《传感器与检测技术》课程大纲
一. 适用对象
适用于网络教育、成人教育学生
二. 课程性质
《传感器与检测技术》课程是一门实践性非常强的专业课程。它综合了物理学、微电子学、化学、材料科学、精密机械、微细加工等多方面的知识和技术，因而其课程特点集中体现了知识的密集性、内容的离散性、传感器品种的庞杂性、功能的智能性、工艺的复杂性和应用的广泛性。其目标是使学生了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理和常见非电量参数的检测方法、检测系统中常用的信号放大电路、信号处理电路与信号转换电路等。其基本要求是通过本课程的学习，培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发奠定基础。
前序课程：电路分析基础、模拟电路、数字电路
三. 教学目的
《传感器与检测技术》包括传感器基本概念、电阻式传感器、变磁阻式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、压电式传感器、热电式传感器、光电式传感器、光纤传感器以及各种非电量的测量系统等内容。通过检测技术的基本概念，检测装置的基本特性，误差理论知识的介绍，学会误差分析与数据处理的方法。通过应变式传感器、电容传式感器、电感式传感器、热电式传感器等其他形式传感器的原理，结构以及相关测量电路的介绍，学会非电量检测技术及相关检测方法。
四. 教材及学时安排
教材：《传感器与检测技术》（周乐挺编著，高等教育出版社，2005年）
学时安排：
五. 教学要求（按章节详细阐述）；
第一章传感器技术基础
教学要求：
了解：了解传感器以及测量系统的概念；了解传感器的分类；了解传感器的动态特性和传感器的技术指标。
掌握：传感器的组成与作用，传感器的静态特性以及其主要指标，灵敏度、线性度等衡量传感器的主要技术参数。
内容要点：
1.1：传感器简介
1.2：传感器的分类
1.3：传感器的特性及主要技术参数
第二章电阻式传感器
教学要求：
了解：电位器式传感器、应变式传感器和压阻式传感其的基本定义和工作原理。
掌握：电位器式传感器的结构和工作原理、输出特性；应变片式传感器的结构和工作原理、电阻应变片的特性、测量电路、温度补偿；压阻式传感器的结构和压电效应原理，固态压阻传感器的测量电路。
应用：应用电阻式传感器进行非电量的测量。
内容要点：
2.1：电位器式传感器
2.2：应变式传感器
2.3：压阻式传感器
第三章变磁阻式传感器
教学要求：
了解：自感式电感传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器的定义以及工作原理。
。
掌握：自感式电感传感器的分类、原理以及测量电路；差分变压器式传感器的工作原理以及测量电路；电涡流的产生原理以及电涡流式传感器的结构和测量电路。
应用：应用变磁阻式传感器进行非电量的测量。
内容要点：
3.1：自感式传感器
3.2：差分变压器式传感器
3.3：电涡流式传感器
第四章电容式传感器
教学要求：
了解：电容式传感器的组成和工作原理。
掌握：电容式传感器的分类和特点以及其输入和输出的关系，电容式传感器的测量电路。
应用：应用电容式传感器进行非电量的测量。
内容要点：
4.1：电容式传感器的结构工作原理
4.2：测量电路
4.3：保持电容式传感器特性稳定的方法
第五章霍尔式传感器
教学要求：
了解：霍尔传感器的结构和工作原理。
掌握：霍尔元件、霍尔效应的定义以及霍尔式传感器的工作过程、测量电路。霍尔式传感器的误差与补偿。
应用：应用霍尔式传感器进行被测量的测量。
内容要点：
5.1：霍尔传感器的工作原理
5.2：霍尔传感器的基本测量电路
5.3：霍尔传感器的误差与补偿
第六章压电式传感器
教学要求：
了解：压电效应的定义以及产生电压的原理，压电材料的分类以及其主要特性参数。压电式传感器的结构和工作原理。
掌握：压电式传感器的工作原理与内部结构；压电晶体和压电陶瓷的区别与联系；压电式传感器的两种等效电路和测量电路；压电式传感器的应用。
应用：应用压电式传感器进行非电量的测量。
内容要点：
6.1：压电效应与材料
6.2：压电式传感器的工作原理
6.3：压电式传感器的等效电路与测量电路
6.4：电压式传感器的应用
第七章热电式传感器
教学要求：
了解：热电偶传感器、金属热电阻传感器和热敏电阻的工作原理与结构。
掌握：热电偶温度传感器、热敏电阻传感器、热电阻温度传感器将温度转换为电量变化的过程、结构和特点、以及在温度测量中的具体计算方法。
应用：应用热电式传感器进行温度的测量。
内容要点：
7.1：热电偶传感器
7.2：金属热电阻传感器
7.3：热敏电阻
第八章光电式传感器
教学要求：
了解：光电效应以及光电器件的工作原理与结构。
掌握：光电效应的具体分类以及各自的定义，光敏电阻、光电二极管和晶体管的工作原理以及测量电路，光电式传感器的工作原理。光电器件的伏安特性、温度特性以及光谱特性。
应用：应用光电式传感器进行非电量的测量。
内容要点：
8.1：光电效应
8.2：光电器件
8.3：红外光传感器
第九章光纤传感器
教学要求：
了解：光纤的结构和传光原理、光纤传感器的分类。
掌握：光的调制与解调技术、功能型光纤传感器和非功能型传感器的原理与应用。
应用：应用光纤传感器进行非电量的测量。
内容要点：
9.1：光纤传感器基础
9.2：功能型光纤传感器
9.3：非功能型光纤传感器
9.4：光纤传感器的应用
第十章测量技术基础知识
教学要求：
了解：测量的基本概念、测量方法与系统；测量的误差。
掌握：测量的基本概念与分类，误差的分类与发现和校正方法。
内容要点：
10.1：测量基础知识
10.2：测量误差
第十一章温度与压力测量系统
教学要求：
了解：温度与压力测量的方法与种类。
掌握：金属热电阻、热敏电阻、热电偶传感器测温系统的定义和工作原理，掌握辐射式测温原理，了解光导纤维测温系统的测温原理。对于压力测量部分，要求掌握应变片、压电、电阻应变片、电容式的传感器测量方法。
应用：能够运用所学的传感器进行温度与压力的测量。
内容要点：
11.1：金属热电阻传感器测温
11.2：热敏电阻传感器测温与温度控制
