安徽师范大学自动化本科专《传感器技术》课程大纲本科教学大纲

理论类课程大纲
课程名称:传感器技术
一、课程概况
所属专业: 自动化 开课单位： 物理与电子信息学院
课程类型: 专业基础课程 课程代码: 0845220
开课学期: 4 学分： 2
学时： 34 核心课程: 否
拟使用教材：
贾伯年 俞朴 宋爱国.现代传感技术.东南大学出版社.2007.02
国内(外)现有教材：
1. 王友钊,黄静,戴燕云.现代传感技术、网络与应用.清华大学出版社.2015.07.
2. 孙建民,杨清梅.传感器技术. 清华大学出版社、北京交通大学出版
社.2005.10.
3. 强锡富.传感器.机械工业出版社.2001.
学习参考资料
1. 何道清.传感器与传感器技术.科学出版社.2004（第一版）.
2. 刘君华.智能传感器系统.西安电子科技大学出版社.1999.（第一版）.
3. 栾桂冬等.传感器及其应用.西安电子科技大学出版社.2002.（第一版）.
4. 王化祥.,传感器原理及应用.天津大学出版社,1999,第一版）.
5. 强锡富.传感器.机械工业出版社.1998.（第二版）.
6. http://www.sics.se/can/dtnsn/
7. http://www.tkn.tu-berlin.de/research/eyes/
8. http://grouper.ieee.org/groups/1451/5/
二、课程描述（300 字以内）
传感器技术是电子信息类、自动化类等专业基础课程，是信息技术和产业的
重要组成部分。传感器作为信息化领域感知、采集、转换、传输和处理信息的功
能器件，已经成为自动检测和自动控制系统中不可或缺的重要工具。本课程内容
主要介绍各类传感器的工作原理、基本结构、相应的测量电路和应用场合，择要
阐述主要传感器类型的设计、选用原则与方法以及改进传感器性能的技术途径。
重点阐述传统的电阻、变磁阻、电容、磁电、热电、光电及光纤等传感器的原理、
结构和应用。
三、课程目标
传感器技术在社会信息化进程中有着突出的地位和作用，作为电子与自动化
系统获取外界信息的主要器件，极大的促进了电子与自动化技术的发展。通过本
课程的学习，目的是使学生全面系统地理解传感器的基本概念和基本原理，培养
学生掌握各类传感器的使用技巧，学会分析传感器在使用过程中因环境影响可能
造成的检测误差，指导学生设计各种传感器的测量电路，使学生具有使用、维护
和设计传感器的能力。
四、教学要求
授课教师将按照学校本科教学工作有关要求做好课程教学各项工作，严格按
照课表规定的时间、地点上课，不迟到、不早退，将根据本大纲要求，认真备课
完成教案与讲稿编写等各项课前准备工作；授课过程力求内容充实、概念准确、
思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，力戒平铺直叙、照本宣科，同时
重视对学生的学习方法指导和课堂教学效果信息的反馈，实现教与学的双向互
动；同时将结合课程目标要求，做好考核内容设计，并严格按照本大纲要求做好
实验评价、出勤率统计、作业评价等各项工作。
学习是大学生自己的责任和义务，学生应根据课程大纲要求制定本门课程学
习计划，加强学业管理，严格自我要求，提升自主学习能力，主动适应课程学习
要求。参与课堂教学活动不迟到、不早退，无正当理由不请假，上课认真听讲，
不做任何与课堂教学无关事宜，不使用手机，积极与授课教师进行教学互动，同
时利用课余时间做好预习、复习、课外书籍阅读等工作，主动与同学开展合作学
习，认真完成任课教师布置的课程作业。
五、考核方式及要求
为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：出勤率占总成绩的 10%，
全学期随机点到 10 次，其中缺席 3 次此项成绩以 0 分计算；随堂测验 1 次，测
验成绩按 10%折算后计入总成绩；课程作业 6 次，按批改成绩 10%折算后计入
总成绩；实验 5 次，按实验成绩 20%折算后计入总成绩；期末考试，按卷面成绩
50%折算后计入总成绩。
六、课程内容
绪论
（授课时间：第 4 学期第 1 周）
教学目标：1、理解传感器的定义和物理定律；2、了解传感器的构成以及每个部
分所起的作用；3、了解传感器的分类、地位和作用。
教学重点：传感器的定义、物理定律和构成。
教学难点：传感器的定义和物理定律。
学 时：课堂教学 2 学时。
教学方法：多媒体教学手段，讲授法。
主要内容：（1）传感器基本概念与物理定律；
（2）传感器的构成法；
（3）传感器的分类及要求；
（4）传感器的地位和作用。
学习方法：信息搜索有关传感器的各类知识。
课后作业：根据第 9 页思考题学习相关类容，不用提交。
第1章 传感器技术基础
（授课时间：第 4 学期第 2、3 周）
教学目标：1、掌握静态特性的数学模型；2、理解传感器的特性与指标；3、了
解改善传感器性能的技术途径。
教学重点：1、静态特性的数学模型；2、传感器的输出量与输入量之间的信息处
理（函数变化曲线）。
重点知识：1、静态特性的数学模型；2、改善传感器性能的技术途径。
教学难点：静态特性的数学模型。
学 时：课堂教学 4 学时。
教学方法：多媒体手段，启发式教学。教学活动关注的重点从结果转向过程。激
发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。
