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spContent=现实世界传感器无处不在。自动路灯,燃气泄漏报警,银行大门的自动开合,汽车自动避障,炸弹智能引爆,飞机姿态自动平衡,机械臂精准定位,以及智能手机的触控、指纹感应、横竖屏自动转换、电子罗盘等等,无一不是传感器的精妙之作。想知道它们是如何实现的吗?这门课程将会为你解开其中的奥秘。
—— 课程团队
课程概述

    传感器技术和通信技术、计算机技术构成了当今信息社会的三大支柱,传感器技术是现代检测仪器仪表和自动测控系统的重要技术基础。

    在国内外著名高校当中,《传感器技术》课程均作为测控、光电、电子、机电、应用物理等相关专业的一门重要的主干课程。在武汉大学,《传感器技术》是电子信息学院全体本科生的专业基础课程。本课程是武汉大学电子信息学院重点课程,武汉大学2010课程,以及湖北省高等学校教改研究项目课程。

本课程以多种日常生产生活中常用的传感器为素材,详细介绍了其工作原理、基本结构、相应的测量及检测电路和在各个领域中的实际应用。通过本课程的学习,要求学生掌握传感器的基本理论,熟悉所学传感器的基本特征和简单的信号调理方法,具备传感器的初步应用能力。

     本课程的主要特点是:

     1)注重原理的介绍。让学生熟悉各种常见传感器的基本工作原理,从而能够知悉各种传感器的基本特性和指标特征,能够为以后实际应用中所涉及到的传感器的准确选型提供良好的知识指导。

     2) 注重系统应用方法的教学。这门课程不仅仅是原理的介绍,每种传感器,我们会精选一些典型的应用示例,并介绍一些实用的传感器信号调理电路,使学生具备传感器的初步应用能力。

     3)密切联系生产生活,注重传感器在工业生产以及日常生活中的实际应用介绍。主要讲授日常生活以及工业生产中常用或常见的传感器,包括常见的力、热、光、声、位移等物理量以及一些湿度、气体等化学量传感器,以及一些新型的传感器技术等。本课程中,学生能够了解诸如自动路灯,燃气泄漏报警,银行大门的自动开合,汽车自动避障,炸弹智能引爆,飞机姿态自动平衡,机械臂精准定位,以及智能手机的触控、指纹感应、横竖屏自动转换、电子罗盘等的工作原理。通过学习,使学生具备利用传感器技术解决一些工业生产和日常生活中自动化系统应用的初步能力。