11.3：热电偶测温系统
11.4：辐射式测温系统
11.5：光导纤维测温系统
11.6：应变式力值测量
11.7：压电式力值测量
11.8：电阻应变片式力值测量
11.9：电容式力值测量
11.10：霍尔式力值测量
第十二章位移与速度测量系统
教学要求：
了解：位移测量系统和速度测量系统的测量原理。
掌握：掌握电感式、电容式、霍尔式、电涡流式位移测量的工作过程，磁电式、光电式、测速发电机、电磁脉冲式、应变式、电容式速度与加速度测量系统的机构和组成。
应用：能够运用所学的传感器进行位移与速度的测量。
内容要点：
12.1：电感式位移测量
12.2：电容式位移测量
12.3：霍尔式位移测量
12.4：磁电感应式速度测量
12.5：光电式转速计
12.6：测速发电机
12.7：电磁脉冲式转速计
12.8：应变片式加速度计
12.9：压电式加速度计
12.10：电容式加速度计
第十三章物位与流量测量系统
教学要求：
了解：物位测量和流量测量的基本方法。
掌握：浮力式液位计、静压式物位测量、电容式物位测量、超声式物位测量；流量概述和测量方法、差压式流量计。
应用：能够运用所学的传感器进行物位与流量的测量。
内容要点：
12.1：浮力式液位计
12.2：静压式物位测量
12.3：电容式物位测量
12.4：超声式物位测量
12.5：流量概述和测量方法
12.6：差压式流量计
12.7：容积式流量计
12.8：速度式流量计
12.9：振动式流量计
12.10：电磁流量计
12.11：质量流量计
12.12：光纤传感器测量流量
6. 编制说明
本大纲由电子机械高等专科学校吕国皎耿玉茹编写。
吕国皎耿玉茹电子机械高等专科学校
2009-8-2
《传感器与检测技术》课程学习指导资料
本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行采用教材《传感器与检测技术》（周乐挺编著，高等教育出版社，2005年），并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规律进行编写，适用于工科电子类及相关专业学生。
第一部分课程学习目的及总体要求
一、课程的学习目的
《传感器与检测技术》课程是一门实践性非常强的专业课程。它综合了物理学、微电子学、化学、材料科学、精密机械、微细加工等多方面的知识和技术，因而其课程特点集中体现了知识的密集性、内容的离散性、传感器品种的庞杂性、功能的智能性、工艺的复杂性和应用的广泛性。其目标是使学生了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理和常见非电量参数的检测方法、检测系统中常用的信号放大电路、信号处理电路与信号转换电路等。其基本要求是通过本课程的学习，培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发奠定基础。
二、课程的总体要求
《传感器与检测技术》包括传感器基本概念、电阻式传感器、变磁阻式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、压电式传感器、热电式传感器、光电式传感器、光纤传感器以及各种非电量的测量系统等内容。通过检测技术的基本概念，检测装置的基本特性，误差理论知识的介绍，学会误差分析与数据处理的方法。通过应变式传感器、电容传式感器、电感式传感器、热电式传感器等其他形式传感器的原理，结构以及相关测量电路的介绍，学会非电量检测技术及相关检测方法。
第二部分课程学习的基本要求及重点难点内容分析
第一章传感器技术基础
本章学习传感器的基本概念和基本特性。要求掌握传感器的定义、组成和作用，掌握传感器的静态特性，了解传感器的分类，了解传感器的动态特性和传感器的技术指标。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
了解传感器以及测量系统的概念；了解传感器的分类；了解传感器的动态特性和传感器的技术指标。
（2）应掌握的内容
传感器的组成与作用，传感器的静态特性以及其主要指标，灵敏度、线性度等衡量传感器的主要技术参数。
2、本章重点难点分析
（1）重点
本章主要介绍了传感器的基本概念和基本特性，以及传感器的分类，传感器的静态特性以及其主要指标。
（2）难点
本章的难点就在于传感器的静态特性以及其主要指标，灵敏度、线性度等衡量传感器的主要技术参数。
(1)传感器静态特性和动态特性的定义是什么？
(2)传感器静态特性有哪些技术指标？
(3)传感器动态特性有哪几种研究方法？各有哪些技术指标？
第二章 电阻式传感器
本章学习电阻式传感器的组成和工作原理及应用。要求掌握电阻式传感器的结构和工作原理、测量电路、了解电阻式传感器的补偿方法和用途。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
电位器式传感器、应变式传感器和压阻式传感其的基本定义和工作原理。 （2）应掌握的内容
电位器式传感器的结构和工作原理、输出特性；应变片式传感器的结构和工作原理、电阻应变片的特性、测量电路、温度补偿；压阻式传感器的结构和压电效应原理，固态压阻传感器的测量电路。
2、本章重点难点分析
（1） 重点
电位器式传感器、应变式传感器和压阻式传感其的基本定义和工作原理。各种电阻式传感器的结构以及测量电路。 （2） 难点
电位器式传感器、应变片式传感器和压阻式传感器的测量电路以及温度补偿方法。 通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1） 应变片是由哪几部分组成的？其核心部分是什么？
（2） 什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 （3） 金属应变计与半导体应变计在工作机理上有何异同？ （4） 简要说明应变式传感器的构成和主要用途。
（5） 为什么应变式传感器大多采用直流不平衡电桥为测量电路？该电桥为什么又都采用半
桥和全桥两种方式？
（6） 应变片在使用的时候，为什么会产生温度误差？如何减小它？
3、本章典型例题分析
?
