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《传感器原理及应用》课程标准
发布时间: 2018-11-14                                    浏览次数:[]

电子信息工程专业“3+4”课程标准

传感器原理及应用

课程名称:传感器原理及应用

英文名称:Fundamentals of Sensors & Application

课程性质: 专业课

总 学 时:56 理论学时:40 实验学时:16

适用专业:电子信息工程“3+4” 试点项目

第一部分 课程定位与设计

一、课程性质

本课程是电子信息工程专业的一门理论与实践性较强的专业课。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。该课程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。

二、课程作用

通过本课程的学习和技能训练,使学生能认识传感器,了解测量基本原理,理解各种传感器进行非电量电测的方法,掌握传感器的基本参数和使用方法。初步具备使用实用型传感器的能力,并了解相应的测量转换电路、信号处理电路的原理及各种传感器在工业中的应用。

三、前导后续课程

本课程作为一门专业基础课,其先行课程基础是高等数学、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、电子电工实训、单片机技术等。

四、课程设计的理念和思路

本课程按照“以能力为本位,以职业实践为主线,以项目课程为主题的模块化专业课程体系”设计的总体设计要求,突出体现职业能力本位。在充分调研的基础上,对企业需求应用电子技术专业岗位及工作任务进行了分析,确定了专业的定位及发展方向。《传感器原理与应用》课程设计、课程标准的确定是基于以上工作过程而来的。

第二部分 课程目标

一、总体目标

通过本课程的学习,使学生掌握各类传感器的工作原理,性能评价方法以及在自动控制领域的应用,掌握智能传感器的设计方法。通过本课程的教学让学生掌握针对不同的被测量对象如何选择合适的传感器,设计合理的传感器信号调理电路,进而能解决自动检测装置和系统中比较复杂的测量问题,为将来的自动控制系统设计、生产过程控制和管理工作打下必要的基础。

二、具体目标

(一)能力目标

(1)具备常用传感器的识别、测量能力;

(2)基本工具的使用能力和基本仪器的使用能力;

(3)掌握电路图识图能力,并能在实验平台上正确连接电路;

(4)掌握常用传感器应用电路的设计、安装与制作技能。

(二)知识目标

(1)了解传感器的概念、种类和结构组成;

(2)了解传感器的最新发展方向和水平;

(3)理解常用传感器的工作原理以及相应的测量转换电路、信号处理电路及各种传感器特点及在工业中的应用;

(4)了解检测技术中常用的误差处理、弹性元件及抗干扰技术等相关知识。

第三部分 课程内容标准

序号

单元名称

理论教学内容

理论学时

理论教学要求

1

传感器的一般特性

1.传感器概述

2

了解传感器的基本概念以及构成方法,了解传感器的作用和发展趋势,掌握传感器的定义,了解传感器的分类及应用,掌握传感器的静态特性及参数。

2.传感器基本特性

2

电阻应变式传感器及应用

1.电阻应变效应与电阻应变片.

3

理解电阻应变式传感器的工作原理,掌握电阻应变传感器的主要特性和测量电路的基本构成,学会应用电阻应变式传感器解决实际工程问题。

2.应变式传感器

3.应变测量电路

3

电感式传感器

1.自感式传感器

3

了解变磁阻式传感器的工作原理,重点掌握电感式传感器、差动变压器、电涡流传感器的工作原理、特性及适用范围,了解电杆传感器的结构与构成,注意区分三种传感器的不同。

2.互感式传感器

3.电涡流式传感器

4.电感式传感器应用

4

电容式传感器及其应用

1.基本原理与结构形成

3

了解电容传感器的工作原理,注重了解电容传感器的特性及存在的固有问题,掌握电容传感器在非接触位移测量、振动测试、物位测量等领域的应用方法,注重了解容栅传感器的特点及其应用。

2.电容传感器的特点.

3.电容传感器测量电路

4.电容传感器的应用.

5

压电式和超声波传感器及应用

1.压电效应与压电材料

4

了解压电式传感器、超声波传感器的工作原理及压电效应的基本特性,掌握压电传感器、超声波传感器在加速度、振动、冲击等领域的应用方法。

2.压电式传感器.

3.压电式传感器的特点与应用

4.压电式传感器测量电路.

6

磁电式传感器及其应用

1.磁电式传感器的工作原理

4

掌握磁电式传感器基本原理,了解各种磁电式传感器测量电路及工程应用。

2.磁电式传感器的结构

7

热电式传感器及其应用

1.热电偶

3

了解热电式传感器的工作原理,重点掌握热电偶、热敏电阻和热敏晶体管的特性,掌握各种热电传感器的实际应用方法。

2.金属热电阻

3.热敏电阻

8

光电式传感器及其应用

1.光敏器件概述

5

了解光电式传感器的基本工作原理,了解常用光源的特性及适用范围,重点掌握光电二极管、光电三极管、光电池的特性的应用方法,同时注重了解CCD传感器、PSD传感器、光纤传感器、光栅传感器、光电编码器、激光传感器等光电传感器的应用方法。

2.光敏电阻.

