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传感器与检测技术 课教案

学 期: 2006-2007
学 时: 64
系 (部）：电气与电子工程技术系
教 研 室: 楼宇智能化工程技术
授 课 教 师: 董春利 黄安春

授课班级所在系
授课班级
授课班级所在系
授课班级

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 课题一 检测技术的基本知识 （一)
第一节 测量技术概论
第二节 测量数据的估算和处理

教学任务：使学生了解检测技术的含义，检测技术的发展方向。掌握测量误差的概念和通过误差要求如何选择测量装置的精度等级。掌握测量误差的处理方法和测量数据的处理方法。

重点及难点：根据误差要求合理选择检测装置的精度等级
测量数据的处理方法

教学内容提要: 1、检测技术的含义、作用和地位；
2、检测系统的组成；
3、误差的基本概念和仪表的精度等级
4、随机误差和系统误差的处理方法
5、测量数据的处理方法

复习思考题、作业:

课后小结:

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 课题一 检测技术的基本知识 （二）
第三节 传感器的组成和分类
第四节 传感器的基本特性

教学任务：使学生了解传感器的定义、传感器的组成-三部分：敏感元件、传感元件和检测线路以及传感器的分类方法。掌握传感器的静态特性—线性度、灵敏度、回程误差、测量范围与量程和精度等级等的基本概念,了解传感器的动态特性的分析方法.

重点及难点:灵敏度的概念、灵敏度与量程、稳定性的关系
多环节系统的灵敏度 ＆ 传感器的组成

教学内容提要: 1、传感器的组成:敏感元件、传感元件、检测线路及其作用
2、传感器的分类:从输出的角度分、从输入的角度分
3、传感器的静态特性
4、传感器的动态特性的分析方法

复习思考题、作业：

课后小结：

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 课题二 电阻式传感器 （一）
第一节 电阻应变式传感器

教学任务：掌握电阻应变效应、电阻应变片的工作原理；电阻应变片的分类及其特点；电阻应变片的检测线路－桥路的三种形式。了解检测线路的补偿方法。了解电阻应变式传感器的应用。实验验证三种桥路的灵敏度。

重点及难点:电阻应变效应 & 应变片的分类及其特点
应变式传感器的检测线路 ＆ 补偿方法 。

教学内容提要:
1、 电阻应变效应和电阻应变式传感器的类型及特点
2、 电阻应变片及检测线路—桥路
3、 检测线路的零点补偿和温度补偿
4、 电阻应变式传感器的应用

复习思考题、作业:

课后小结：

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 课题二 电阻式传感器 (二)
第二节 固态压阻式传感器
第三节 热电阻式传感器

教学任务：了解压阻式传感器的工作原理及其应用掌握热电阻式传感器的工作原理及其分度方式。掌握热电阻传感器的测量线路－三线制单桥臂桥路的工作原理及其优点。了解四线制的工作原理及热电阻传感器的应用。

重点及难点：三线制检测线路的温度补偿功能
热电阻传感器的应用 & 压阻式传感器的应用

教学内容提要:
1、压阻式传感器的原理及其应用
2、热电阻传感器的工作原理
3、适合制作热电阻的材料/热电阻传感器的分度
4、热电阻传感器的测量电路
5、热电阻传感器的应用

复习思考题、作业:

课后小结：

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节: 课题二 电阻式传感器（三）
电阻应变式传感器检三种测量桥路的比较实验

教学任务:了解应变片在位移测量中的应用；掌握实验设备的的线路连接；学会规划实验步骤；通过实验数据的处理，验证应变式传感器的线性区域及三种检测线路—单桥臂、双桥臂和全桥臂的灵敏度的比较。

重点及难点：实验设备的接线 ＆ 实验步骤的规划
实验结果的分析 ＆ 实验报告的整理

教学内容提要：
1、 引导学生认识应变片以及粘贴方式
2、 线路连接的方法及注意事项
3、 按照实验线路接线
4、 实验步骤及操作注意事项
5、 实验数据的记录及整理

复习思考题、作业：写实验报告

课后小结:

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 课题三 电容式传感器 （一）
第一节 电容式传感器的工作原理
第二节 电容式传感器的类型及特性

教学任务：掌握电容式传感器的工作原理；了解电容式传感器的类型及特性；掌握差动式电容传感器的灵敏度分析以及改善线性的分析。

重点及难点:电容式传感器的工作原理及其三种类型
电容式传感器为什么采用差动形式

教学内容提要:
1、 电容式传感器的工作原理
2、 电容式传感器的三种形式及灵敏度分析
3、 差动式电容传感器的灵敏度的分析

复习思考题、作业：

课后小结：

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节: 课题三 电容式传感器 （二)
第三节 电容式传感器的测量电路
第四节 电容式传感器的应用