例题1电阻应变片的灵敏系数为K=2.0，沿纵向黏贴于直径为0.05m 的圆形钢柱表面，钢材的E=2×1011N/㎡,求钢柱受10t 拉力作用的时候，应变片电阻的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向黏贴，受同样拉力作用时，应变片电阻相对变化量为多少？
若应变片沿圆周方向黏贴，则
第三章 变磁阻式传感器
432
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本章学习电感式传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器的组成和工作原理及应用。要求掌握这三种变磁阻式传感器的结构和工作原理、测量电路。了解三种变磁阻传感器各自的特点和用途。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
自感式电感传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器的定义以及工作原理。（2）应掌握的内容
自感式电感传感器的分类、原理以及测量电路；差分变压器式传感器的工作原理以及测量电路；电涡流的产生原理以及电涡流式传感器的结构和测量电路。
2、本章重点难点分析
（1）重点
变磁阻式传感器的基本结构和工作原理，明白各种变磁阻式传感器将非电量信号转变为电量信号的过程。
（2）难点
电涡流的产生以及电涡流传感器的工作原理及测量电路。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1）说明单线圈和差分变磁阻式传感器的主要组成、工作原理和基本特性。
（2）为什么螺管型电感传感器比变间隙性电感传感器有更大的测位移范围？
（3）根据单线圈和差分螺管型电感传感器的基本特性，说明它们的性能指标有何异同？（4）什么叫电涡流效应？
第四章电容式传感器
本章学习变面积、变极距、变介质电容传感器的组成和工作原理及应用。要求掌握这三种电容式传感器的结构和工作原理、测量电路。了解三种电容传感器各自的特点和用途。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
电容式传感器的组成和工作原理。
（2）应掌握的内容
电容式传感器的分类和特点以及其输入和输出的关系，电容式传感器的测量电路。
2、本章重点难点分析
（1）重点
电容式传感器的基本定义，电容式传感器的分类和工作原理。
（2）难点
电容式传感器的测量电路以及保持电容式传感器特性稳定的方法。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1） 电容式传感器有几种类型？简述每种类型各自的特点和适用的场合。 （2） 为什么变面积型电容传感器的测位移范围较大？ （3） 如何改善变极距型电容传感器的非线性？并解释原因 （4） 说明介电常数型电容传感器的主要优点和应用范围。
3、本章典型例题分析
例题1已知变面积型电容传感器两极板间距离为10㎜，极板间介质介电常数为ε =50 F/m ，两极板集合尺寸一样，为30㎜×20 ㎜ ，在外力作用下，其中可动极板在位置上向外移动10 ㎜ ，试求电容变化量和传感器灵敏度各为多少？
设动极板相对定极板沿长度ｌ0方向平移Δｌ时，则电容为
式中 为初始电容。电容的相对变化量为
第五章 霍尔式传感器
本章学习霍尔传感器的组成和工作原理及应用。要求掌握霍尔传感器的结构和工作原理、测量电路。了解霍尔传感器的误差补偿方法和用途。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
霍尔传感器的结构和工作原理。 （2）应掌握的内容
霍尔元件、霍尔效应的定义以及霍尔式传感器的工作过程、测量电路。霍尔式传感器的误差与补偿。
2、本章重点难点分析
（1） 重点
霍尔元件与霍尔效应，霍尔式传感器的工作原理以及基本结构，霍尔式传感器的测量电路。 （2） 难点
霍尔式传感器的测量电路以及存在的误差。霍尔式传感器在存在误差以后的几种补偿方法（不等位电势和温度误差）。
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r l l b C C C εεδ-?=-?=
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C 6103-?=?m F b
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δε为两极板间的距离
为极板的宽度，为极板向外移动距离，为极板的长度，式中000δb l l ?
（1）试述霍尔电压建立的过程。霍尔电压的大小和方向与哪些因素有关？
（2）霍尔元件主要有哪些技术指标？分别是怎样定义的？
（3）霍尔元件存在不等位电势的主要原因有哪些？如何对其进行补偿？
（4）为什么霍尔元件要要进行温度补偿？主要有哪些补偿？补偿的原理是什么？
3、本章典型例题分析
例题1为测量霍尔元件的灵敏系数K H,现施加B=0.1T的外磁场，调节R P使I C=50mA,测得输出电压U H=25mV,试求该霍尔元件的灵敏度系数。
由于E H=K H IBcos ，K H=5mV/mAT
第六章压电式传感器
本章学习压电传感器的组成和工作原理及应用。要求掌握压电传感器的基本原理、测量电路。了解压电传感器的用途。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
压电效应的定义以及产生电压的原理，压电材料的分类以及其主要特性参数。压电式传感器的结构和工作原理。
（2）应掌握的内容
压电式传感器的工作原理与内部结构；压电晶体和压电陶瓷的区别与联系；压电式传感器的两种等效电路和测量电路；压电式传感器的应用。
2、本章重点难点分析
（1）重点
压电效应与压电材料；压电晶体与压电陶瓷的区别；压电式传感器的工作原理、等效电路与测量电路。
（2）难点
压电传感器的两种等效电路，电荷放大器的组成与结构。压电式传感器的测量电路与具体应用。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1）什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？
（2）石英晶体x、y、z轴的名称及其特点是什么？
（3）简述压电陶瓷的结构及其特性。
（4）画出压电元件的两种等效电路。
（5）电荷放大器所要解决的核心问题是什么？试推导其输入输出关系。
（6）简述压电式加速度传感器的工作原理。
第七章热电式传感器
本章学习热电式传感器的组成和工作原理及应用。要求掌握热电偶温度传感器、热敏电
阻传感器、热电阻温度传感器将温度转换为电量变换的过程、结构和特性。了解热电传感器的用途。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
热电偶传感器、金属热电阻传感器和热敏电阻的工作原理与结构。 （2）应掌握的内容
热电偶温度传感器、热敏电阻传感器、热电阻温度传感器将温度转换为电量变化的过程、结构和特点、以及在温度测量中的具体计算方法。
2、本章重点难点分析
（1） 重点
热电偶传感器、金属热电阻传感器和热敏电阻的工作原理与结构，温度测量中热电动势和温度之间的计算方法。 （2） 难点
热电偶传感器、金属热电阻传感器和热敏电阻的区别、在温度测量中的具体电路以及热电势和温度的换算方法。
（1）什么是热电效应？热电偶测温回路的热电动势由那两部分组成？ （2）热电偶温度传感器主要有哪几部分组成？各部分起什么作用？ （3）试比较金属热电阻和半导体热敏电阻的异同。
3、本章典型例题分析
例题1 已知分度号为S 的热电偶冷端温度为t0=20℃，现测得热电势为11.710mv ，求热端温度为多少摄氏度？ 查表得
()mV 113.00,20=E
再用11.823mV 反查分度表可得977℃，即为实际热端温度1190 ℃
例题2铜－康铜热电偶测温，冷端30度，未调零时进行测温，测量值为320度，若认为实际温度是350度对不对？为什么？正确温度是多少？
由 320度的热电动势为16.030mV 30度的热电动势为1.196 故总的热电动势为17.226mV 查表可得实际温度为：340度
例题3 已知分度号为K 的热电偶热端温度为t=800℃，冷端温度为t0=30℃,求回路实际总热电动势？
()()()mV 823.11113.0710.110,2020,0,=+=+=E T E T E ()()()0,,0,00T E T T E T E +=()()()mV 277.330,3030,8000,800=+=E E E ()mV
203.10,30=E
第八章 光电式传感器
掌握光电式传感器的基本原理，了解光敏电阻、光电晶体管、光电池的光谱特性和将光信号转换成电信号的过程，明确各种光电式传感器各自的特点和应用范围。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
光电效应以及光电器件的工作原理与结构。 （2）应掌握的内容
光电效应的具体分类以及各自的定义，光敏电阻、光电二极管和晶体管的工作原理以及测量电路，光电式传感器的工作原理。光电器件的伏安特性、温度特性以及光谱特性。
2、本章重点难点分析
（1） 重点
光电效应（光电导效应、光伏效应和光电发射效应）与光电器件的原理和结构。 （2） 难点
