《传感器与测试技术》实验教学大纲
课程编号：0804HX301
课程名称：传感器与测试技术
总学时：36学时
实验学时：6学时
实验室：3号院305号实验楼
一、目的与任务
传感器与测试技术实验教学是课程教学的重要环节。通过参加必要的动手实践，把基本理论、基本概念与实际应用相结合。使学员受到基本实验技能的训练，获得传感器与测试工作的完整概念，在实践中，真正掌握基本知识。
实验教学内容的安排主要以综合型、设计型实验为主。综合型实验主要体现为典型传感器：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、热电式传感器的特性实验；设计型实验主要体现为测试系统动态特性研究实验、机械量综合测试：位移、振动、力、温度综合实验。
二、主要内容与要求
（一）实验单元一：传感器静态特性研究
本单元实验项目为典型传感器的性能实验，目的是要求学员，掌握静态标准条件；熟练掌握传感器静态特性的标定过程；掌握应变式、电感式、电容式传感器的静态特性。
通过本单元的实验，可以加强对所学基本概念的理解，在实验过程中，通过信号的获取、转换、分析提高解决实际问题的运用能力。
实验1.1 金属箔式应变片――单臂电桥性能实验
1.实验目的与任务
了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
2.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：ΔR／R＝Kε。式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
应变片将应变转换为电阻的变化，由于电阻的变化在数量值上很小，既难以直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须通过信号调理电路将应变片的电阻变化转换为电压或电流
的变化，应变式传感器信号调理电路常采用测量电桥。电桥的输出电压反映了相应的受力状
=EKε/4。
态。单臂电桥输出电压U
O1
3.实验内容及要求
金属箔式应变片单臂电桥性能实验。实验要求：记录所加重量与单臂电桥电压输出数据。
4.实验结果及要求
记下实验结果，画出实验曲线。计算灵敏度S＝ΔV/ΔW，非线性误差δ。
实验1.2 金属箔式应变片――半桥性能实验
1．实验目的与任务
比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
2．实验原理
不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。
3．实验内容及要求
金属箔式应变片半桥性能实验。实验要求：记录所加重量与电桥电压输出数据，从而了解测量电路的优点
4．实验结果及要求
记下实验结果，画出实验曲线。计算灵敏度S＝ΔV/ΔW，非线性误差δ。
实验1.3 金属箔式应变片――全桥性能实验
1．实验目的与任务
了解全桥测量电路的优点。
2．实验原理
全桥测量电路中，将四片应变片分别接入电桥的四个臂。四片应变片初始阻值为：R1＝R2＝R3＝R4，工作时的变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压U O3＝KE ε。由此，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
3．实验内容及要求
金属箔式应变片全桥性能实验。实验要求：记录所加重量与电桥电压输出数据，从而了解测量电路的优点
4．实验结果及要求
记下实验结果，画出实验曲线。计算灵敏度S＝ΔV/ΔW，非线性误差δ。
实验1.4 涡流传感器测量位移实验
1．实验目的与任务
了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性
2．实验原理
电涡流传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。当金属板置于变化着的磁场中时，或者在固定磁场中运动时，金属板内就要产生感应电流，这种电流的流线在金属体内是闭合的（自成回路），所以叫做涡流。涡流的大小与金属体的电阻率、导磁率、厚度以及线圈与金属板间的距离，线圈的激磁电流角频率等参数有关。当除线圈与金属导体表面的距离x以外的所有参数一定时，涡流损耗只与金属导电体离线圈的距离x有关，因此可以进行位移测量。
3．实验内容及要求
利用电涡流传感器测量位移。要求：了解电涡流传感器的结构及其测位移的原理、测位移范围。
4．实验结果及要求
记录实验数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及进行正、负位移测量时的最佳工作点，（即曲线线性端的中点），试计算测量范围量程为1mm与3mm时的灵敏度和线性度（可以用端基法或其它拟合直线）。
（二）实验单元二：传感器动态特性研究
本单元实验项目为典型传感器、测试系统的动态性能实验，机械振动系统的动态特性分析实验。
通过本单元的实验，可以使学员理解传感器、二阶系统动态特性参数测试系统的组成，动态参数的测试方法；理解测试信号的传输过程，信号的分析和处理方法，并从这些信号中获取所需要的信息，从而提高解决实际问题的运用能力。
实验2.1 悬臂梁动态特性实验
1．实验目的与任务
了解二阶系统动态参数的测量方法以及测量系统的构成。
2．实验原理
给悬臂梁系统施加一个阶跃信号，通过传感器、由计算机控制数据采集并记录下悬臂梁