教学任务:了解教材中介绍的7种测量线路;重点掌握（1)交流变压器电桥；（2)运算放大器式测量电路；(3)调频电路.了解电容式传感器的应用：重点介绍电容式压力传感器的结构、特点及其应用。

重点及难点：变压器电桥的电路分析
运算放大器式测量电路和调频电路的特点

教学内容提要：
1、 变压器电桥的电路分析－能把差动式电容传感器的非线性输出转化为线性输出；
2、 运算放大器式测量电路及特点
3、 调频电路及其特点
4、 电容式传感器的应用—位移、压力传感器的特点及应用

复习思考题、作业：

课后小结:

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 课题三 电容式传感器(三)
电容式传感器的位移特性实验

教学任务：了解电容式传感器在位移测量中的应用；掌握实验设备的的线路连接;学会规划实验步骤;通过实验数据的处理，验证电容式传感器的线性区域及差动形式的灵敏度与单一形式的灵敏度的比较。

重点及难点：实验设备的接线 ＆ 实验步骤的规划
实验结果的分析 ＆ 实验报告的整理

教学内容提要：
1、 导学生认识电容式传感器
2、 实验线路连接的方法及注意事项
3、 实验步骤及操作注意事项
4、 实验数据的记录及整理

复习思考题、作业：写实验报告

课后小结:

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年 月 日 星期

章 节： 课题四 电感式传感器 (一）
第一节 自感式电感传感器

教学任务：了解自感式电感传感器的工作原理，掌握变间隙自感式传感器的灵敏度．差动式变间隙自感式传感器的优点．检测线路-交流变压器式电桥的工作原理及其特点。相敏检波电路的原理分析。

重点及难点：变间隙式电感传感器的工作原理
　　　　　　　差动式变间隙电感传感器的优点

教学内容提要：
1、 电感传感器的工作原理
2、 变间隙式自感传感器的原理及灵敏度的分析
3、 差动式变间隙自感传感器的优点
4、 螺杆式自感传感器的工作原理
5、 检测线路-变压器式电桥以及相敏检波电路

复习思考题、作业:

课后小结:

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 课题四 电感式传感器 (二）
第二节 差动变压器

教学任务：介绍差动变压器的工作原理及其结构;零点残余电压的产生和解决方法。电感式传感器的应用。差动变压器零点残余电压补偿实验。

重点及难点：差动变压器的原理和应用
差动变压器零点残余电压补偿实验

教学内容提要：
1、 差动变压器的工作原理
2、 零点残余电压的产生和解决方法
3、 电感式传感器的应用
4、 差动变压器零点残余电压补偿实验

复习思考题、作业:P.66—2、4
分析实验结果，书写实验报告

课后小结：

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 第四章 电感式传感器 （三）
第三节 电涡流式传感器

教学任务：了解电涡流传感器的工作原理,掌握影响电涡流传感器的因数以及电涡流传感器测量位移和温度的机理。掌握电涡流传感器的应用-高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器的应用。

重点及难点：电涡流传感器的原理和影响电涡流传感器的因数
电涡流传感器的应用—高频反射式和低频透射式

教学内容提要:
1、 涡流传感器的工作原理
2、 电涡流传感器的应用—位移及其金属表面温度的测量
3、 高频反射式电涡流传感器的应用
4、 低频透射式电涡流传感器的应用

复习思考题、作业：

课后小结：

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节: 第四章 电感式传感器 （四)
差动变压器的应用—差动变压器的性能实验

教学任务：了解电感式传感器在位移测量中的应用;掌握实验设备的的线路连接；学会规划实验步骤；通过实验数据的处理,验证电感式传感器的线性区域及差动形式的灵敏度与单一形式的灵敏度的比较。

重点及难点:实验设备的接线 ＆ 实验步骤的规划
实验结果的分析 ＆ 实验报告的整理

教学内容提要：
1、 学生认识电感式传感器
2、 验线路连接的方法及注意事项
3、 实验步骤及操作注意事项
4、 实验数据的记录及整理

复习思考题、作业：写实验报告

课后小结：

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 课题五 压电式传感器 （一）
第一节 压电式传感器的工作原理
第二节 压电材料及压电元件的结构

教学任务:掌握压电效应；了解石英晶体的压电效应—石英晶体的三轴；压电晶片的获得；纵向压电效应和横向压电效应。了解其他压电材料-压电陶瓷、高分子压电材料等的压电机理；掌握压电元件串联和并联的特性。

重点及难点:关于压电效应—石英晶体的压电效应
纵向压电效应和横向压电效应的相同和不同

教学内容提要：
1、 压电效应的定义
2、 石英晶体的压电效应分析—-
石英晶体的三轴/石英晶片的的获得
3、 其他压电材料的介绍
4、 压电元件的串、并联

复习思考题、作业:P。——

课后小结：

传感器与检测技术 教案
年 月 日 星期

章 节： 课题五 压电传感器 （二）
第三节 压电传感器的测量线路
第四节 压电传感器的应用

教学任务:介绍压电传感器的两种检测线路—电压放大器和 电荷放大器以及他们的工作原理和各自的特点。通过检测线路的介绍使学生理解压电传感器为什么不能检测静压力.

