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传感器原理及应用
第1次开课
开课时间: 2020年02月17日 ~ 2020年08月20日
学时安排: 2小时每周
当前开课已结束 已有 234 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=本课程根据大类人才培养目标、新技术发展与应用的需求而开设,是自动化大类(测控技术与仪器、自动化)培养中的重要学科拓展课程,也是进一步培养自动化、测控专业等自动化大类学生综合应用基础知识能力与测量系统设计能力的一门重要课程。
本课程根据大类人才培养目标、新技术发展与应用的需求而开设,是自动化大类(测控技术与仪器、自动化)培养中的重要学科拓展课程,也是进一步培养自动化、测控专业等自动化大类学生综合应用基础知识能力与测量系统设计能力的一门重要课程。
—— 课程团队
课程概述

本课程是自动化大类(测控技术与仪器、自动化)专业本科生的一门重要的学科拓展课程。传感器是信息获取的首要环节,它将各种物理量、化学量和生物量等非电量信号转变为电信号的装置。通过传感器人们可以利用计算机对非电量的对象实现自动测量、信息处理和自动控制。传感器的被测信号来自于各个应用领域,对于传感器应用不仅需要掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标,还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求。本课程系统地把传感器的基础知识与其应用有机结合,在详细讲述应用面较宽的传感器原理(如热敏电阻、热电偶、光电二极管、应变片、压电式传感器、霍尔器件、磁阻元件、超声波传感器等)及其实际应用电路。为开阔视野、扩大知识面本课程可适当自选地对微机电系统(MEMS)、光纤传感器、集成传感器、生物传感器、智能传感器及无线传感器网络等内容进行介绍。

授课目标

  • 能够解释传感器测量特性及其与电子测量之间的区别和联系和相关基本术语;


  • 能够阐述针对不同被测对象的主要传感器的变换原理;


  • 能够阐述应用于相同被测对象的不同变换原理的传感器的应用特点及特性;


  • 能够阐述应用不同工艺、材料的相同变换原理传感器的应用特点及特性;


  • 能够根据被测对象的特点选用相应的传感器;


  • 能够对传感器的典型补偿方法进行设计;


  • 能够设计典型传感器调理电路,并在实验中设计制作相应的调理电路正确调试出电路相关参数;


  • 能够建立传感器的数学模型并会理解相关参数含义,并根据相关参数选择传感器;

  • 能够通过实验正确观察和记录实验数据,并能对数据结果进行解释和分析,给出正确结论。



成绩 要求


课程成绩由下面三部分构成:

(1)完成每章节课后测试,其成绩占课程成绩的30%。

(2)积极参与课程讨论,其成绩占课程成绩的10%。

(3)课程学习结束后,学生参加课程的最后考试,其成绩占课程成绩的60%。

完成课程学习并考核合格(60~84分)的可申请合格证书,成绩优秀(>=85分)的可申请优秀证书。



注意:

为了保障证书权威性,中国MOOC慕课平台不再支持免费电子证书,只提供认证证书。

认证证书包括:纸质+电子证书(有学校校徽和认证二维码)。

在合格和优秀证书的名单确定后,学生需向平台付费申请。



课程大纲
传感器绪论
1.1 什么是传感器
1.2 传感器的定义
1.3 传感器的的广义理解
1.4 传感器的组成
1.5 传感器的分类
1.6 传感器的技术特点
1.7 传感器的发展动向
1.8 传感器的静态特性模型
1.9 传感器的主要静态特性指标
1.10 传感器的线性度定义
1.11 传感器线性度的理解及与特性模型的关系
1.12 传感器的灵敏度
1.13 传感器的迟滞与重复性
1.14 什么是传感器的动态特性
1.15 传感器的动态特性参数及模型
1.16 传感器的动态特性分析
1.17 一阶二阶传感器的频率响应特性
1.18 一阶二阶传感器的瞬态响应特性
1.19 传感器的静态标定
1.20 传感器的动态标定
温敏传感器
2.1.1 温敏传感器概述
2.1.2 温敏传感器_概述_温度传感器的分类
2.2.1 热电偶--热电效应
2.2.2 热电偶基本定律
2.2.3 热电偶结构和分类
2.2.4 热电偶冷端温度补偿(一)
2.2.4 热电偶冷端温度补偿(二)
2.2.5 热电偶测量电路
2.3.1 金属热电阻原理
2.3.2 金属热电阻传感器特性
2.3.3 热电阻测量电路
2.3.4 热敏电阻原理和特性
2.3.5 热敏电阻应用
2.4.1 PN结温度传感器
2.4.2 集成温度传感器
力敏传感器
3.1 力敏传感器概述(1)
3.1 力敏传感器概述(2)
3.1 力敏传感器概述(3)
3.2 电阻应变片的种类
3.3 金属应变片的结构
3.4 金属电阻应变片的种类
3.5 金属应变片的工作原理
3.6 金属应变片的参数(1)
3.6 金属应变片的参数(2)
3.7 金属应变片的参数温度误差
3.8 金属应变片的参数温度误差补偿
3.9 半导体应变片原理
3.10 电阻应变片的测量电路:概述
3.11 电阻应变片的测量电路:直流电桥
3.12 直流电桥非线性误差
3.13 直流电桥非线性误差补偿
3.14 电阻应变式传感器应用
压电传感器
4.1 压电力敏传感器概述
4.2 压电效应概述
4.3 石英压电效应
4.4 压电陶瓷压电效应
4.5 压电等效电路
4.6 压电电压放大电路
4.7 压电电压放大电路特性分析
4.8 压电电荷放大电路
4.9 压电电荷放大电路特性分析
4.10 压电性能指标和影响因素
4.11 压电传感器应用举例
磁敏传感器
5.1 磁敏传感器概述(1)
5.1 磁敏传感器概述(2)
5.1 磁敏传感器概述(3)
5.1 磁敏传感器概述(4)
5.1 磁敏传感器概述(5)
5.2 霍尔的故事
5.3 霍尔效应
5.4 影响霍尔效应的因素
5.5 霍尔元件的基本特性
5.6 霍尔元件电磁特性 (2)
5.6 霍尔元件电磁特性(1)
5.7 霍尔元件温度补偿概述
5.8 霍尔温度漂移输入电阻温度补偿
5.9 霍尔元件灵敏系数温度补偿-热敏电阻补偿法
5.10 霍尔元件灵敏系数温度补偿-双霍尔元件补偿法
5.11 霍尔元件输出电阻的温度补偿
5.12 霍尔式传感器的应用
5.13 半导体磁阻器件-磁阻效应
5.14 半导体磁阻器件-磁阻元件
5.15 半导体磁阻器件-磁敏电阻的应用
光敏传感器
6.1.1 光敏传感器概述(1)
6.1.2 光敏传感器概述(2)
6.2.1 外光电效应
6.2.2 光电二极管
6.2.3 光电倍增管
6.3.1 光电导效应
6.3.2 光敏电阻特性及应用
6.4.1 光生伏特效应
6.4.2 光电池特性
6.5.1 光敏二极管
6.5.2 光敏三极管
声敏传感器
7.1 声敏传感器原理
7.2 常见声敏传感器
7.3 水声传感器原理
7.4 水声传感器的应用
7.5 超声波传感器原理及应用
7.6 声表面波的原理与类型
7.7 声表面波传感器及应用
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预备知识

该课程需要《大学物理》和《电路基础》等课程基础知识。



参考资料

(一)建议教材:


十二五规划教材  传感器原理及应用(第二版) 彭杰纲  电子工业出版社.2017


(二)参考资料:

刘迎春,叶湘滨.传感器原理设计与应用.国防科技大学出版社,2006

王雪文,张志勇.传感器应用及应用.北京航空航天大学出版社,2004

张伦(译).传感器和信号调节.清华大学出版社,2003

董永贵.传感器技术与系统.清华大学出版社,2006

崔逊学,左从菊.无线传感器网络简明教程.清华大学出版社,2009


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