。系统阶跃响应曲线，根据响应曲线可以求出悬臂梁的动态特性参数固有频率f0、阻尼比
3．实验内容及要求
悬臂梁动态特性实验。要求通过幅频特性曲线求出悬臂梁的固有频率。
4．实验结果及要求
纪录实验数据，根据幅频特性曲线，求出悬臂梁的固有频率；估算阻尼比。
实验2.2 机械结构固有频率的测量
1．实验目的与任务
了解和掌握机械结构振动系统幅频特性曲线的测量方法；了解机械结构固有频率测量系统的构成。
2．实验原理
双简支梁在某一激振频率下产生振动，用加速度传感器测量双简支梁在此频率下振动的振幅。当激振频率由低频—高频扫频，传感器就能测出对应频率下的振幅。
3．实验内容及要求
机械结构固有频率的测量。要求通过幅频特性曲线求出双简支梁的固有频率。
4．实验结果及要求
纪录实验数据，画出幅频特性曲线，求出双简支梁的固有频率；估算阻尼比。
（三）实验单元三：机械量（非电量）综合测试
本单元实验项目为力、压力、位移、速度、加速度、温度等物理量的测量。
通过本单元的实验，可以使学员理解典型非电量常用测试方法、手段、设备。理解测试信号的传输过程，信号的分析和处理方法，并从这些信号中获取所需要的信息，从而提高解决实际问题的运用能力。
实验3.1 简谐振动振幅与频率的测量
1．实验目的与任务
了解加速度传感器的工作原理，掌握简谐振动振幅与频率最简单直观的测量方法。
2．实验原理
双简支梁在某一激振频率下产生振动，用加速度传感器测量双简支梁在此频率下振动的振幅。当激振频率由低频—高频扫频，传感器就能测出对应频率下的振幅。
3．实验内容及要求
简谐振动振幅与频率的测量。要求显示简谐振动振幅与频率的波形。
4．实验结果及要求
记录振幅与频率数据实验数据。
实验3.2 Pt100铂电阻测温特性实验
1．实验目的与任务
（1）了解铂热电阻的特性与应用；
（2）熟悉铂热电阻测温电路。
2．实验原理
利用导体电阻随温度变化的特性，可以制成热电阻，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。常用的铂电阻有（650℃以内）。铂电阻是将0.05~0.07mm的铂丝绕在线圈的骨架上封装在玻璃或陶瓷管等保护管内构成。在0～650℃以内，它的电阻Rt与温度t的关系为：
Rt=Ro（1+At+Bt2）
式中：Ro是温度为0℃时的电阻。本实验铂电阻Ro＝100Ω。A＝3.9684×10-3／℃，B ＝-5.847×10-7／℃。实际测量时将铂电阻随温度变化的阻值通过电桥转换成电压的变化量输出，再经放大器放大后直接用电压表显示。
3．实验内容及要求
（1）利用Pt100铂电阻测量温度源的温度；
（2）记录温度与测量电路电压输出数据。
4．实验结果及要求
记录实验数据，画出实验曲线并计算其非线性误差。
实验3.3 K热电偶测温性能实验
1．实验目的与任务
（1）了解热电偶测量温度的原理；
（2）了解热电偶的标定方法；
（3）了解K热电偶测量温度的范围。
2．实验原理
热电偶测量温度的基本原理是热电效应。将A和B两种不同的导体首尾相连组成闭合回路，如果两连接点温度（T，T0）不同，则在回路中就会产生热电动势，形成热电流，这就是热电效应。热电偶就是将A和B两种不同的金属材料一端焊接而成。A和B称为热电极，焊接的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端，也称热端；未焊接的一端（接引线）处在温度T0称为自由端或参考端，也称冷端。T与T0的温差愈大，热电偶的输出电动势愈大；温差为0℃时，热电偶的输出电动势为0；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。
3．实验内容及要求
利用K型热电偶测量温度源的温度
4．实验结果及要求
记录实验数据，画出实验曲线并计算其非线性误差。
（四）实验单元四：传感器一体化、智能化实验
利用无线传感器网络获取信息是传感器一体化、智能化、网络化测试系统中前端信号获取的一种发展方向，本实验单元包括两个实验内容：（1）无线传感器网络的路由协议仿真实验；（2）无线传感器网络综合实验。目的在于增强学员们对无线传感器网络的感性认识，及了解涉及到的相关技术，开阔学员视野。
实验4.1 无线传感器网络的路由协议仿真实验
1．实验目的与任务
（1）了解无线传感器网络路由的功能；
（2）了解无线传感器网络的路由查找、建立的过程。
2．实验原理
传感器节点在布撒到监测区域后，各个节点是独立的，并没有现成的网络体系组织，只有在进行路由请求、探测之后，才能建立一套有秩序的测试网络，各传感器节点才真正充任起数据采集、转发的角色。另外路由探测需不定期的进行，使新加入的节点以及失效的节点不影响网络的正常工作，保证网络的动态性的同时也体现了网络组织体系结构的不确定性。
Ad hoc网络的路由协议分类一般分为表驱动（table driven）与按需驱动（on-demand driven）两种。表驱动路由协议有DSDV，DBF等，表驱动路由最大的特点就是每个节点周期性地维护到达其它节点的路由表，当需要与某个节点进行通信时，根据路由表中的信息进行路由查寻。按需驱动路由协议有DSR，AODV，LAR，TORA等等，按需驱动的路由最大的特点就是只有在需要建立路由时，节点才开始建立路由，一般分为路由查找和路由维护两个过程。另外，还出现了结合两种路由方式的混合式路由或者分层结构的路由，比如ZRP，CGSR，CEDAR等，这些路由将网络进行分簇，选出簇首节点，在簇首范围内的节点一般使用表驱动的路由方式，而簇首之间则采用按需路由的方式。
