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。《传感器与自动检测技术》是一门多学科交叉而成的专业课程，随着科学技术的飞速发展，人们对信息资源的需要日益增长，要及时获取各种信息，解决工程、生产及科研中遇到的检测问题，必须合理的选择和应用各种传感器。

       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。该课程是自动化工程专业的一门核心课程，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。先期课程有模拟电子技术基础、数字电子技术基础、电路分析基础等，单片机课程设计、生产实习与毕业设计等是它的后续课程。

       

课程设置依据：

       政策依据。2010年温总理在十一届人大三次会议上所作政府工作报告中对自动化领域内容进行了定义，涉及传感器领域的技术攻关，同年9月，自动化技术作为新一代信息技术的重要组成部分而被列为国家重点培育的中国的战略性新兴产业。国家“十二五”规划明确提出，自动化将会在传感器等领域重点部署，相关高校和科研院所开始开设自动化专业，传感器与自动检测技术作为自动化的核心课程纳入教育部课程与教材规划。国务院近期印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出，推动智能传感器等领域关键技术研发和产业化。据了解，智能传感器和世界级的高端芯片是工信部接下来将要着力发展的重点领域。

        专业依据。随着传感器应用的领域不断拓展，传感器市场将持续保持高速增长，特别是可穿戴设备、汽车电子、医疗、物联网等，将成为传感器的主要增长点。全国各高校本科院校自动化工程、电子信息等相关专业均开设了本课程。



    本课程的主要特点是：

  （1）课程内容注重原理的介绍。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）课程重视检测技术的掌握。区别于一般的传感器技术课程，在应用型、创新性人才培养的要求下，本门课程不但对于传感器的基本原理进行介绍，同时引入了检测技术的相关内容，将信息的获取、转换及显示等作为课程的重要组成部分，帮助学生们掌握传感器信号的处理过程。

  （3）重视培养学生的应用能力。在授课过程中，通过一些典型的应用案例的展示，配合软件仿真、实物展示、视频展示、课程开放课题等环节，使学生真正了解传感器该怎么选，该怎么用，掌握传感器的应用能力。

  （4）课程实例密切结合生产生活，紧随专业前沿。本课程在授课过程中，注重传感器在工业生产以及日常生活中的实际应用介绍。同时，课程组通过各类新媒体关注专业动态，不断更新课程内容，展示各类新型传感器、智能制造能过程，帮助学生了解传感器的工业生活用途和未来发展趋势。

      本课程能够培养学生运用所学的传感器和测试技术知识分析解决实际问题的能力，通过本课程的学习，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,并能够应用传感器解决工程测控系统中的具体问题,熟练掌握传感器和测试技术的相关工具，也重在培养学生查阅技术文献、动手设计实物的能力。

       课时安排：48学时。


证书要求

计分方法：满分100分。

1. 平时成绩占总成绩40%：

    1.1 考勤占20%；

    1.2 课堂报告占50%；

    1.3 平时作业占30%。

2.期末考试占总成绩60%。


预备知识

       需要具有一定的《模拟电路》或《电路分析》基础知识。

授课大纲

第1周-第0章 绪论

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1周测试

第2周-第1章 传感器的一般特性1

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2周传感器静态特性单元测验

第3周-第1章传感器的一般特性2及应变式传感器

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3周单元测验

第4周应变式传感器

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4周单元测验

第5周电容式传感器

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5周单元测验

第6周电容式传感器、电感式传感器

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6周测验题

第7周电感式传感器

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7周测验题

第8周电感式传感器、压电式传感器

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8周单元测验

第9周压电式传感器、数字式传感器

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9周测验

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

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11周单元测验

第12周磁敏式传感器及其它传感器

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

第12周单元测验

参考资料

[1]传感器与检测技术（第三版）.胡向东等编著.机械工业出版社.2018年

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

[3]中国传感器   https://www.sensor.com.cn

[4]传感器与自动检测技术.张玉莲主编.机械工业出版社.2007年

[5]仪表技术与传感器   https://www.i-s.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。