主要内容：（1）传感器的一般数学模型；
（2）传感器的特性与指标；
（3）改善传感器性能的技术途径；
（4）传感器的标定与校准。
学习方法：小组讨论。
课后作业：第 33 页习题与思考题 1-6、1-7，下次上课前交。
第2章 电阻式传感器
（授课时间：第 4 学期第 4、5、6 周）
教学目标：1、了解线绕式和非线绕式电位器（传感器）以及电阻应变片的概念、
结构， 应变效应的概念，电阻应变片的种类；2、理解线绕式和非线
绕式电位器（传感器）以及电阻应变片的工作原理，各种测量电路的
结构及工作原理；3、掌握电阻式传感器在压力检测、加速度检测以
及衡器中的应用。
教学重点：应变式电阻传感器结构原理及直流测量电桥，电阻传感器的应用等。
教学难点：非线性线绕电位器的分析。
学 时：课堂教学 6 学时。
教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。
激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。
主要内容：（1）电阻应变计的基本原理与结构；
（2）电阻应变计的主要特性；
（3）电阻应变计的温度效应及其补偿；
（4）测量电路；
（5）电阻应变计式传感器；
（6）压阻式传感器。
学习方法：分析、讨论。
课后作业：第 63 页习题与思考题 2-6、2-7、2-8、2-9、2-10、2-15，分两次完成，
下次上课前交。
第3章 变磁阻式传感器
（授课时间：第 4 学期第 7、8、9 周）
教学目标：1、了解电感式感器的概念和结构，变磁阻式传感器、互感式传感器、
电涡流式传感器的概念和结构形式；2、理解变磁阻式传感器、互感
式传感器、电涡流式传感器的工作原理，等效电路的原理，测量电路
的工作过程；3、掌握差动式电感测厚仪，涡流式传感器的应用。
教学重点：差动自感式传感器（差动变压器）及其测量电路（差动整流电桥，相
敏检波器），电感式传感器的应用。
教学难点：测量电路的分析。
学 时：课堂教学 6 学时。
教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。
激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。
主要内容：（1）自感式传感器；
（2）互感式传感器（差动变压器）；
（3）电感式传感器的应用；
（4）电涡流式传感器。
学习方法：分析、讨论。
课后作业：第 98 页习题与思考题 3-19、3-21，下次上课前交。
第4章 电容式传感器
（授课时间：第 4 学期第 10 周）
教学目标：1、了解电容传感器的结构形式；2、理解电容传感器工作原理和测量
电路；3、掌握电容式传感器在生活实践中的应用。
教学重点：重点是差动式电容传感器的工作原理，脉冲宽度调制电路及传感器的
应用。
教学难点：测量电路和抗干扰措施。
学 时：课堂教学 2 学时。
教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。
激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。
主要内容：（1）工作原理、结构及特性；
（2）应用中存在的问题及其改进措施；
（3）测量电路；
（4）电容式传感器及其应用。
学习方法：分析、讨论。
课后作业：第 113 页习题与思考题 4-8、4-9、4-10、4-12，下次上课前交。
第5章 磁电式传感器
（授课时间：第 4 学期第 11、12 周）
教学目标：1、理解磁电式传感器的工作原理——电磁感应定律；2、理解霍尔传
感器的工作原理——霍尔效应；3、了解霍尔传感器的不等位电势和
温度误差的补偿方法；4、理解磁敏二极管和磁敏电阻的工作原理
教学重点：磁电式传感器、霍尔传感器、磁敏传感器的工作原理。
教学难点：磁电式传感器的动态特性。
学 时：课堂教学 4 学时。
教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。
激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。
主要内容：（1）基本原理与结构型式；
（2）磁电式传感器的动态特性；
（3）磁电式传感器的误差及补偿；
（4）霍尔传感器；
（5）其他磁敏传感器。
学习方法：分析、讨论。
课后作业：第 134 页习题与思考题 5-10、5-11、5-13，下次上课前交。
第6章 热电式传感器
（授课时间：第 4 学期第 13、14 周）
教学目标：1、理解热电阻传感器和热电偶传感器的工作原理；2、了解热电式传
感器的应用；
教学重点：热敏电阻的特点；热电效应；中间导体定律；连接导体定律和中间温
度定律。
教学难点：中间导体定律；连接导体定律和中间温度定律。
学 时：课堂教学 4 学时。
教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。
激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。
主要内容：（1）热电阻传感器；
（2）热电偶传感器；
（3）热电式传感器的应用。
学习方法：分析、讨论。
课后作业：第 176 页习题与思考题 7-5、7-6、7-7，下次上课前交。