光敏电阻、光电二极管和晶体管的工作原理以及测量电路，光电式传感器的工作原理。光电器件的伏安特性、温度特性以及光谱特性。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。 （1）什么叫内光电效应、外光电效应、光生伏特效应？ （2）试述用光敏电阻检测光的原理
（3）简述光电二极管和光电晶体管、光电池的结构特点和工作原理。 （4）当光源波长为0.8-0.9μm 时，宜采用哪几种光电器件做测量元件。
第九章 光纤传感器
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
光纤的结构和传光原理、光纤传感器的分类。 （2）应掌握的内容
光的调制与解调技术、功能型光纤传感器和非功能型传感器的原理与应用。
2、本章重点难点分析
()mV 074.3230,800=E
（1）重点
光的调制与解调技术、光纤传感器的分类与工作原理。
（2）难点
光纤传感器的分类与工作原理、光的调制技术（相位调制、强度调制以及偏振态调制的定义与方法）。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1）说明光纤的组成并分析传光原理
（2）光纤的数值孔径NA的物理意义是什么？NA取值大小有什么作用？
（3）说明光纤传感器的分类
（4）非功能型光纤传感器的分类和特点是什么。
第十章测量技术基础知识
本章学习测量的基本概念、测量方法、误差分类、测量结果的数据统计处理。要求掌握测量的基本概念和方法，掌握测量精度的概念和计算，了解测量误差的分类、估计以及校正方法
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
测量的基本概念、测量方法与系统；测量误差的分类与发现和校正方法。
（2）应掌握的内容
测量的基本概念与分类。
2、本章重点难点分析
（1）重点
测量的基本概念与分类，误差的定义与分类。
（2）难点
测量误差的分类，测量误差的发现与校正方法。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1）测量的定义及其内容是什么？
（2）直接测量和间接测量的定义是什么？
（3）有几种直接测量的方法，它们各自是怎么定义的？
（4）仪表有几个精度指标？其各自是如何定义的？
第十一章温度与压力测试系统
本章学习稳定与压力的测量方法与系统。要求掌握金属热电阻、热敏电阻、热电偶传感器测温系统的定义和工作原理，掌握辐射式测温原理，了解光导纤维测温系统的测温原理。对于压力测量部分，要求掌握应变片、压电、电阻应变片、电容式的传感器测量方法。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
温度与压力测量的方法与种类。
（2）应掌握的内容
金属热电阻、热敏电阻、热电偶传感器测温系统的定义和工作原理，掌握辐射式测温原理，了解光导纤维测温系统的测温原理。对于压力测量部分，要求掌握应变片、压电、电阻应变片、电容式的传感器测量方法。
2、本章重点难点分析
（1）重点
温度与压力测量的方法与种类。
（2）难点
各种传感器的基本内容。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1）绘出热敏电阻对温度进行补偿的电路
（2）简述热电偶测温系统测量平均温度的方法，并绘制测量系统图。
（3）光学高温计由哪几部分组成
（4）辐射式温度传感器有什么特点
第十二章位移与速度测量系统
掌握位移测量系统和速度测量系统的测量原理，掌握电感式、电容式、霍尔式、电涡流式位移测量的工作过程，了解磁电式、光电式、测速发电机、电磁脉冲式、应变式、电容式速度与加速度测量系统的机构和组成。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
位移测量系统和速度测量系统的测量原理。
（2）应掌握的内容
掌握电感式、电容式、霍尔式、电涡流式位移测量的工作过程，磁电式、光电式、测速发电机、电磁脉冲式、应变式、电容式速度与加速度测量系统的机构和组成。
2、本章重点难点分析
（1）重点
位移测量系统和速度测量系统的测量原理。
（2）难点
各种传感器的基本内容。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1）简述位移测量有哪些方法，各自的特点是什么？
（2）简述速度测量有哪些方法，各自的特点是什么？
（3）电涡流位移计的工作原理是什么？
（4）用测速发电机测量转速的原理是什么？应用上有什么特点
（5）用光电或磁电脉冲转化原理进行转速检测，试画出原理结构简图，并说明其工作原理。
第十三章物位与流速测量
掌握物位测量和流量测量的基本方法，了解常用物位和流量仪器的构成原理和使用方法。
1、本章学习要求
（1）应熟悉的内容
物位测量和流量测量的基本方法。
（2）应掌握的内容
浮力式液位计、静压式物位测量、电容式物位测量、超声式物位测量；流量概述和测量方法、差压式流量计。
2、本章重点难点分析
（1）重点
物位测量和流量测量的基本方法。
（2）难点
各种传感器的基本内容。
通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。
（1）什么是物位？为什么要进行物位测量？物位测量的特点是什么？
（2）浮力式液位传感器的工作原理式什么？有什么特点？影响其精度的主要原因是什么？（3）在检测液位的仪表中，受被测液位密度影响的有哪几种液位计？
（4）差压式流量计有几种取压方式，各有什么特点？
《传感器原理及应用》 课程教学大纲(04、05级) 编号： 英文名称：Principles and Applications of Sensor 适用专业：自动化 责任教学单位：电子工程系自动化教研室 总学时：36 学分：2.0 考核形式：考查 课程类别：专业基础课 修读方式：必修 教学目的：本课程主要介绍工程检测中常用的传感器，以及运用这些传感器测量诸如力、压力、温度、位移、物位、转速和振动等参数的方法。使学生在传感器技术方面具有一定的知识，了解工程检测中常用传感器的结构、原理、特性、应用及发展方向。在工作中具有初步选用传感器的能力。 主要教学内容及要求： 一、概述 主要教学内容 1 传感器的组成与分类 2 传感器在科技发展中的重要性 3 传感器技术的发展动向 了解：传感器技术的应用、传感器的分类 二、传感器的一般特性 主要教学内容 1 传感器的静态特性 2 传感器的动态特性 3 传感器动态特性分析 4 传感器的无失真测试条件 了解：传感器的静态特性和动态特性 掌握：传感器的静态特性和动态特性的表述方法。 三、电阻应变式传感器 主要教学内容 1 电阻应变片的工作原理 2 电阻应变片的种类、材料和参数 3 电阻应变片的动态响应特性
4 电阻应变式传感器的温度误差及其补偿 5 电阻应变式传感器的信号调节电路及电阻应变仪 掌握：电阻应变片的工作原理、结构与特点、工作特性和应用。 四、电感式传感器 主要教学内容 1 变磁阻式传感器 2 差动变压器 3 涡流式传感器 掌握：电感式传感器的工作原理、结构与特点、工作特性和应用。 五、电容式传感器 主要教学内容 1 电容式传感器的结构原理及结构形式 2 电容式传感器的等效电路 3 电容式传感器的信号调节电路 4 电容式传感器的应用 了解：电容式传感器的结构与特点 掌握：电容式传感器的工作原理、工作特性和应用。 六、磁电式传感器 主要教学内容 1 磁电式传感器工作原理 2 动圈式磁电传感器 3 磁阻式磁电传感器 了解：开磁路磁阻式转速传感器的组成、结构原理圈和工作原理。 掌握：磁电式传感器的定义及其结构上的两大部分和两种磁路结构。 七、压电式传感器 主要教学内容 1 压电式传感器的工作原理 2 压电材料 3 压电式传感器的等效电路 4 压电式传感器的信号调节电路 了解：影响石英晶体表面电荷密度大小的因素。 掌握：压电效应、石英晶体的纵向压电效应的定义；压电元件的等效电路和电荷放大电路和电路中各元件的意义。 八、光电传感器及应用 主要教学内容 1 内光电效应、常见的光敏元件、光敏元件的应用
传感器与检测技术(知识点总结) 一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器； ③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特
《传感器与检测技术》题库 一、名词解释 二、单项选择题 3.某采购员分别在三家商店购买100 kg大米.10 kg苹果.1 kg巧克力，发现均缺少约0.5 kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 B 。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 4.在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 C 左右为宜。 A.3 倍 B.1.0 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 5.用万用表交流电压档(频率上限仅为 5 kHz)测量频率高达500 kHz.10 V左右的高频电压，发现示值还不到 2 V，该误差属于B 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 6.用万用表交流电压档(频率上限仅为5 kHz)测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8 V，该误差属于 A 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 7.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了 D 。
