏度与调零;
电桥测量电路的制作要领;
电子秤测量标定;
汽车衡称重系统。
测量电桥的电压灵敏度与调零;
电桥测量电路的制作
电子秤测量标定G1G3
测量电桥的四种型式与电压灵敏度;
测量桥路的调零与非线性误差。
2
2
项目二:
电感传感器位移测量电路的设计与制作
电感传感器的主要技术特点;
差动电感对非线性误差的改善。
电感传感器位移测量电路的设计与制作G4
自感传感器与互感传感器;
电感传感器的结构原理与分类。
2
项目二:
电感传感器位移测量电路的设计与制作
测量电桥的电压灵敏度与调零;
电桥测量电路的制作要领;
电感测微仪的使用。
电桥的电压灵敏度与调零;
G4
电感传感器的非线性误差与差动结构;
螺线管差动变压器传感器原理与特性;
差动交流测量电桥的电压灵敏度。
3
2
项目三:
电容传感器位移测量标定与容栅数字千分尺使用
电容式传感器的结构形式;
园柱形变面积电容位移传感器的灵敏度及非线性。
容栅数字千分尺使用
电容传感器位移测量标定G5
电容式传感器的工作原理与结构;
电容式传感器的灵敏度及非线性。
2
项目三:
电容传感器位移测量标定与容栅数字千分尺使用
电容式传感器的测量电路;
电容式压力传感器的应用;
电容式湿度传感器容栅位移千分尺的使用。
电容式压力传感器的应用;测量电路;G5
电容式传感器的等效电路;
电容式传感器的测量电路;
电容式传感器的应用。
4
2
项目四:
光电传感器与转速测量电路的制作与调试
光电效应及光电元件;
光电计数传感器的应用。
光转速测量电路的制作与调试
G6
光电效应及光电元件。
2
项目四:
光电传感器与转速测量电路的制作与调试
红外线辐射温度计:
吸收式烟雾报警器
反射式烟雾报警器
自动门光电传感器
光电式带材跑偏检测控制器;
光幕及其应用;
反射式光电式转速表的制作与调试。
红外线辐射温度计:
吸收式烟雾报警器
反射式烟雾报警器
自动门光电传感器
G6
光电元件的测量电路;
透射、反射和光辐射型光电传感器(光源本身是被测物的应用实例);
热释电传感器在人体检测、报警中的应用;
吸收式光电式浊度计工作原理。
2
项目四:
光电传感器与转速测量电路的制作与调试
半导体光吸收型光纤温度传感器;
光纤转速传感器使用。
光纤转速传感器使用
光吸收型光纤温度传感器G7
光纤传感器原理与应用。
2
项目四:
光电传感器与转速测量电路的制作与调试
莫尔条纹及其特点;
光栅的光学系统与辨向、细分技术;
数字式光栅传感器工程应用。
数字式光栅传感器工程应用G8
光栅传感器原理与应用。
5
2
项目五:
霍尔式转速传感器测量电路制作与调试
霍尔元件的主要参数;
霍尔元件的测量电路
霍尔元件的温度误差与补偿方法;
霍尔式微位移传感器工作原理;
霍尔高斯计(特斯拉计)的使用。
霍尔式转速传感器测量电路制作与调试G9
霍尔效应与霍尔元件;
霍尔元件的主要参数;
霍尔元件的测量电路;
霍尔元件的温度误差与补偿方法;
霍尔式微位移传感器工作原理。
2
项目五:
霍尔式转速传感器测量电路制作与调试
霍尔开关传感器构成的转速测量传感器。
霍尔转速测量传感器应用
霍尔开关传感器SL3501是具有较高灵敏度的集成霍尔元件。
6
2
项目六:
压电加速度传感器测量放大电路制作与整定
压电效应与逆压电效应;
压电元件的测量电路;
压电式传感器不能用于静态测量的说明。
压电效应与逆压电效应,压电元件与超声波换能器G10
压电效应与逆压电效应;
压电材料与压电元件;
压电元件的等效电路。
2
项目六:
压电加速度传感器测量放大电路制作与整定
压电式加速度传感器电荷放大器的整定。
压电加速度传感器测量放大电路制作与整定G10
汽车发动机中的汽缸压力防爆震测量;
压电式加速度传感器在汽车碰撞救生中的安装使用;
压电式动态力传感器在车床动态切削力测量中的应用;
压电式动态力传感器在体育动态测量中的应用。
7
2
项目七:
半导体气敏传感器与LCD数字式酒精相对湿度传感器的标定
气敏半导体的灵敏度特性曲线;
酒精传感器的选择性
家庭用煤气报警器;
一氧化碳传感器;
二氧化钛氧浓度传感器;
二氧化钛氧浓度传感器;在汽车尾气测量中的应用。
酒精传感器
家用煤气报警器;G11
气敏电阻传感器
还原性气体传感器的组成与工作原理;
气敏半导体的灵敏度特性曲线;
酒精传感器的选择性
家庭用煤气报警器;
一氧化碳传感器;
其他气体传感器;
二氧化钛氧浓度传感器;
二氧化钛氧浓度传感器在汽车尾气测量中的应用;
有毒气体传感器的使用。
2
项目七:
半导体湿敏传感器与LCD数字相对湿度的标定
湿敏电阻传感器;
陶瓷湿度传感器特性曲线;
电子式温湿度计;
LCD数字相对湿度传感器的标定。