3．实验内容及要求
（1）建立从源节点到目标节点的路由；
（2）对几种典型的路由协议进行比较。
4．实验结果及要求
仿真结束后，可进行数据存储与处理：如计算平均发送比得数、平均发送数据包、平均吞吐量。
仿真结果以曲线的形式表现出来。将不同协议下的仿真曲线画于同一个图形中，可用于比较在特定情况下协议的优劣。
实验4.2 无线传感器网络综合实验
1．实验目的与任务
了解无线传感器网络的工作原理及相关的关键技术。
2．实验原理
无线传感器网络是由一组按随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型传感器以自组织的方式构成的无线网络，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并传送给信息获取者。网络的实现过程是首先将大量的传感器节点部署在监测区域内部或附近，然后启动路由探测过程，节点通过自组织方式组件网络。传感器节点负责所在区域的测试数据采集，数据的上传过程可能由多个传感器节点逐跳实现。
3．实验内容及要求
实现传感器网络节点间的信息通讯。
4．实验结果及要求
操作者指定跳跃转发级数和网络节点容量（最多可选择30个节点）
选择以表格或图表的形式实时显示采集的数据。可单击选定要访问的节点，单击“建立连接”按钮，显示节点组网情况。
三、实施建议
（一）实施安排
注:“实验性质”栏可填基础性、综合性、设计性、自主性等，其中基础性实验包括演示、验证实验等。
（二）考核与评价
实验成绩占总成绩的 20%
（三）实验教材或指导书
传感器与测试技术实验指导，国防科大，内印，2008
《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
《传感器原理及应用》实验教学大纲 课程编号：课程名称：《传感器原理及应用》 课程总学时：54学时总学分：学分 实验学时：8学时实验学分：学分 适应专业：01电子信息工程 编写人：陈欣波编写日期：2000年7月 一、实验课程的目的与任务 传感器原理及应用是实现生产过程自动化的重要手段，通过本课程实验的学习，使学生更好地掌握在生产生活中广泛使用的各类传感器结构、工作原理和特性等，进一步加强学生独立分析、解决问题的能力，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础。 二、实验教学基本要求 本课程是《传感器原理及应用》课程的一个实践环节，通过实验教学，使学生进一步巩固所学理论知识，提高其分析和解决问题的能力。具体要求如下： 1.进一步巩固和加深对基本理论知识的理解，提高综合应用所学知识、独立设计的 能力。 2.学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。 3.能正确使用实验仪器设备，掌握工作原理。 4.能独立撰写实验报告、准确分析实验结果、得出实验结论。 5.课前做好预习，上课严格安装实验步骤认真完成实验内容。 三、实验项目与内容提要
注：开设的实验项目可根据实验室具体设备和条件等进行适当地调整。 四、实验报告格式及要求 （一）、实验报告格式： 攀枝花学院实验报告 实验课程：实验项目：实验日期： 院系：电信班级：姓名: 学号：合作人：指导教师： 成绩： [实验目的和要求] [实验仪器、设备与材料] [实验原理] [实验步骤] [实验原始记录] [实验数据计算结果] 1.相关公式： 2.数据计算： 3.数据分析： 4.实验结论： [实验结果分析，讨论实验指导书中提出的思考题，写出心得与体会] （二）、实验报告要求: 1.实验名称、学生姓名、班号和实验日期； 2.实验目的和要求； 3.实验仪器、设备与材料； 4.实验原理； 5.实验步骤； 6.实验原始记录； 7.实验数据计算结果；
《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：
《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。
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、
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。
光电传感器工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
工作原理 摘要： 光电传感器是利用光电子应用技术，将光信号转换成电信号从而检测被测目标的一种装置。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高，反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温和气体成分等；也可用来检测能转换成光量的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度和加速度，以及物体形状、工作状态等。光电式传感器具有非接触，响应快，性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。 关键字：光电元件、检测技术、传感器、应用 一、光电传感器工作原理 光电式传感器的物理基础是光电效应,即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。光电效应通常分为两大类,即外光电效应和内光电效应。