A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D. 提高可靠性 8.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0. 5级，试求 该表可能出现的最大绝对误差为 A 。 A.1℃ B.0.5℃ C.10℃ D.200℃ 9.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示值 为20 ℃时的示值相对误差为 B A.1℃ B.5％ C.1％ D.10％ 10.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示 值为100 ℃时的示值相对误差为 C 。 A. 1℃ B.5％ C. 1％ D.10％ 11.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 250 V电压表，其精度应选 B 级。 A. 0.25 B.0.5 C. 0.2 D.1.0 12.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 300 V，其精度应选 C 级。 A.0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 13.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于
自考“机电一体化”专业衔接考试《传感器与检测技术》课程 实验环节实施方案 一、实验要求 根据《传感器与检测技术》课程教学要求，实验环节应要求完成3个实验项目。考虑到自考课程教学实际情况，结合我院实验室的条件，经任课教师、实验指导教师、教研室主任和我院学术委员会认真讨论，确定开设3个实验项目。实验项目、内容及要求详见我院编制的《传感器》课程实验大纲。 二、实验环境 目前，我院根据编制的《传感器》课程实验大纲，实验环境基本能满足开设的实验项目。实验环境主要设备为： 1、486微机配置 2、ZY13Sens12BB型传感器技术实验仪 三、实验报告要求与成绩评定 学生每完成一个实验项目，要求独立认真的填写实验报告。实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现，结合填写的实验报告评定实验成绩。成绩的评定按百分制评分。 四、实验考试 学生在完成所有实验项目后，再进行一次综合性考试。教师可以根据学生完成的实验项目，综合出3套考试题，由学生任选一套独立完成。教师给出学生实验考试成绩作为最终实验成绩上报。 五、附件
附件1 《传感器与检测技术》课程实验大纲 附件2 实验报告册样式 以上对《传感器与检测技术》课程实验的实施方案，妥否，请贵校批示。 重庆信息工程专修学院 2009年4月14日
附件1 《传感器与检测技术》课程实验教学大纲 实验课程负责人：段莉开课学期：本学期 实验类别：专业课程实验类型：应用性实验 实验要求：必修适用专业：机电一体化 课程总学时：15 学时课程总学分： 1分 《传感器与检测技术》课程实验项目及学时分配
实验一 金属箔式应变片性能—单臂电桥 一、 实验目的 1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。 3、比较各桥路间的输出关系。 二、 实验内容 了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。（用测微头实现） 三、 实验仪器 直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、电压表、主、副电源。 四、 实验原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： R Ku R ?=式中 R R ?为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数, l u l ?=为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换 被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 14 O EKu U = 。 五、 实验注意事项 1、直流稳压电源打到±2V 档，电压表打到2V 档，差动放大增益最大。 2、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。 3、做此实验时应将低频振荡器的幅度旋至最小，以减小其对直流电桥的影响。 六、 实验步骤 1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。 2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与电压表的输入插口Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使电压表显示为零，关闭主、副电源，拆去实验连线。 3、根据图１接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R X =R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V 档，电压表置20V 档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使电压表显示为零，然后将电压表置2V 档，再调电桥W1（慢慢地调），使电压表显示为零。
《传感器原理与应用》课程教学大纲 一、课程名称：传感器原理与应用/Operation principles of Sensors and their applications 二、课程代码：08011309 三、课程类别：专业课 四、课程性质与教学目的： 传感器原理与应用是电子信息专业类研究信息采集问题的必修主干课。课程的目的是让学生掌握非电信号的获取及转换方式，掌握各类传感器的基本结构，工作原理，基本特性和工程应用，使学生初步具备传感器技术的研究、设计、生产、工程应用的基础知识，了解工程、生产及科研中遇到的各种具体或特殊的传感与测试问题，为将来适应传感器的研究、开发及在实际工程应用中合理选择和善于应用各种传感器与测试技术，打下良好的基础。 五、学时／学分：48/3（含实验8学时） 六、先修课程：电路理论电子线路 七、适应专业: 电子、电子信息类 八、教学内容及要求 (一) 课堂教学 第一章概论 1、了解信息测量的基本知识，测量误差理论基础知识。 2、掌握传感器的定义、传感器的一般特性、传感器的标定。 重点内容： 传感器的定义、传感器的一般特性 教学难点： 二阶传感器的动态特性及其分析方法。 第二章电阻应变传感器 1、了解应变片的结构和材料、电阻应变片的工作特性及参数 2、理解应变式力传感器、应变式压力传感器、应变式加速度传感器的应用 3、掌握电阻应变传感器的工作原理、电阻应变传感器测量电桥的分析方法及应用 电阻应变传感器的温度误差及线性补偿办法。 重点内容： 电阻应变传感器的工作原理、差动电桥的概念、测量电桥的分析方法。 教学难点：
电阻应变传感器测量电桥的分析方法、电阻应变传感器的温度误差及补偿办法，应变测量电桥性能的提高。 第三章电感传感器 1、了解差动变压器零点残余电压消除方法、差动变压器外补偿电路、差动整流电 路，电感型传感器的应用。 2、掌握电感型传感器的工作原理、结构及特点，掌握电感型传感器的工作特性分 析方法，带相敏整流测量电桥的工作原理。 重点内容： 电感型传感器的工作原理、结构及特点，主要工作特性及测量电路分析方法，带相敏整流测量电桥的工作原理。 教学难点： 电感型传感器测量电路分析方法、带相敏整流测量电桥的工作原理。 第四章电容传感器 1、了解差动脉冲调宽电路的工作原理，电容传感器的应用及在应用中正确处理所 遇到的问题。 2、掌握电容传感器的工作原理、结构及特点，差动电容传感器的概念，掌握电容 传感器主要工作特性及分析方法 重点内容： 电容传感器的工作原理、特点、主要工作特性及配用的测量电路，如何在实际工程测量中正确合理的选择电容传感器。 教学难点： 电容传感器测量电路的分析及（变间隙式）差动电容传感器测量电桥输出电压的计算、测量误差的分析及减小误差的方法。 第五章热电传感器 1、了解热电偶的工作原理、工作特性、冷端补偿及测温电路热，电感传感器的基 本应用。 2、掌握金属热电阻、半导体热敏电阻工作原理及特性，温敏二级管、温敏晶体管 及集成温度传感器的测温原理，掌握热电传感器的基本应用。 重点内容： 半导体热敏电阻、集成温度传感器工作原理、工作特性、测量电路，温度传感器的典型工程应用。 教学难点： 热电传感器测量电路的分析方法及测量误差分析。 第六章压电传感器 1、了解压电材料的压电效应，压电传感器的基本应用。 2、掌握压电传感器工作原理、压电传感器的组成及其测量电路。 重点内容：