第7章 光电式传感器
（授课时间：第 4 学期第 15 周）
教学目标：1、理解内光电效应与外光电效应的工作原理；2、了解光电式传感器
的结构和应用。
教学重点：内光电效应与外光电效应。
教学难点：新型光电器件。
学 时：课堂教学 2 学时。
教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。
激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。
主要内容：（1）概述；
（2）光源；
（3）常用光电器件；
（4）光电式传感器及其应用。
学习方法：分析、讨论。
课后作业：无
第8章 光纤传感器
（授课时间：第 4 学期第 16 周）
教学目标：1、理解光纤波导原理、光调制与解调技术；2、了解光纤传感器的应
用；
教学重点：光纤波导原理、光调制与解调技术。
教学难点：光调制与解调技术。
学 时：课堂教学 2 学时。
教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。
激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。
主要内容：（1）光纤传感器基础；
（2）光调制与解调技术；
（3）光纤传感器实例。
学习方法：分析、讨论。
课后作业：无
实验类课程大纲
课程名称：传感器技术实验
一、课程概况
所属专业: 自动化 开课单位： 物理与电子信息学院
课程类型: 课程实验课程 课程代码: 0845220
开课学期: 4 学分：
学时： 10 核心课程: 否
拟使用教材：自编教材
二、课程描述（300 字以内）
实验内容涵盖了金属箔式应变片、扩散硅压阻式压力传感器、霍尔式传感器、
光纤位移传感器和互感式传感器（差动变压器）等。通过本课程学习，学生将掌
握常规的传感器技术实验基本原理，能够熟练、规范地使用传感器实验常规仪器，
形成基本的实验设计与操作技能。本门课程同时为后续工业电气自动化和工业过
程控制等相关专业课程学习的基础性课程。
三、课程目标
加深对电阻式传感器、变磁阻式传感器、磁电式传感器、光纤传感器等基本
理解的理解，掌握传感器技术实验数据分析方法，培养严谨、求实、创新的科学
态度以及发现和解决问题的能力。具备基本的实验设计和操作技能；学会设计实
验的基本思路与方法。
四、教学要求
本课程由金属箔式应变片、扩散硅压阻式压力传感器、霍尔式传感器、光纤
位移传感器和互感式传感器（差动变压器）等 5 组实验构成。教师在实验前进行
简短的实验要求和辅导，学生按照每个实验要求完成相应的实验任务。学生应熟
悉实验室管理相关规章制度，遵守实验操作要求，规范使用实验仪器设备。积极
做好实验准备工作，预习实验指导书中相关内容和要求、做好实验设计等；实验
结束后认真完成完成实验报告撰写。
五、考核方式及要求
本课程将不作为单独一门课程进行考核，按实验成绩 20%折算后计入总成
绩。实验成绩考核采用平时考核与实验操作相结合的方式进行。平时考核用于考
察学生参与课程教学的行为表现（包括课前预习情况和实验过程中的态度）以及
实验报告完成质量，按实验成绩的 50%折算后计入实验成绩；实验操作考核将根
据每次完成实验的数量和质量，按 50%折算计入实验成绩。
六、课程内容
实验一：金属箔式应变片：直流单臂、半桥比较
（授课时间：第 4 学期第 7 周）
教学目标：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况；验证单臂、
半桥、全桥的性能，比较它们的测量结果。
主要内容：分别检测单臂单桥、半桥情况下输出电压与输入位移之间的关系，并
比较两者之间的测量结果。
学 时：2 学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验二：扩散硅压阻式压力传感器
（授课时间：第 4 学期第 9 周）
教学目标：了解扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和工作情况。
主要内容：检测输出电压与高压仓与低压仓之间压力差之间的关系。
学 时：2 学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验三：互感传感器（差动变压器）
（授课时间：第 4 学期第 11 周）
教学目标：了解差动变压器的工作原理以及熟悉差动变压器的性能。
主要内容：检测输出电压与位移之间的关系，验证差动变压器零点残余电压的补
偿。
学 时：2 学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验四：霍尔式传感器
（授课时间：第 4 学期第 13 周）
教学目标：了解霍尔传感器的基本原理与特性。
主要内容：检测霍尔式传感器输出电压与输入位移之间的关系。
学 时：2 学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：验证性实验
实验五：光纤位移传感器
（授课时间：第 4 学期第 14 周）
教学目标：了解光纤位移传感器的工作原理、装置结构和性能。
主要内容：检测光纤传感器输出电压与输入位移之间的关系。
学 时：2 学时
教学方法：讲授/现场指导
实验类型：验证性实验