外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子,发射出来的电子叫做光电子。光的波长需小于某一临界值 (相等于光的频率高于某一临界值)时方能发射电子,其临界值即极限频率和极限波长。由E =hn-W如果入射光子的能量hn大于逸出功W,那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的能量,也就是说有些光电子具有一定的动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的功不一样, 所以它们就吸收了光子的能量并从这种金属逸出之后剩余的动能也不一样。由于逸出功W是使电子脱离金属所要做功的最小值,所以如果用E 表示动能最大的光电子所具有的动能,那么就有下面的关系式E =hn-W (其中,h表示普兰克常量,n表示入射光的频率),这个关系式通常叫做爱因斯坦光电效应方程。
传感器原理及应用 课程实践 院系： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 水位检测与控制课程设计
引言： 水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前，控制水塔水位方法较多。 随着科技的发展，人们对水位控制的需求越来越多。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，而以往水位的检测是由人工完成的，当检测到数据后通过电话通知值班室的工作人员进行控制，这样在人力和物力上都将造成很大的浪费。因此我们需要一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统。利用传感器全天地连续测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，完成相应的水位显示、控制及故障报警及显示水位等功能。这样就能实现无人自动控制，并且能快速的做出控制，减少反映时间，减小浪费，同时减少事故的发生，能够满足我们的需要。它不仅要具有控制水位的功能，而且要能实现自动控制，才能使其使用方便；同时还要能够调节控制水位的范围。我设计的这个电路由电源电路，水位检测电路，水位控制电路和显示电路组成。 这个简易的水位检测与控制电路，具有水位上下限自动控制，水位自动检测的功能。在使用过程中，当水位下降到下限水位时，发动机开始运转，由水泵向水塔中灌水；当水位升至上限水位时，发动机停止运转，水泵中止向水塔灌水。 设计原理： 如电路结构图，负反馈由正压力系数力敏电阻组成。 1、电路分为两路：一路为水位控制电路，由恒流源、滤波放 大电路、滞回比较器、正相比例运算电路和水泵组成；另一路为水位检测电路，由电压跟随器、正相比例运算电路、水位传感器
和显示器组成。 2、水位控制电路，如滞回比较器传输特性，当水位达到上限水位时，滞回比较器输出电压跳变为－UZ，发光二极管3截止，发动机停止运转，水泵中止工作。水位下降，负反馈将水位的变化转变成电信号，使恒流源输入滤波放大电路的电流减小，滤波放大电路输出电压减小。当水位下降到下限水位时，滞回比较器输出电压跳变为+UZ，发光二极管3导通，发动机开始运转，水泵向水塔灌水，水位开始回升。负反馈将水位的变化转变成电信号，使恒流源输入滤波放大电路的电流增大，滤波放大电路输出电压增大。当水位上升到上限水位时，滞回比较器输出电压跳变为－UZ，发动机停止运转，水泵中止工作。从而实现自动控制。 3、水位检测电路，水位传感器将水位的变化转变成相应的电信号，传输到显示器，通过显示器显示出水位的情况。
工作原理 摘要： 光电传感器是利用光电子应用技术，将光信号转换成电信号从而检测被测目标的一种装置。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高，反应快，非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温和气体成分等；也可用来检测能转换成光量的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度和加速度，以及物体形状、工作状态等。光电式传感器具有非接触，响应快，性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。 关键字：光电元件、检测技术、传感器、应用 一、光电传感器工作原理 光电式传感器的物理基础是光电效应,即半导体材料的许多电学特性都因受到光的照射而发生变化。光电效应通常分为两大类,即外光电效应和内光电效应。外光电效应是指物质吸收光子并激发出自由电子的行为。当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子,发射出来的电子叫做光电子。光的波长需小于某一临界值(相等于光的频率高于某一临界值)时方能发射电子,其临界值即极限频率和极限波长。由E =hn-W如果入射光子的能量hn大于逸出功W,那么有些光电子在脱离金属表面后还有剩余的能量,也就是说有些光电子具有一定的动能。因为不同的电子脱离某种金属所需的功不一样,所以它们就吸收了光子的能量并从这种金属逸出之后剩余的动能也不一样。由于逸出功W是使电子脱离金属所要做功的最小值,所以如果用 E 表示动能最大的光电子所具有的动能,那么就有下面的关系式E =hn-W (其中,h表示普兰克常量,n表示入射光的频率),这个关系式通常叫做爱因斯坦光电效应方程。 如