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第一章 by YYZ 都是老师上课给的应该全都有了。 1.传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定 关系、便与应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。 2.传感器的组成：信号从敏感元件到转换元件转换电路。 3.敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理 量的元件。 4.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成为电路参数。 5.转换电路：将电路参数接入转换电路，便可转换为电量输出。 6.误差的分类：系统误差（测量设备的缺陷），随机误差（满足正态分 布），粗大误差。 7.系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变， 按一定规律变化的误差称为系统误差。材料、零部件及工艺的缺陷，标准测量值，仪器刻度的标准，温度，压力会引起系统误差。 8.随机误差：绝对值和符号以不可预定的变化方式的误差。仪表中的转动部 件的间隙和摩擦，连接件的弹性形变可引起随机误差，随机误具有随机变量的一切特点。 9.粗大误差：超出规定条件下的预期的误差。粗大误差明显歪曲测量结果， 应该舍去不用。 10.精度：反映测量结果与真值接近度的值。 11.精度可分为准确度、精密度、精确度。 12.准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 13.精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 14.精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特 征可以用测量的不确定度（或极限误差）表示。 15.精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高， 则精密度和准确度都高。
一、选择题 1.传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（A） A.工作量程愈大C.精确度愈高 B.工作量程愈小D.精确度愈低 2.属于传感器动态特性指标的是（B） A.固有频率C.阻尼比 B.灵敏度D.临界频率 3.封装在光电隔离耦合器内部的是（D） A两个光敏二极管 C一个光敏二极管和一个光敏三极管B两个发光二极管 D一个发光二极管和一个光电三极管 4.适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（B） A.霍尔式C.电感式 B.涡流式D.电容式 5.当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为（D） A压阻效应B应变效应C霍尔效应D压电效应 6.热电偶式温度传感器的工作原理是基于（B） A.压电效应C.应变效应 B.热电效应D.光电效应 7.矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（A） A.气敏传感器C.湿度传感器 B.水份传感器D.温度传感器 8.高分子膜湿度传感器用于检测（D） A.温度C.绝对湿度 B.温度差D.相对湿度 9.下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是（B） A自感式B差动变压器式C电涡流式D变极距电容式10. ADC0804是八位逐次逼近型的（B） A.数/模转换器C.调制解调器 B.模/数转换器D.低通滤波器 11.热电偶的热电动势包括（A） A接触电势和温差电势B接触电势和非接触电势
C非接触电势和温差电势D温差电势和汤姆逊电势 12. 为了进行图像处理，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（C） A 编码 B 压缩 C 前处理 D 后处理 13热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（B） A相对湿度B绝对湿度C温度D温度差 14衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标是（A） A.重复性C.线性度 B.稳定性D.灵敏度 15热电偶传感器通常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是（C） A扩大量程B提高灵敏度C确保测量精度D提高测量速度 16.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和（A） A RC网络组成 B LC网络组成 C RL网络组成 D RLC网络组成 17.在下列传感器中，将被测物理量的变换量直接转换为电荷变化量的是（A）A压电传感器B电容传感器C电阻传感器D电感传感器 18.灵敏度高，适合测量微压，频响好，抗干扰能力较强的压力传感器是（A） A.电容式C.电感式 B.霍尔式D.涡流式 19.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是（D） A厚度B加速度C转速 D 温度 20.欲检测金属表面裂纹采用的传感器是（B） A压磁式B电涡流式C气敏式D光纤式 21.相邻信号在导线上产生的噪声干扰称为（B） A电火花干扰B串扰C共模噪声干扰D差模噪声干扰
“传感器与检测技术”实验报告 学号： 913110200229 姓名：杨薛磊 序号： 83
实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。
《传感器技术及应用》实训教学大纲 一、大纲适用范围： 适用于机电一体化技术、自动控制等专业高职高专学生。 二、实训总学时： 总学时32学时。 三、实训任务和基本要求： 本实训课要求学生能够独立完成大纲所规定的实训内容，实训前要做好预习，实训时要认真操作，做好实训数据的记录、分析和处理，完成实训报告的撰写工作，并回答思考题。从而巩固各种传感器的技术和测量电路，提高学生对传感器的应用能力。 四、实训选做内容及学时分配情况：
五、教材： 自编教材 六、成绩考核办法： 实训成绩由三部分组成：实训预习和表现（20分）、实训报告（20分）、实训考试（实际操作和理论问答）（60分）。 1、实训预习和表现：学生课前必须预习，教师应通过课堂提问等方式检查预习效果。在实训过程中，教师可依据学生使用仪器的能力、观察和分析实训现象的能力、主动排除故障的能力、实训结果和数据的正确性以及学生的课堂纪律、实训态度、保持实训室卫生等方面的表现进行综合考核，学生实训的原始数据须由教师签字认可。( 根据预习和平时表现情况教师给出相应成绩，分为不同的档次) 2、实训报告：学生实训后应按时完成实训报告。要求：内容充实、图表齐全、数据处理正确（误差处理）、书面整洁、结构合理、回答思考题等。( 根据实训报告情况教师给出相应成绩，分为不同的档次) 3、实训考试：通过考试了解和掌握学生对基本理论和基本操作掌握的程度和实际操作水平，建立操作技术与口试、笔试相结合的考试方法，教师出实训考试题目，让学生独立连接电路，自拟实训步骤，在规定的时间内完成报告，且回答有关理论问题。如是设计性实训题目要独立写出报告。( 根据学生在规定的时间完成实训情况教师给出相应成绩，分为不同的档次) 4、实训课最终成绩分为五个档次即优秀、良好、中等、及格和不及格。 七、说明： 本门实训课注重学生实际动手能力的培养，巩固理论知识，锻炼学生的综合运用能力。综合性、设计性题目要学生利用现有的设备先自己设计，然后验证得出测量结果。大纲中列举的18个实训题目每学期可根据实际情况选择15个题目做为实训题目，其中序号为1-15的实训题目为必做题目；16-18实训题目为选做题目，教师根据实际情况选择实训题目。八、实训教学改革： 实训室对学生开放，可以利用实训室空闲时间来完成课堂上未完成的实训，也可以完成自行设计或选做的实训内容。
填空20/选择20/大题35/分析15/计算10 第零章 1.传感器的定义：传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常有敏感元件和转换元件组成 2.传感器的组成：传感器有敏感元件和转换元件组成。但是由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电路将其放大或变换为容易传输、处理、记录和显示的形式 3.传感器按能量关系分类：能量转换型传感器（热电偶、压电式、光电池、磁电），传感器直接将被测量的能量转换为输出量的能量；能量控制型传感器，由外部给传感器能量，而由被测量来控制输出的能量 第一章 4.非线性误差：在采用直线拟合线性化时，输入输出的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，通常用相对误差γL来表示，γL=±ΔLmax/y FS×100%（ΔLmax 非线性最大偏差，y FS满量程输出） 5.静态灵敏度：传感器输出的变化量Δy与引起该变化量Δx之比，k=Δy/Δx 6.温度稳定性（温度漂移）：指传感器在外界温度变化情况下输出量发生的变化 第二章 7.线性电位器的理想空载特性应具有严格的线性关系 8.电阻应变片的工作原理（P31设计题）：基于电阻应变效应，即在导体产生接卸变形时，他的电阻值响应发生变化 9.测转速的传感器：电容式、霍尔式、光电式、电涡流式和磁电感应 10.电阻丝的灵敏系数：k0=ΔR/R=(1+2μ)-Δρ/(ρε) 11.电阻丝拉伸比例极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即k0=1.7-3.6，ΔR/R≈k0ε，ε=Δl/l 12.金属丝式电阻应变片组成：敏感栅、基层和盖成、黏结剂、引线。其中敏感
