《传感器原理与应用》课程教学大纲
课程代码: 53113610
课程名称： 传感器原理及应用
英文名称： Principles and Applications of Sensors
课程类型: 专业必修课
总 学 时： 64 讲课学时： 48 实验学时： 16
学 分： 4
适用对象: 自动化专业
先修课程：大学物理、电路分析、模拟电子电路、数字电路
一、课程性质、目的和任务
传感器原理是自动化专业的专业必修课。本门课程以各类传感器的工作机理为线索，详细介绍了各类传感器的工作原理、基本结构、相应的测量电路和在各个领域中的应用，使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能。通过对本课程的学习，可使学生获得比较全面而系统的传感器知识，为后续课程提供必要的基础知识，也为以后的工作打下一个坚实的基础。
二、教学基本要求
本课程系统的阐述各类传感器的工作原理、基本结构、相应的测量电路和在各个领域中的应用。学完本课程应达到以下基本要求：
1． 了解在各个领域中的传感器的作用，掌握传感器的定义、组成、分类和发展动向。掌握传感器的动态特性和动态特性指标，掌握传感器的静特性和技术指标。
2． 掌握各种类型传感器的工作原理、基本结构、相应的测量电路和一些典型的应用。初步掌握各种应用条件下传感器的选用原则和应用电路设计。
3. 掌握测量误差的测量误差分析及处理。了解在实际工程应用中如何选择合适的传感器。
4． 通过实验使学生掌握传感器的基本理论，建立完整的传感器技术的整体概念，培养学生组建非电测量和控制系统的实际能力，并能对测试结果的准确性进行分析。使学生在掌握传感器方面的知识的同时，培养学生的自学能力、动手能力和分析、解决问题的能力。
三、教学内容及要求
第一章 传感与检测技术的理论基础
教学内容：
1．测量概论
2．测量数据的估计和处理
教学要求：了解本课程的性质和任务；了解测量的基础知识；掌握测量误差分析及处理。
第二章 传感器概述
教学内容：
1．传感器的组成和分类
2．传感器的基本特性
教学要求：了解在各个领域中的传感器的作用，掌握传感器的定义、组成、分类。重点掌握传感器的静态、动态特性指标。
第三章 应变式传感器
教学内容：
1．工作原理
2．应变片的种类、材料及粘贴
3．电阻应变片的特性
4．电阻应变片的测量电路
5．应变式传感器的应用
教学要求：掌握应变效应、压阻效应、金属丝灵敏系数和应变片灵敏系数、电阻式传感器的工作原理及测量电路。了解应变式传感器的应用。
第四章 电感式传感器
教学内容：
1．变磁阻式传感器
2．差动变压器式传感器
3．电涡流式传感器
教学要求：了解电感式传感器的种类与应用特点；掌握其工作原理、灵敏度定义及零残电压产生的原因和减小措施和转换电路；了解各种类型传感器的应用。
第五章 电容式传感器
教学内容：
1．电容式传感器的工作原理和结构
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
教学要求：掌握电容传感器的工作原理、类型和结构；掌握各种测量电路基本的测量电路。
第六章 压电式传感器
教学内容：
1．压电效应及压电材料
2．压电式传感器测量电路
3．压电式传感器的应用
教学要求：掌握压电式传感器的压电效应、测量电路；了解常用压电材料的种类与特性；了解压电式传感器应用。
第七章 磁电式传感器
教学内容：
1．磁电感应式传感器
2．霍尔式传感器
教学要求：掌握磁电感应式，霍尔式传感器的工作原理；了解传感器的应用。
第八章 光电式传感器
教学内容：
1．光电器件
2．光纤传感器
教学要求：掌握各种类型的光电器件的工作原理；了解各种器件的基本特征；掌握光纤传感器的工作原理；了解传感器的应用。
第九章 半导体传感器
教学内容：
1．气敏传感器
2．湿敏传感器
3．色敏传感器
4．半导体式传感器应用
教学要求：掌握气敏、湿敏、色敏传感器的工作机理；了解气敏、湿敏、色敏传感器的类型及其特性；了解气敏、湿敏、色敏传感器的应用。
第十章 超声波传感器
教学内容：
1．超声波及其物理性质
2．超声波传感器
3．超声波传感器应用
教学要求：掌握超声波传感器的结构；了解其应用。
第十一章 微波传感器
教学内容：
1．微波概述
2．微波传感器的原理和组成
3．微波传感器的应用
教学要求：掌握微波传感器的结构；了解微波传感器的应用。
第十二章 辐射式传感器
教学内容：
1．红外传感器
2．核辐射传感器
教学要求：重点掌握红外探测器的工作机理；掌握核辐射探测器的工作机理；了解红外探测器、核辐射探测器的应用。
第十三章 数字式传感器
教学内容：
1．光栅传感器
2．编码器
3．感应同步器
教学要求：掌握光栅传感器、编码器、感应同步器的工作机理。了解其特点及应用。
第十四章 智能式传感器
教学内容：
1．概述
2．传感器的智能化
3．集成智能传感器
教学要求：了解传感器的智能化，了解集成智能传感器的发展方向。
第十五章 传感器在工程检测中的应用
教学内容：
1．温度测量
2．压力测量
3．流量测量
4．物位测量
5. 气体成分测量
6. 振动测量
教学要求：掌握温度、压力、压力、物位等物理量测量的方法。了解各种类型的传感器再实际工程中的应用。
四、实践环节
传感器实验安排在传感器课程内，开设8个实验：
1．金属箔式传感器性能实验 2学时
2．差动变压器式传感器位移实验 2学时
3．电容式传感器位移实验 2学时
4．压电式传感器振动测量实验 2学时
5．霍尔式传感器位移实验 2学时
6．光电式传感器转速测量 2学时
7．气敏传感器性能实验 2学时
8．热电偶传感器性能实验 2学时
五、课外习题及课程讨论
为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于60题。本课程宜采用讲授与讨论相结合的形式。大部分内容由教师“精讲”，在此基础上，部分内容可由学生自学，然后由学生在课堂上讲解、讨论，最后由教师补充、概括和总结。在自学中，指导学生多方面收集资料，开阔视野，不局限于教材的内容。目的在于调动学生的主观能动性，既掌握知识，又培养能力。
六、教学方法与手段
利用网络资源、多媒体等教学手段提高教学的信息量。理论联系实际，结合实际应用分析和讲解。采用实物、图片、幻灯、录象片、等手段，加大课堂信息量，提高课堂教学效果，培养学生的学习兴趣。
七、各教学环节学时分配
八、考核方式
闭卷笔试
九、推荐教材和教学参考书
教 材：
《传感器原理及工程应用》（第四版），郁有文、常健、程继红编著，西安科技大学出版社，2014；
参考书：
1．《传感器原理及应用》王化祥 张淑英编著 天津大学出版社，2007；
2．《传感器原理及应用实例》刘伟，电子工业出版社，2009；
4．《传感器实验讲义》，郑州大学西亚斯国际学院实验中心编，2007。
十、说明
大纲制订人：胡代弟
大纲审定人：
制订日期：