重点及难点：电压放大器 ＆ 电荷放大器线路的分析
压电传感器为什么不能检测静压力。

教学内容提要：
1、 压电传感器的等效电路—电荷源和电压源
2、 压电传感器测量线路的作用
3、 电压放大器线路分析
4、 电荷放大器的线路分析
5、 压电传感器为什么不能检测动态力

复习思考题、作业：

课后小结：

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年 月 日 星期

章 节: 课题六 磁电式传感器 （一）
第一节 磁电式传感器

教学任务：本章通过介绍法拉第电磁感应定律引出电磁式传感器的工作原理.了解磁电式传感器的结构；掌握磁电式传感器的应用,重点介绍磁电式转速传感器的工作原理以及相关转速的计算.了解磁电式振动传感器的工作原理。

重点及难点:法拉第电磁感应定律及磁电式传感器的工作原理
变磁通式磁电传感器――磁电式转速表的应用

教学内容提要：
1． 法拉第电磁感应定律
2． 磁电式传感器的工作原理
3． 磁电式转速表的工作原理及转速的计算
4． 恒磁通式传感器――磁电式振动传感器的工作原理

复习思考题、作业：

课后小结：

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章 节： 课题六 磁电式传感器 (二）
第二节 霍尔传感器

教学任务:本章节的重点讲解霍尔效应，通过分析霍尔效应的形成过程使学生了解为什么只有半导体适合作霍尔元件。了解霍尔元件的参数，了解霍尔元件的温度特性及其补偿方法。掌握霍尔传感器的几种应用。

重点及难点：霍尔效应－为什么只有半导体适合制作霍尔元件
霍尔元件的温度特性及其补偿方法

教学内容提要：
1． 霍尔效应
2． 为什么导体和绝缘体不适合制作霍尔元件
3． 霍尔元件的温度特性及其补偿方法
4． 零位特性及补偿
5． 霍尔传感器的应用

复习思考题、作业：

课后小结：

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章 节: 课题七 热电偶传感器 （一)
第一节 热电偶传感器的工作原理

教学任务:本章节重点讲述热电效应――两种形式：接触电势和温差电势的形成.介绍热电偶回路的总热电势的组成，进而使学生掌握热电偶的工作原理。掌握热电偶传感器的四个基本定律及其他们的实用价值。

重点及难点：热电效应 & 温差电势/接触电势
热电偶工作原理 & 热电偶的四定律

教学内容提要：
1． 介绍热电效应
a) 接触电势
b) 温差电势
2． 热电偶回路的热电势
3． 热电偶的工作原理
4． 热电偶的四定律及其实用价值

复习思考题、作业：

课后小结：

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年 月 日 星期

章 节： 课题七 热电偶传感器(二）
第二节 热电偶的材料、结构及分度表
第三节 热电偶的测温线路

教学任务:本章节重点讲述适合制作热电偶的材料，以及目前我国生产的符合IEC标准的六种热电偶。了解标准热电偶分结构和铠装热电偶的特点。重点掌握热电偶的分度表的使用。了解几种常用的热电偶的测量电路及其特点。

重点及难点：适合制作热电偶的材料 ＆ IEC标准的热电偶
热电偶分度表的使用 & 热电偶的测温线路

教学内容提要：
1． 适合制作热电偶材料的特点
2． 标准热电偶的结构/铠装热电偶的特点
3． IEC标准热电偶的名称及分度号
4． 热电偶分度表的应用
5．几种常用的热电偶的测温线路

复习思考题、作业：

课后小结：

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年 月 日 星期

章 节： 课题七 热电偶传感器（三）
第三节 热电偶的冷端补偿

教学任务：本章节重点讲述热电偶传感器的冷端补偿法。首先使同学明白为什么要对热电偶的冷端进行补偿。重点讲述补偿导线法—什么是补偿导线、补偿导线的作用及其实际应中的注意事项和计算修正法。

重点及难点：为什么要对热电偶的冷端进行补偿
补偿导线法 ＆ 计算修正法

教学内容提要：
1． 热电偶为什么要进行冷端补偿
2． 冷端补偿的几种方法
a) 冷端恒温法
b) 补偿导线法——什么是补偿导线、补偿导线的作用及其实际应中的注意事项
c) 计算修正法 d) 电桥补偿法
e) 显示仪表零位调整法

复习思考题、作业：

课后小结：

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年 月 日