《传感器网络》课程教学大纲 Sensor Network 一、课程说明 课程编码045228101，课程总学时51，周学时3，学分2.0，开课学期7。 1．课程性质： 专业选修课 2．适用专业： 适用于电子信息工程专业、计算机科学与技术专业。（宋体五号字） 3．课程教学目的与要求：（宋体五号字加粗） 《传感器网络》是电子信息工程专业的专业选修课。无线传感器网络技术是近几年发展起来的一门交叉性学科，它涉及到通信技术、计算机技术和传感器技术等多种技术领域。学生通过对传感器网络的基本概念、基本方法和基本理论的学习，了解这一技术的前沿和发展趋势，掌握无线传感器网络的结构和分析、设计方法，提高学生分析解决通信工程中实际问题的能力。4．本门课程与其它课程关系： 先修课程：《通信原理》、《计算机网络》、《高频电路与实验》。 5．推荐教材及参考书： [1] 高守玮．ZIGBEE技术实践教程．北京航空航天大学出版社，2009.6 [2] 李文仲段朝玉．ZigBee 无线网络技术入门与实战．北京航空航天大学出版社，2007.1 6．课程教学方法与手段： 理论讲授为主，教学内容与实际应用相结合，采用专题讨论、应用研讨等多种教学形式。7．课程考核方法与要求：（宋体五号字加粗） 本课程的考核方式为考查。理论课程成绩占30％，实验课程成绩占60％。平时考核（课堂讨论、作业、出勤）占10%。 8．实践教学内容安排： 实验一 CC2430基础实验1 实验二 CC2430基础实验2 实验三 CC2430基础实验3 实验四点对点无线通信实验 实验五光敏、温度传感器数据采集及数据传输实验 实验六远程医疗健康监护网络设计 二、教学内容与学时分配 教学内容与时间安排表
光电传感器工作原理 电子电路 2008-05-31 22:27 阅读6004 评论3 字号：大中小 本文来源网络 光电传感器工作原理 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成 它们分为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。三角反射板是结构牢固的发射装
置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。分类和工作方式⑴槽型光电传感器把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。⑵对射型光电传感器若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。⑶反光板型光电开关把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。正常情况下发光器发出的光收光器是找
《传感器与检测技术》课程教学大纲 一、课程的性质、课程设置的目的及开课对象 本课程是机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）学生的重要专业课程。本课程设置的目的是通过对传感器的一般特性与分析方法，传感器的工作原理、特性及应用，检测系统的基本概念的学习，通过本课程的学习，使学生掌握检测系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的传感器，并能够对检测系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理。 开课对象：机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）本科生。 二、先修课程：高等数学、工程数学、电子技术、数字电子技术等。 三、教学方法与考核方式 1.教学方法：理论教学与实验教学相结合。 2.考核方式：闭卷考试。 四、学时分配 总学时48学时。其中：理论38学时，实验10学时 五、课程教学内容与学时 （一）传感器与检测技术概念 传感器的组成、分类及发展动向，技术的定义及应用。 重点：传感器与检测技术的目的和意义。 教学方法：课堂教学和现场认识教学相结合。 （二）传感器的特性 1.传感器的静态特性 2.传感器的动态特性及其响； 重点：传感器的静态特性与动态特性的性质。 难点：工艺计算与平面布置；微机联网控制系统。 广度：本章主要讲述传感器特性的基础知识。 深度：主要讲述传感器的特性，不涉及复杂的内容。 教学方法、手段：课堂教学、多媒体教学，强化实际操作。 （三）电阻式传感器 1.电位器式传感器的主要特性及其应用 2.应变片的工作原理 3.应变片式电阻传感器的主要特性及应用 重点：理解电位器式传感器、应变片式传感器的工作原理，掌握它们的性能特点，了解其常用结构形式及应用。 难点：线性与非线性电位器的测量原理，应变片式传感器的测量原理、温度误差及其补偿。