栅是应变片最重要的部分，一般采用栅丝直径为0.015-0.05mm 13.横向效应（丝式存在横向效应铂式不存在）：沿应变片轴的应变εx比然引起应变片电阻的相对变化，而沿垂直于应变片轴向的横向应变εy,也会引起其电阻的相对变化 14.温度误差及其补偿：由于敏感栅温度系数α及栅丝与试件膨胀系数（βg及βs）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差 15.直流电桥平衡条件：R1/R2=R3/R4,R1R4=R2R3，即为电桥相邻两臂电阻的比值相等，或相对两臂电阻的乘积相等 16.直流电桥电压灵敏度：全桥U0=UΔR/R；单桥U0=UΔR/（4R)；半桥U0=U ΔR/（2R)；差分电桥（半桥）优点：输出电压U0与ΔR1/R1成严格的线性关系，没有非线性误差，而且电桥灵敏度比单臂时提高一倍，还具有温度补偿作用17.应变片册立传感器：荷重、拉压力传感器的弹性元件可以做成柱式、筒式、环式及梁式。半/全桥分布（图P43） 第三章 18.电感式传感器：利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置，可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量 19.电感式传感器的核心部分是可变自感或可变互感，在被测量转换成线圈自感或互感的变化时，一般要利用磁场作为媒介利用铁磁体的某些现象。这类传感器的主要特征是具有线圈 20.L=W2u0S0/（2l）0（电感值与线圈匝数平方成正比/与空气隙有效截面积S0成正比/与空气隙长度l0成反比。 21.变极距型（非极距型）传感器非线性原因：气隙厚度发生变化。改善：1）使初始间隙尽量大；2）测范围Δl尽量小；3）尽量使用差动式 22.与截面型自感式传感器相比，气隙型的灵敏度高。但其非线性严重，自由行程小，制造装配困难。近年来使用逐渐减少 23.差分自感式传感器其灵敏度与单极式相比较提高了一倍，非线性大大减小 24.P50变压器电桥推导
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为 三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、 光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料部电阻率改变的光电 效应，这类元件有光 敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元 件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为 Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移 至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其部产生机械压力，从 而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产 生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③ 不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变 介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值 可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax ）来计算， 其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈 的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型， ②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比， ②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁 阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置， 传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信 号调节转换电路组成。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材 料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形 成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过 线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式 为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线 和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参 考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的
精品资料 “传感器与检测技术”实验报告 序号实验名称 1 电阻应变式传感器实验 2 电感式传感器实验 学号： 3 电容传感器实验913110200229 姓名：杨薛磊 序号：83
实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。 一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感 器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元 件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。 它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在 机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的± 2V ～± 10V （步进可调）直流稳压电源、±15V 直 流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 12位数显万用表（自备）。 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器 +5V 电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模 板中的 R1( 传感器的左下 )、R2( 传感器的右下 )、R3( 传感器的右上 )、R4( 传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的 5 个电阻符号是空的无实体，其中 4 个电阻 符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R 6、R7是 350 Ω固定电阻， 是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器 上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应 变片输入口，做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上，如图 1 —4 所示。
