《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》教學大綱第一部分教學大綱說明一、課程性質(zhì)二、教學目的和要求教學目的：通過本課程學習和實踐,使學生熟悉和掌握常用的傳感器的基本原理和使用方法。教學要求：（1）知識要求：重點掌握（2）能力要求：培養(yǎng)和提高學生的選擇傳感器、理解傳感器原理、并使用傳感器進行設(shè)計的能力,為今后電路設(shè)計和工作奠定堅實基礎(chǔ)。三、學分和課時分配篇 章 名課時數(shù)（節(jié)）篇 章 名課時數(shù)（節(jié)）占總課時的比重（%）第一章傳感器的特性27%第二章熱電傳感器829%第三章應(yīng)變傳感器27%第四章磁敏傳感器414%第五章壓電傳感器414%第六章光纖傳感器27%第七章光柵傳感器27%第八章光電傳感器27%第九章氣、濕敏傳感器27%合 計28100%說明：該課時分配只有理論課沒有實驗課，同時不包含五一、十一機動時間和復(fù)習考試時間，特此申明！四、適用范圍科學生和研究生以及其它專業(yè)不適用。第二部分 教學內(nèi)容第一章 傳感器的特性（2課時）教學目的和要求感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。教學重點和難點重點：什么是傳感器，傳感器的組成和分類難點：傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性教學內(nèi)容第一節(jié) 傳感器的組成與分類（1課時一、傳感器的組成二、傳感器的分類第二節(jié) 傳感器的基本特性（1課時一、靜態(tài)特性二、動態(tài)特性復(fù)習思考題1、什么是傳感器，傳感器的基本概念2、傳感器的組成與分類3、什么是傳感器的靜態(tài)特性，什么是傳感器的動態(tài)特性。第二章 熱電傳感器（8課時）教學目的和要求理、特性特點、典型應(yīng)用。教學重點和難點補償方法及原理難點：PN結(jié)型溫度傳感器、集成電路溫度傳感器工作原理教學內(nèi)容第一節(jié) 熱電勢式測溫傳感器（2課時一、工作原理二、熱電偶中引入第三導體三、標準熱電極五、常用熱電偶的特性六、熱電偶的測量電路第二節(jié) 熱電阻式溫度傳感器（1課時一、金屬測溫電阻器二、半導體熱敏電阻器第三節(jié) PN結(jié)型測溫傳感器（1課時一、溫敏二極管及其應(yīng)用二、溫敏晶體管及其應(yīng)用第四節(jié) 集成電路溫度傳感器（2課時一、基本原理及PTAT核心電路二、電壓輸出型三、電流輸出型四、可編程集成數(shù)字溫度傳感第五節(jié) 熱釋電式傳感器（1課時）二、熱釋電紅外傳感器三、熱釋電探測模塊四、典型應(yīng)用第六節(jié) 熱電傳感器應(yīng)用實例（1課時）復(fù)習思考題1、什么是熱釋電，熱電偶基本原理2、金屬熱電偶和半導體熱電偶的特點3、PN結(jié)型測溫傳感器和集成電路溫度傳感器的原理及應(yīng)用4、熱釋電傳感器原理第三章 應(yīng)變傳感器（2課時）教學目的和要求目的：熟練掌握各種應(yīng)變傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基本原理和使用方法包括及溫度補償方法及原理。教學重點和難點重點：金屬應(yīng)變原理、溫度補償方法及原理。難點：薄膜應(yīng)變傳感器的結(jié)構(gòu)教學內(nèi)容第一節(jié) 電阻應(yīng)變傳感器（1課時一、應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和類型二、常用的應(yīng)變片第二節(jié) 薄膜應(yīng)變電阻及傳感器（1課時一、薄膜分類二、薄膜的工作原理三、薄膜應(yīng)變傳感器的特點四、電阻應(yīng)變傳感器使用中應(yīng)注意的一些問題五、電阻應(yīng)變傳感器應(yīng)用——起重量限制器復(fù)習思考題1、金屬應(yīng)變的基本原理和計算方法2、應(yīng)變傳感器的基本應(yīng)用溫度補償3、應(yīng)用應(yīng)變傳感器測量加速度的工作原理第四章 磁敏傳感器（4課時）教學目的和要求的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基本原理和使用方法包括及溫度補償方法及原理教學重點和難點重點：理解和掌握霍爾效應(yīng)和磁阻現(xiàn)象及形狀效應(yīng)的原理。難點：磁敏二極管基本原理的理解教學內(nèi)容第一節(jié) 磁敏傳感器的物理基礎(chǔ)——霍爾、磁阻、形狀效應(yīng)（1課時一、基礎(chǔ)知識第二節(jié)霍爾元件（0.5課時）一、霍爾元件的工作原理三、基本電路四、電磁特性五、誤差分析及誤差補償?shù)谌?jié) 磁阻元件（0.5課時一、長方形磁阻元件二、科爾賓元件三、平面電極元件四、nSb-NiSb共晶磁阻元件五、曲折形磁阻元件六、磁阻元件的溫度補償?shù)谒墓?jié) 磁敏二極管（0.5課時一、磁敏二極管的結(jié)構(gòu)三、磁敏二極管的特性四、磁敏二極管的補償技術(shù)第五節(jié) 磁敏三極管（0.5課時一、磁敏三極管的結(jié)構(gòu)三、磁敏三極管的特性四、溫度補償技術(shù)第六節(jié) 磁敏傳感器的應(yīng)用（1課時一、霍爾元件的應(yīng)用二、磁阻元件的應(yīng)用復(fù)習思考題1、霍爾傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基本原理、溫度補償電路和使用方法2、磁阻元件的基本原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、溫度補償電路和使用方法第五章 壓電效應(yīng)（4課時）教學目的和要求型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基本原理、等效電路和使用方法。