《机械工程测试技术基础》课程教学大纲 课程代码：010131029 课程英文名称：Foundation of Mechanical Measure Engineering 课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0 适用专业：机械设计制造及其自动化，机械电子工程 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 1．《机械工程测试技术基础》课程适用于机械设计制造及自动化专业本科（四年学制），是学生的专业基础必修课。在机械制造领域，无论是在机械系统研究过程分析还是机械自动加工控制系统中，工程测试技术应用及其普遍，所以掌握必要的测试技术基础知识和技术基础，对做好机械制造专业的工作尤为重要。 2．课程教学内容方面侧重于测试技术基本知识、基本理论和基本方法，着重培养学生运用所学知识解决实际测量问题的实践能力。因此，本门课程的教学目标是：掌握非电量电测法的基本原理和测试技术；常用的传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理及其静、动态特性的评价方法；测试信号的分析、处理方法。培养学生能够根据测试目的选用合适的仪器组建测试系统及装置，使学生初步掌握进行动态测试所需的基本知识和技能；掌握位移、振动、温度、力、压力、噪声等常见物理量的测量和应用方法；掌握计算机测量系统、虚拟仪器等方面的基础知识；并能了解掌握新时期测试技术的更新内容及发展动向，为进一步研究和处理机械工程技术问题打好基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1．要求掌握物理学上的电磁学理论知识、控制工程基础中的系统分析方法、电工学的电路分析理论。 2．要求掌握电工实验独立动手能力和仪器的操作能力。 3．掌握测试技术基本知识、基本技能，具备检测技术工程师的基本素质与能力，能应对生产和科研中遇到的测试系统设计以及传感器的选型、调试、数据处理等方面的问题，初步形成解决科研、生产实际问题的能力。 （三）实施说明 本课程是一门技术基础课，研究对象为机械工程中常见动态机械参数，主要讲授有关动态测试与信号分析处理的基本理论方法；测试装置的工作原理、选择与使用。为后续专业课、选修课有关动态量的实验研究打基础，并直接应用于生产实践、科学研究与日常生活有关振动噪声、力、温度等参量的测试中。 1．从进行动态测试工作所必备的基本知识出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识： （1）掌握信号的时域和频域的描述方法，重点阐述建立明确的频谱概念，掌握信号强度的表达式、频谱分析和相关分析的基本原理和方法，了解功率谱密度函数及应用和数字信号分析的一些基本概念。明白波形图、频谱图的含义，具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。 （2）测试装置的基本特性部分:掌握系统传递函数、频响函数以及一、二阶系统的静动态特性的描述及测试方法，掌握测试装置的基本特性评价方法和不失真条件，并能正确运用于测试装置分析和选择。
光电式传感器原理及其应用 姓名 (测仪111班，刘俊杰，5801211048) Principle and application of photoelectric sensor 英文姓名 (measurement of class 111, Junjie Liu, 5801211048) 摘要：光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测光量变化或直接引起光量变化的非电量，也可用于检测能转换成光量变化的其他非电量。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电式传感器具有响应快、精度高、能实现非接触测量等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制领域应用非常广泛。 关键词：光电式传感器；检测光量变化；电信号；检测与控制。 Abstract:photoelectric sensor is photoelectric device as a sensor element. It can be used for non electric quantity detection light intensity or directly caused by light intensity, and can also be used for detection can be converted into other non electrical quantity change. It divides the changes measured into optical signal changes, then with the help of optoelectronic devices to convert optical signals into electrical signals. Photoelectric sensor has the advantages of fast response, high precision, can realize the non-contact measurement etc., and measurable parameters, the sensor has the advantages of simple structure, flexible and diverse forms, therefore, application of photoelectric sensors in the detection and control field is very wide. Key words:photoelectric sensor; detection of light intensity; signal; detection and control. 