理论（含课内实验）课程教学大纲模板 《光电子技术》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程名称:光电子技术：全称（英文）Optoelectronics Technology 2、课程代码：B1309064 3、课程管理：数理学院应用物理教研室 4、教学对象：应用物理 5、教学时数：总时数48 学时，其中理论教学32学时，实验实训16 学时。 6、课程学分：3 7、课程性质：专业选修课程 8、课程衔接： （1）先修课程：光学、电磁学、原子物理学、量子力学、模拟电子技术 （2）后续课程： 二、课程简介 光电子技术是由电子技术和光子技术互相渗透、优势结合而产生的，是一门新兴的综合性交叉学科，已经成为现代信息科学的一个极为重要的组成部分，以光电子学为基础的光电信息技术是当前最为活跃的高新技术之一。该课程介绍光电子技术的理论和应用基础，介绍光电子系统中关键器件的原理、结构、应用技术和新的发展。该课程在阐明基本原理的同时，突出应用技术，使学生能够把握光电子技术的总体框架，有兴趣、有信心投入实践和创新活动。 三、教学内容及要求 第一章光电系统的常用光源 （一）教学目标 掌握常用的光源及光度学的基本知识；了解发光二级管的新进展。 （二）教学节次及要求 第一节辐射度学和光度学的基础知识 1、掌握辐射度学和光度学的基础知识； 2、了解辐射度学和光度学之间的关系与联系。 第二节热辐射光源 1、掌握热辐射光源的基本原理； 2、了解黑体辐射器、白炽灯和卤钨灯的原理。 第三节气体放电光源 1、掌握气体放电光源； 2、了解气体放电光源的特点以及各种不同类型的气体放电光源。 第四节激光器 1、掌握激光器的基本原理以及半导体激光器的结构； 2、了解各种不同的激光器的发光机理。
传感器与检测技术总复 习精华 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
填空： 1.传感器是把外界输入的非电信号转换成(电信号)的装置。 2.传感器是能感受规定的(被测量)并按照一定规律转换成可用(输出信号)的器件或装置。 3.传感器一般由(敏感元件)与转换元件组成。 (敏感元件)是指传感器中能直接感受被测量的部分 (转换元件)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。 4.半导体应变片使用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。 5.半导体应变片与金属丝式应变片相比较优点是(灵敏系数)比金属丝高50~80倍。 6.压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时，其(电阻率ρ)发生变化的现象。 7.电阻应变片的工作原理是基于(应变效应),即在导体产生机械变形时,它的电阻值相应发生变化。 8.金属应变片由(敏感栅)、基片、覆盖层和引线等部分组成。 9.常用的应变片可分为两类:(金属电阻应变片)和(半导体电阻应变片)。 半导体应变片工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。金属电阻应变片的工作原理基于电阻的(应变效应)。 10.金属应变片有（丝式电阻应变片）、（箔式应变片）和薄膜式应变片三种。 11.弹性敏感元件及其基本特性:物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为(变形),而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为(弹性变形)。 12.直线电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变不同，园弧部分使灵敏系数K↓下降，这种现象称为(横向效应)。 13.为了减小横向效应产生的测量误差,现在一般多采用(箔式应变片)。 14.电阻应变片的温度补偿方法 1)应变片的自补偿法 这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的，应变片的自补偿法有（单丝自补偿）和（双丝组合式自补偿）。 15.产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。 1)(电阻温度系数)的影响 2)试件材料和电阻丝材料的(线膨胀系数不同)的影响 16.写出三种能够测量加速度的传感器（电阻应变片式传感器）（电容传感器）（压电传感器）
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
传感器与自动检测技术验 指导书 张毅李学勤编著 重庆邮电学院自动化学院 2004年9月
目录 C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1) 实验一金属箔式应变片测力实验（单臂单桥） (3) 实验二金属箔式应变片测力实验（交流全桥） (6) 实验三差动式电容传感器实验 (9) 实验四热敏电阻测温实验 (12) 实验五差动变压器性能测试 (14) 实验六霍尔传感器的特性研究 (17) 实验七光纤位移传感器实验 (21)
CSY-2000型传感器系统实验仪介绍 本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的，系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件，以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件，可根据需要自行组织大量的相关实验。 为了更好地使用本仪器，必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解，并对仪器本身结构、功能有明确认识，做到心中有数。 在仪器使用过程中有以下注意事项： 1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。 2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯，防止插头折断。 3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意，防止它们通过机壳造成短路，并 禁止将这些引出线到处乱插，否则很可能引起一起损坏。 4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大，尤其是在梁的自振 频率附近，以免梁振幅过大或发生共振，引起损坏。 5、尽管各电路单元都有保护措施，但也应避免长时间的短路。 6、仪器使用完毕后，应将双平行梁用附件支撑好，并将实验台上不用的附件撤 去。 7、本仪器如作为稳压电源使用时，±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和 不能超过1.5A，否则内部保护电路将起作用，电源将不再稳定。 8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时，应从LV插口输出，不能从另外两个 电压输出插口输出。
传感器及应用教学大纲 一、课程说明 课程性质：专业核心课 课程描述： “传感器技术”是电子、机电与自动控制类专业的专业核心课，是必修课。通过本课程的学习，学生能了解传感器的基本概念、传感器的构成、传感器工作的有关定律、传感器的作用、传感器和现代检测技术发展的趋势。其作用是通过本课程的学习，培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发奠定基础。知识目标：掌握主要传感器的原理、特性，各种应用条件下传感器的选用原则和应用电路设计。 技能目标：独立分析、解决传感器方面问题的能力；利用网络、数据手册、厂商名录等获取和查阅传感器技术资料的能力。 素质目标：具有较强的专业素质，不断进行创新。 教学重点与难点： 课程重点：电阻式、电感式传感器的原理与应用，霍尔式传感器，电流、电压传感器。 课程难点：各种传感器的温度误差与补偿，电容式传感器的屏蔽技术，光纤传感器的原理。 适用专业：机电一体化、电气自动化专业 学时数：80学时 二、教学目的与内容 1 传感器技术基础（2学时） 教学目的与要求： 明确“传感器技术”在专业培养计划中的地位，课程的性质、任务和大体内容，传感器在现代生产、生活中的作用。了解检测技术与传感器的定义、组成、作用和分类，了解传感器的静、动态特性，掌握传感器常用的技术指标。 教学重点与难点： 教学重点：传感器的定义、组成和作用 教学难点：传感器的技术指标 教学内容： 1）传感器简介 （1）传感器的定义
（2）传感器的组成与作用 2）传感器的分类 （1）按工作原理分 （2）按被测量分 （3）按输出信号性质分 3）传感器的特性及主要技术指标 （1）静态特性和动态特性 （2）主要技术指标 2 电阻式传感器（6学时） 教学目的与要求： 理解电阻式传感器的组成和基本原理，了解电阻式传感器的常用类型。掌握应变片式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路。 教学重点与难点： 教学重点：电阻式传感器的组成和基本原理 教学难点：电阻应变片的工作原理 教学内容： 1）电位器式传感器（2学时） （1）电位器式传感器的基本工作原理 （2）电位器式传感器的输出特性 （3）电位器式传感器的特性 （4）电位器式位移传感器 2）应变式传感器（2学时） （1）电阻应变片的结构和工作原理 （2）电阻应变片的特性 （3）测量电路 （4）温度误差与补偿 3）压阻式传感器（2学时） （1）压阻效应 （2）结构与特性 （3）固态压阻传感器测量电路 （4）温度补偿 3 变磁阻式传感器（4学时） 教学目的与要求： 掌握三种变磁阻式传感器（电感式传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器）的基本结构和工作原理，了解上述传感器将非电量信号转换成电信号的过程，了解三种变磁阻式传感器的特点、