LCD数字相对湿度传感器的标定
湿敏电阻传感器;
湿度传感器的分类;
陶瓷湿度传感器特性曲线
电子式温湿度计。
8
2
项目八:
温度测量系统的集成与标定
热电偶温度传感器;
热电偶按电极材料分类
热电偶按结构分类;
热电偶的分度表与分度号查阅。
热电偶温度传感器
温度测量系统的集成与标定
G13
温度测量与国际温标(ITS-90);
温度传感器分类;
热电偶温度传感器;
热电偶的工作原理;
热电偶按电极材料分类和按结构分类;
热电偶的分度表与分度号。
2
项目八:
温度测量系统的集成与标定
热电偶补偿导线的使用;
热电偶冷端温度的处理;
XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表;
热电偶温度测量系统的组成与标定;
DDZ-Ⅲ型电动单元组合;
仪表中的温度变送器。
热电偶冷端温度的处理G13
热电偶的补偿导线;
热电偶冷端温度的处理;
XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表;
DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器。
2
项目八:
温度测量系统的集成与标定
热电阻温度传感器;
热电阻按电极材料分类和按结构分类;
热电阻分度表与分度号
热电阻测温系统的标定;XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表;
DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器。
热电阻温度传感器
热电阻的分度表与分度号
数字显示仪表G13G1G2
热电阻温度传感器
热电阻的工作原理
热电阻按电极材料分类和按结构分类
热电阻的分度表与分度号
XC指针显示仪表与XM智能型数字显示仪表;
DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表中的温度变送器。
9
2
项目九:
集成温度传感器特性测试
AD590电流输出型集成温度传感器的引脚功能与外部接线;
AD590电流输出型集成温度传感器输出特性测量。
AD590电流输出型集成温度传感器输出特性测量G13
集成温度传感器的工作原理;
电压输出型和电流输出型集成温度传感器的输出特性;
AD590电流输出型集成温度传感器的引脚功能与外部接线。
2
项目九:
用集成温度传感器制作热电偶冷端温度补偿器
AD590电流输出型集成温度传感器制作K型热电偶冷端温度补偿器。
AD590电流输出型集成温度传感器制作K型热电偶冷端温度补偿器。
G13
AD590电流输出型集成温度传感器的引脚功能与外部接线。
10
2
项目十:
扩散硅压阻传感器压力测量与标定
扩散硅压阻传感器压力测量与标定;
压力表的选择;
压力表的安装;
压力表的标定。
扩散硅压阻传感器压力测量与标定G14G1G2
电容式压力传感器的工作原理与应用;
霍尔式压力传感器的原理与应用;
扩散硅压阻传感器压力测量与标定。
11
2
项目十一:
液位测量与差压传感器的使用
静压式液位计工作原理;
浮力式差动变压器液位传感器的使用。
液位测量与差压传感器的使用G15
静压式液位计工作原理;
浮力式液位计工作原理
电容式液位计。
2
项目十一:
液位测量与差压传感器的使用
锅炉汽包水位的差压式液位传感器测量;
差压式液位传感器的选择与安装。
锅炉汽包水位的差压式液位传感器测量G15
锅炉汽包水位的差压式液位传感器测量。
12
2
项目十二:
电磁流量传感器与流量的工程测量
差压式流量计的安装与使用;
转子流量计的安装与使用。
差压式流量计的安装与使用G16
差压式流量计的工作原理与适用范围;
转子流量计的工作原理与适用范围。
四、教材、资料
教材:
宋雪臣传感器与检测技术邮电出版社2009
参考资料:
梁森自动检测与转换技术(第2版)机械工业出版社2007
王煜东传感器及应用机械工业出版社2005
宋健传感器与检测技术机械工业出版社2009
学习网站:
五、需要说明的其他问题
1、教学评价与考核
方式与分值按学校公布的要求执行
2、教学设施要求:
传感器与检测技术实验实训室与计算机多媒体教室。
3、教学建议:
传感器与检测技术实验实训室与计算机多媒体教室合二为一,使教、学、做真正融为一体。
4、本课程另设一周实训,不含在本课程进程表计划课时内。
15
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- 关 键 词:
- 传感器 检测 技术 课程标准