1 前言 传感器是将感受的物理量、化学量等信息，按一定规律转换成便于测量和传输的信号的装置。电信号易于传输和处理，所以大多数的传感器是将物理量等信息转换成电信号输出的。例如传声器就是一种传感器，它感受声音的强弱，并转换成相应的电信号。又如电感式位移传感器能感受位移量的变化，并把它转换成相应的电信号。 光电测量时不与被测对象直接接触，光束的质量又近似为零，在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。 2 光电式传感器工作原理 2.1 光电效应 光电效应是光照射到某些物质上，使该物质的导电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应（光生伏特效应包含于内光电效应，在此为特意列出）三类。 外光电效应是指在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。光子是以量子化“粒子”的形式对可见光波段内电磁波的描述。光子具有能量hν，h为普朗克常数，ν为光频。光子通量则相应于光强。外光电效应由爱因斯坦光电效应方程描述： EK=hν-W 当光子能量等于或大于逸出功时才能产生外光电效应。因此每一种物体都有一个对应于光电效应的光频阈值，称为红限频率。对于红限频率以上的入射光，外生光电流与光强成正比。 内光电效应是指在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应，分为光电导效应和光生伏特效应两类。光电导效应是指，半导体材料在光照下禁带
光电传感器工作原理（红外线光电传感器原理） 光电传感器工作原理（红外线光电传感器原理） 光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。 发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。 此外，光电开关的结构元件中还有发射板和光导纤维。 三角反射板是结构牢固的发射装置。它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。它可以在与光轴0到25的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。 分类和工作方式 ⑴槽型光电传感器 把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。 ⑵对射型光电传感器 若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。 ⑶反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为
“传感器与检测技术”课程教学大纲课程编号：09021370 课程名称：传感器与检测技术 Sensors And Measuring Technology 学时：64学分：3 适用专业：机械设计制造及其自动化 开课学期：6（春） 开课部门：机电工程教研室 先修课程：大学物理、高等数学、电子电工等 考核要求：考试 使用教材及主要参考书： 戴蓉主编，《传感器原理与工程应用》，电子工业出版社，2013年 郁有文等主编，《传感器原理及工程应用》，西安电子科技大学出版社，2005年 贾民平等主编，《测试技术》，高等教育出版社，2003年 Ramon Pallas-Areny等著，《传感器和信号调节》，清华大学出版社，2004年 一、课程的性质和任务 《传感器与测试技术》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。本课程在讲清基本概念、基本理论的基础上，强调工程应用，强调实验教学，理论课与实验课比例为三比一。 本课程主要为相关专业的本科生、专科生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。 二、教学目的与要求 使学生初步掌握检测技术的基本知识。培养学生使用各类传感器的能力。使学生能够进一步应用传感器方面的知识解决工程检测中的具体问
题。对学科发展有初步认识，掌握基本的共性技术。 本课程学习基本要求为： 1、通过本课程的学习，学生应了解以下知识： （1）传感器、检测系统组成、描述。 （2）自动检测的历史、发展。 （3）传感器测量的共性技术，传感技术的新发展。 （4）传感器的一般工程参数测量方法。 2、通过本课程的学习，学生应熟悉以下知识： （1）传感器分类方法 （2）传感器动、静态特性的定义、测量方法。 （3）不同传感器等效、测量电路。 （4）传感器的数学模型建立和分析方法。 （5）各种物理效应和功能传感器基本特性。 3、通过本课程的学习，学生应掌握以下知识： （1）常用传感器静态性能检测及数据处理方法； （2）电桥测量、线性化处理及检测技术一般共性技术； （3）R、C、L传感器基本原理、测量方法； （4）主要固态传感器工作原理、测量电路； （5）能设计一般工程参数的检测方法。 要求理解不同原理传感器的物理概念，常用的电路搭配；能够对常用传感器的性能进行检测并正确处理检测数据；掌握正确使用传感器的方法。了解传感器技术发展前沿状况，培养学生科学素养，提高学生分析解决问题的能力。 三、学时分配 四、教学中应注意的问题
光感式传感器原理及其 应用 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