3.光敏二极管和光敏三极管

4.光电池.

5.其它光电传感器

6.半导体光电传感器的应用

9

光纤传感器及其应用

1.光导纤维的基本知识

2

掌握光纤传感器基本结构及原理,了解各种光纤传感器测量电路及工程应用。

2.光导纤维结构和导光原理

3.光纤传感器的工作原理

10

磁敏传感器及其应用

1.霍尔传感器

2

掌握磁敏传感器基本结构及原理,了解各种磁敏传感器测量电路及工程应用。

2.磁阻组件

3.结型磁敏管

4.超导量子干涉器件

5.磁通门式磁敏传感器

11

气体传感器

1.热导式气体传感器

3

掌握气敏传感器基本结构及原理,了解各种气敏传感器测量电路及工程应用。

2.接触燃烧式气敏传感器

3.半导体气体传感器

4.红外气敏传感器

5.光纤气敏传感器

6.气敏传感器的应用实例

12

湿敏传感器

1.湿敏传感器概述

3

掌握湿敏传感器基本结构及原理,了解各种湿敏传感器测量电路及工程应用。

2.电解质湿敏传感器

3.有机物及高分子聚合物湿敏传感器

4.半导体湿敏传感器

5.湿敏传感器的应用

13

智能传感器

1.智能传感器概述

3

掌握智能传感器基本结构及原理,了解各种智能传感器测量电路及工程应用。

2.智能传感器的实现技术

3.智能传感器的信号处理技术

4.典型的智能传感器及其应用

第四部分 课程实施

一、教学组织

(1)采用多层次的教学方法

学生能力培养遵循由浅入深、从知识掌握到能力培养过程。在教学中,强调课堂知识学习的重要性,在掌握基本原理和方法的同时,也强调实践能力的重要,将实践能力培养划分为实验课、课程设计综合实验、毕业设计三个层次进行培养。

(2)理论与实践相联系

传感器课程涉及的知识面较广,教学中注意理论与实际紧密结合,有些实验原理直接在实验室讲解,直接进行实验,实践说明这是一种易教易学的方法。

(3)尝试开放式教学

课堂教学中,为随时了解学生对知识点的理解,采用启发式、提问式的互动教学方法,激发学生课堂学习的热情,将学生被动学习转变为主动学习。

(4)不断研究教学方法和内容

承担教学任务的教师与其它院校教师相互交流传感器教学经验,多次参加相关专业学术会议等,教研组的传感器技术服务中心与“传感器”厂商长期合作,及时了解传感器技术发展动态,有力的促进了本课程的教学。

二、实施条件

(1)硬件环境:实验室所有常规实验仪器配套使用(模拟电子实验平台、数字电子实验平台、示波器、直流稳压电源等)。学校为实验室提供相应的实验耗材和维护经费。

(2)实践教学大纲、教材(实验指导书)、标准实验报告册、考核评分标准等。有充足的指导力量和综合实验课题。实验室配备常用工具软件、开发软件包、专用开发装置等。

第五部分 课程考核与评价

一、学业考核

本门课程为考试课,闭卷考试,总评成绩中平时成绩占20%,实验成绩占20%,期末成绩占60%。

二、教学评价

师生共同参与教学评价,采用教师点评、学生互评等方式来评价教学效果。对教师的评价主要体现在学生打分的教师评价表、教学资料的检查、教学督导等三个方面。学生评价主要包括平时成绩、实验成绩和期末考试成绩。

第六部分 课程资源的开发与利用

一、教学资源

(1)开发适合教师与学生使用的多媒体教学素材和多媒体教学课件。

(2)充分利用行业资源,为学生提供阶段性实训,让学生在真实的环境中磨练自己,提升其职业综合素质。

(3)要充分利用网络资源,搭建网络课程平台,开发网络课程,实现优质教学资源共享。

(4)积极利用电子书籍、电子期刊、数字图书馆、校园网、各大网站等网络资源,使教学内容从单一化向多元化转变,通过职业指导教师的指导或辅导,使学生知识和能力的拓展成为可能。

二、教材的选用和使用建议

1.俞阿龙,李正,孙红兵等.传感器原理及其应用. 南京大学出版社.2010

2.栾桂冬. 传感器及应用技术. 西安电子科技大学出版社.2009

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