     课时安排:36学时。

     预期受众:本课程的内容设置难易适度,适合于电子类相关专业各种不同层次的学生学习。可适合于大专院校在校本科生、考研学生、高职高专以及部分成人教育学生学习。


授课目标

通过本课程的学习,使学生能够较好的掌握传感器的基本理论,熟悉所学传感器的基本特征和简单的信号调理方法,具备初步的传感器应用能力。

课程大纲

第1周-第0章 绪论

第1周测试

0.1什么是传感器

0.2传感器的作用和地位

0.3传感器现状和国内外发展趋势

0.4 检测系统的组成原理

0.5传感器的定义、组成和分类方法

0.6本课程的特点和教学内容

第2周-第1章 传感器的一般特性1

第2周传感器静态特性单元测验

1.0 引言

1.1.1静态特性指标-线性度

1.1.2差动法提高线性度

1.1.3静态特性指标-灵敏度、精确度

1.1.4静态特性指标-最小检测量和分辨力

1.1.5静态特性指标-迟滞和重复性

1.1.6静态特性指标-稳定性和温漂

第3周-第1章传感器的一般特性2及应变式传感器

第3周单元测验

1.2.1传感器动态特性-基本概念

1.2.2传感器动态特性-一般数学模型

1.2.3传感器动态特性-传递函数

1.2.4传感器动态特性-动态响应及动态特性指标

2.0.1应变式传感器-引言

2.1.1应变式传感器-金属丝式传感器基本原理

第4周应变式传感器

第4周单元测验

2.1.2金属丝式传感器-基本结构

2.1.3金属丝式传感器-基本测量电路

2.1.4金属丝式传感器-基本特性指标

2.1.5金属丝式传感器-温度误差与温度补偿方法

2.1.6金属丝式传感器-力传感器基本结构

2.2.1压阻式传感器

2.3.1应变式传感器应用示例

第5周电容式传感器

第5周单元测验

3.0.1引言

3.1.01电容式传感器基本原理-变面积型

3.1.02电容式传感器基本原理-变介电常数型

3.1.03电容式传感器基本原理-变极板间距型

3.2.01测量电路-交流不平衡桥

3.2.02测量电路-变压器电桥

3.2.03测量电路-差动脉宽调制电路

3.2.04测量电路-运算放大器测量电路

第6周电容式传感器、电感式传感器

第6周测验题

3.3.01电容式传感器-误差分析

3.4.01电容式传感器应用-差压变送器

3.4.02电容式传感器应用-液位计

3.4.03电容式传感器应用-其它

3.4.04电容式传感器应用-指纹采集

3.4.05电容式传感器应用-触摸屏

4.0.01电感式传感器-引言

4.1.01电感式传感器-变气隙型传感器

第7周电感式传感器

第7周测验题

4.1.02自感式传感器-螺线管型自感传感器

4.1.03自感式传感器-等效电路

4.1.04自感式传感器-测量电路

4.2.01互感式传感器-基本结构与原理

4.2.02互感式传感器-变换特征

4.2.03互感式传感器-误差因素分析

4.2.04互感式传感器-测量电路-差动整流电路

4.2.05互感式传感器-测量电路-二极管相敏检波电路

4.2.06互感式传感器-应用举例

第8周电感式传感器、压电式传感器

第8周单元测验

4.3.01电涡流传感器-基本原理Part1

4.3.02电涡流传感器-基本原理Part2

4.3.03电涡流传感器-低频透射式、测量电路

4.3.04电涡流传感器应用

4.3.05电感式传感器应用举例

5.0.01压电式传感器-引言

5.1.01压电式传感器-压电效应

5.1.02压电式传感器-压电效应微观机理

5.1.03压电式传感器-压电陶瓷

5.2.01压电式传感器-压电材料

第9周压电式传感器、数字式传感器

第9周测验

5.3.01压电式传感器-测量电路

5.4.01压电式传感器-应用

6.1.01数字式传感器-脉冲盘

6.1.02数字式传感器-绝对编码器

6.1.03数字式传感器-绝对编码器-编码

6.1.04数字式传感器-编码器应用

6.2.01数字式传感器-光栅传感器-莫尔条纹

6.2.02数字式传感器-光栅传感器-莫尔条纹特性

6.2.03数字式传感器-光栅传感器-方向与细分

6.2.04数字式传感器-光栅传感器应用

第10周热电式传感器

7_0_01热电式传感器-绪论

7_1_01热电偶-基本工作原理

7_1_02热电偶-基本定律

7_1_03热电偶-材料与基本结构

7_1_04 热电偶-冷端补偿与测量电路

7_2_01热电阻-原理

7_2_02热电阻-常见热电阻及测量电路

7_3_01集成温度传感器

7_4_01热敏电阻及其应用

第10周单元测验

第11周光电式传感器

第11周单元测验

8_0_01光电传感器-绪论

8_1_01光电传感器-光电效应

8_2_01光电传感器-光敏电阻

8_3_01光电传感器-光电池

8_4_01光电传感器-光电倍增管

8_5_01光电传感器-光敏二极管和光敏三极管

8_5_02光电传感器应用

8_6_01图像传感器

第12周磁敏式传感器及其它传感器

第12周单元测验

9_0_01磁敏式传感器-绪论

9_1_01磁敏式传感器-霍尔元件原理

9_1_02磁敏式传感器-霍尔元件测量电路、基本参数

9_1_03磁敏传感器-霍尔元件误差影响及补偿

9_1_04磁敏传感器-集成型霍尔传感器

9_1_05磁敏传感器-霍尔传感器应用1

9_1_06磁敏传感器-霍尔传感器应用2

9_2_01磁敏传感器-磁敏二极管

9_3_01磁敏传感器-磁敏三极管

10_1_01气体传感器

10_2_01湿度传感器-湿度表示方法

10_2_02湿度传感器-主要特性指标

10_2_03湿度传感器-主要类型与工作原理

预备知识

需要具有一定的《模拟电路》或《电路分析》基础知识。

证书要求
  1. 计分方法:满分100分。

    平时成绩占70%:单元测试

    期末考试占30%:期末考试

    注:平时成绩和考试成绩比例可能会有一定的微调。

  2. 按百分制计分,60分至80分者将获得合格证书;80分及高于80分者将获得优秀证书。

  3. 证书的形式包括免费证书(电子版)和认证证书(包含可查询验证的电子版和纸质版2个版本),可以在课程结束后根据需要进行申请,认证证书的收费标准为100元/份


参考资料

[1]仪表技术与传感器   http://www.i-s.com.cn

[2]传感器世界     http://www.sensorworld.com.cn

[3]中国传感器   http://www.sensor.com.cn

[4]传感器技术  http://www.sensor-tech.com.cn

[5]传感技术学报网  http://www.cgjs.chinajournal.net.cn

[6]传感器资讯网   http://www.globalsensors.com.cn


常见问题

1、本课程对电路前导知识要求高吗?

答:由于课程会涉及到传感器的信号调理电路,因此,需要具备较好的模拟电路或电路分析基础知识。本课程对数字电路基础知识要求不高,学习完模拟电路相关课程后,只需具备简单的《数字电路》知识即可学习本课程。