机电工程系 传感器与检测技术学习报告 专业班级：生产过程自动化14-2 姓名：张鹏宇 学号： 19 项目名称：光感式传感器的应用与发展 指导教师：刘辉 评定成绩： 2015年12月15日
摘要：光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测光量变化或直接引起光量变化的非电量，也可用于检测能转换成光量变化的其他非电量。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电式传感器具有响应快、精度高、能实现非接触测量等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制领域应用非常广泛。 关键词：光电式传感器；检测光量变化；电信号；检测与控制。 1 前言 传感器是将感受的物理量、化学量等信息，按一定规律转换成便于测量和传输的信号的装置。电信号易于传输和处理，所以大多数的传感器是将物理量等信息转换成电信号输出的。例如传声器就是一种传感器，它感受声音的强弱，并转换成相应的电信号。又如电感式位移传感器能感受位移量的变化，并把它转换成相应的电信号。 光电测量时不与被测对象直接接触，光束的质量又近似为零，在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。 2 光电式传感器工作原理 光电效应 光电效应是光照射到某些物质上，使该物质的导电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应（光生伏特效应包含于内光电效应，在此为特意列出）三类。 外光电效应是指在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。光子是以量子化“粒子”的形式对可见光波段内电磁波的描述。光子具有能量hν，h为普朗克常数，ν为光频。光子通量则相应于光强。外光电效应由爱因斯坦光电效应方程描述： EK=hν -W 当光子能量等于或大于逸出功时才能产生外光电效应。因此每一种物体都有一个对应于光电效应的光频阈值，称为红限频率。对于红限频率以上的入射光，外生光电流与光强成正比。 内光电效应是指在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应，分为光电导效应和光生伏特效应两类。光电导效应是指，半导体材料在光照下禁带中的电子受到能量不低于禁带宽度的光子的激发而跃迁到导带，从而增加电导率的现象。能量对应于禁带宽度的光子的波长称光电导效应的临界波长。光生伏特效应指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。 光生伏特效应首先是由光子转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。可分为势垒效应（结光电效应）和侧向光电效应。势垒效应的机理是在金属和半导体的接触区(或在PN结)中，电子受光子的激发脱离势垒（或禁带）的束缚而产生电子空穴对，在阻挡层内电场的作用下电子移向N区外侧，空穴移向 P区外侧，形成光生电动势。侧向光电效应是当光电器件敏感面受光照不均匀时，受光激发而产生的电子空穴对的浓度也不均匀，电子向未被照射部分扩散，引起光照部分带正电、未被光照部分带负电的一种现象。
传感器原理 Senor Principle 课程代码：02220101 学位课程/非学位课程：非学位课程 学时/学分：68/4.5（实验12学时） 先修课程：电路分析、模拟电子技术 一、课程在人才培养中的地位和作用 “传感器技术基础”是测控技术与仪器专业必修的一门主要专业基础课。传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量的装置。传感器技术是涉及传感（检测）原理的传感器件。传感器开发和应用的综合技术，随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到重视。学生通过本课程的学习，可以获得比较全面而系统的传感器知识。 二、课程教学目标 通过传感器原理课程的教学，使学生传感器的基本概念、基本理论、基本结构和传感器测量方法有比较系统的认识和正确的理解，并逐步培养学生熟练的电路分析能力、综合设计能力、整体思维能力、相互协作能力和自学能力；为学生学习后继专业课程，进一步学习新理论、新知识以及新技术打下扎实的基础。 （一）知识目标 传感器原理课程的教学，应使学生掌握传感器基本概念、分类方法，掌握常用的无源传感器、有源传感器、半导体传感器、数字式传感器的工作原理、结构特点、输出特性、使用方法等，通过实验课，掌握传感器的使用技能。 （二）能力目标 通过传感器原理课程教学,应注意培养学生以下能力：使学生掌握经典传感器和少数现代传感器的基本理论、主要特性、工作原理和实际应用的基本知识，学会经典传感器应用的基本技能。为学习后续课程和专业技术工作打下基础。 （三）素质目标 通过传感器原理课程教学,应注重培养学生以下素质： （1）求实精神——通过传感器原理课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。 （2）创新意识——通过学习，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。 三、课程教学内容 （一）课程的知识体系 知识领域1：传感器概念、特性、标定、可靠性技术（CG）