教學重點和難點應(yīng)用。難點：壓電材料切形，壓電傳感器等效電路教學內(nèi)容第一節(jié)壓電效應(yīng)（1課時）一、石英晶體的壓電效應(yīng)二、壓電常數(shù)三、壓電陶瓷的壓電效應(yīng)第二節(jié)壓電材料（1課時）一、壓電晶體二、壓電陶瓷三、新型壓電材料第三節(jié) 等效電路與測量電路（1課時一、等效電路二、測量電路第四節(jié) 壓電傳感器及其應(yīng)用（1課時一、壓電傳感器中壓電片的連接二、壓電式力傳感器四、壓電式加速度傳感器五、應(yīng)用實例復(fù)習思考題1、正壓電效應(yīng)和你壓電效應(yīng)的基本原理，晶體振蕩器的工作原理2、壓電傳感器的等效電路第六章 光纖傳感器（2課時）教學目的和要求目的：熟練掌握光纖傳感器的各種結(jié)構(gòu)、基本原理、工作特性和使用方法。教學重點和難點難點：光纖傳光特性、探針型光纖傳感器教學內(nèi)容第一節(jié) 基礎(chǔ)知識（0.5課時一、光纖的結(jié)構(gòu)二、光纖的種類四、光纖的特性五、光纖的耦合第二節(jié) 光纖傳感器的分類及構(gòu)成（0.5課時）一、分類二、構(gòu)成部件第三節(jié) 功能型光纖傳感器舉例（0.5課時一、相位調(diào)制型光纖傳感器二、光強調(diào)制型光纖傳感器第四節(jié) 非功能型光纖傳感器舉例（0.5課時一、傳輸光強調(diào)制型光纖傳感器二、反射光強調(diào)制型光纖傳感器三、頻率調(diào)制型光纖傳感器四、光纖液位傳感器復(fù)習思考題1、光纖為什么可以導光，數(shù)值孔徑的基本概念2、光纖傳感器分類結(jié)構(gòu)及基本原理第七章 光柵基礎(chǔ)（2課時）教學目的和要求目的：理解并熟練掌握莫爾條紋的原理，熟練掌握光柵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基本原理、工作方式和使用方法。教學重點和難點重點：莫爾條紋的基本原理、工作特性和使用方法。難點：莫爾條紋的辨向原理、莫爾條紋細分技術(shù)教學內(nèi)容第一節(jié) 光柵基礎(chǔ)（0.5課時一、光柵的分類及結(jié)構(gòu)二、莫爾條紋的原理三、莫爾條紋的特點第二節(jié) 光柵傳感器的工作原理（0.5課時一、光電轉(zhuǎn)換原理三、辨向原理第三節(jié) 莫爾條紋細分技術(shù)（0.5課時一、細分方法二、光電元件直接細分三、CCD直接細分四、光柵傳感器的誤差第四節(jié) 常用光學系統(tǒng)（0.5課時一、透射直讀式光路復(fù)習思考題1、光柵的分類及結(jié)構(gòu)，莫爾條紋的基本原理2、莫爾條紋的辨向原理、莫爾條紋細分技術(shù)及應(yīng)用第八章 光電傳感器（2課時）教學目的和要求目的：理解并熟練掌握半導體光電效應(yīng)的原理，熟練掌握光電的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基本原理、工作方式和使用方法。教學重點和難點重點：半導體光電效應(yīng)的基本原理、工作特性和使用方法。難點：半導體光電伏特效應(yīng)，CCD傳感器工作原理教學內(nèi)容第一節(jié) 光電傳感器的基本效應(yīng)及外光電效應(yīng)光電器件（0.5課時一、半導體的粒子特性二、半導體光電效應(yīng)三、光電管四、光電倍增管第二節(jié) 光電導效應(yīng)及光電元件、光電伏特效應(yīng)及光電元件（0.5課時一、光敏電阻的結(jié)構(gòu)及原理二、光敏電阻的特性三、光電導結(jié)型光電元件四、光電伏特型光電元件第三節(jié) CCD圖像傳感器（0.5課時一、CCD圖像傳感器第四節(jié) 應(yīng)用光路及光電傳感器應(yīng)用（0.5課時一、反射式二、透射式三、光電導結(jié)型光電元線紋瞄準用光電傳感器四、脈沖式光電傳感器五、光電傳感器應(yīng)用復(fù)習思考題1、半導體光電效應(yīng)、愛因斯坦光電效應(yīng)方程2、CCD傳感器工作原理第九章 氣、濕敏傳感器（2課時）教學目的和要求目的：熟練掌握氣敏傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基本原理、工作特性和使用方法；熟練掌握濕敏傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、基本原理、工作特性和使用方法。教學重點和難點理和使用方法。難點：基于MEMS的新型微結(jié)構(gòu)氣敏傳感器教學內(nèi)容第一節(jié) 氣敏傳感器（1課時）一、半導體氣敏元件的分類及必備條件二、表面控制型電阻式半導體氣敏元件三、基于MEMS的新型微結(jié)構(gòu)氣敏傳感器四、應(yīng)用舉例第二節(jié) 濕敏傳感器（1課時一、濕度及其表示三、電阻式濕敏傳感器四、陶瓷濕敏傳感器六、電解質(zhì)式濕度傳感器七、應(yīng)用范圍及應(yīng)用實例復(fù)習思考題1、半導體氣敏元件的基本原理和使用方法2、電解質(zhì)式濕敏元件的基本原理和使用方法第三部分 參考文獻,2007.,1986.任慶.電子測量原理.電子科技大學出版社,1989.宋偉.電子儀