智能仪器原理及应用教学设计
1. 引言
随着科技的发展，智能仪器已经被广泛应用于工业、医学、能源等领域，并成为现代生产、科研中不可替代的重要工具。智能仪器不仅可以提高生产效率，减少人力浪费，更可以提高检测精度，确保产品质量。因此，掌握智能仪器原理及应用已成为现代科技人才必备技能之一。而智能仪器原理及应用教学设计，就是为了让学生更好地掌握智能仪器原理及应用，从而更好地适应未来的科技发展。
2. 教学目标
本教学设计旨在让学生掌握智能仪器的原理、体系结构、应用等基本知识，以及相关软件的使用方法，培养学生的工程实践能力和创新意识，使其能够适应未来的科技发展，具备较好的应用能力。
3. 教学内容
1.智能仪器基本概念
–仪器的概念
–智能仪器的定义及特点
2.智能仪器的体系结构
–测量系统的组成
–智能传感器的原理及应用
–智能执行器的原理及应用
3.智能仪器的工作原理
–信号处理原理
–控制原理
4.智能仪器的应用与发展
–智能仪器在工业上的应用
–智能仪器在医学上的应用
–智能仪器在能源上的应用
5.相关软件的使用方法
–Matlab的基本操作
–LabVIEW的基本操作
–Python的基本操作
4. 教学方法
1.课堂讲授：通过讲解基本理论及实际应用案例，传授智能仪器的基本
概念、体系结构、工作原理、应用等相关知识。
2.实验操作：通过实际操作智能仪器及相关软件，让学生对仪器的工作
原理有更深入的了解，同时培养学生的实践能力。
3.讨论交流：在课堂上组织学生进行讨论及交流，引导学生自主思考，
提高学生的创新意识。
4.课堂练习：通过课堂练习，检验学生对课程内容的掌握情况，提高学
生的学习积极性。
5. 教学评估
针对本课程的教学评估，将分为以下三个方面：
1.学生课前管理情况评估：通过查看学生的课前学习情况，了解学生对
课程内容的掌握程度。
2.学生日常表现评估：通过学生的实验操作、课堂讨论、课堂练习等进
行评估，了解学生的学习态度、学习效果等。
3.学生成果评估：通过学生独立完成实验报告等进行评估，了解学生的
实践能力和掌握情况。
6. 教学资源
1.教材：《智能仪器与检测技术基础》。
2.实验器材：智能测量平台。
3.软件：Matlab、LabVIEW、Python等。
7. 结论
智能仪器原理及应用教学设计是一门非常重要的课程，它不仅是现代科技人才必备技能之一，而且涉及到工业、医学、能源等领域。本教学设计旨在让学生掌握智能仪器的原理及应用，为学生未来的科技发展打下坚实的基础。希望通过本教学设计的实施，能够让学生更好地掌握智能仪器的知识，培养他们的实践能力和创新意识，从而更好地适应未来的科技发展。
智能仪器原理及设计教学设计 前言 随着科技的不断发展，智能化已经成为现代制造业的趋势。在这个背景下，智 能仪器作为关键的工具，在检测、测量、实验等方面扮演着越来越重要的角色。为此，本文将介绍智能仪器的原理及设计教学设计。 一、智能仪器原理 智能仪器的核心是芯片，通过将芯片技术与检测技术相结合来实现智能化。现 代芯片技术的高度发展为我们提供了一种全新的思路。芯片作为控制部分是智能仪器的核心，通过内部的程序实现对设备的控制和管理，同时也是设备数据采集、传输和处理的核心。 智能仪器的原理还牵涉到一些特殊的检测方法和技术，如红外线、紫外线、激 光等。这些检测方法和技术通常用于一些特殊的检测和测量领域，例如光学、材料、环保等。 此外，智能仪器的原理还包括中央处理器、传感器和信号处理器，它们共同构 成了智能仪器的核心系统。中央处理器负责控制系统的运行，传感器负责检测并采集样品的相关数据，而信号处理器则对采集得到的数据进行处理和分析。 二、智能仪器设计 在智能仪器的设计中，首先要考虑的是设备的制造材料。制造材料的选取直接 影响到设备的质量、使用寿命和处理效率。通常情况下，智能仪器的制造材料包括金属、陶瓷、塑料和玻璃等。
其次，需要考虑的是智能仪器的功能需求。智能仪器的功能设计应当围绕着样 品的测量对象和测量对象的物理特性等进行考虑。在此基础上进行关键部件的选择，包括芯片、传感器和信号处理器等。 最后，需要考虑的是智能仪器的软件设计。软件设计的重点包括控制指令的设计、控制模式的选用、编码技术的应用等。在软件设计过程中，需要根据设备的功能需求和硬件设计进行相应的编程和测试。 三、智能仪器原理及设计教学设计 在智能仪器原理及设计的教学设计中，需要将理论和实践相结合。理论部分应 包括智能仪器的原理、发展历程、重要技术和应用领域等；实践部分则应包括智能仪器的制造材料、关键部件的选择、软件设计等。 另外，在教学过程中还应注意以下几点： 1.突出基础理论。智能仪器原理及设计的授课应以基础理论为主，特别 是芯片技术和传感器技术等。 2.强化实际应用能力。学生应该有机会参加相关的实践教学，从而提 高他们的实际应用能力。 3.加强科学研究。要求学生参与相应的科学研究，并鼓励他们积极探索 和实践。 智能仪器原理及设计教学设计旨在提供学生的理论基础，同时也注重提高他们 的实践能力和创新能力，从而培养出一批专业化、创新化的智能化检测人才。
第一章电工仪表与测量的基本知识 第一节常用电工仪表的分类、型号和标志 一、教学目标 掌握常用电工仪表的分类、型号和标志。 二、教学重点与难点 重点：指示仪表的分类方法和型号的编制规则。 难点：指示仪表分类方法的介绍。 三、课时分配 2课时 四、教学过程及主要内容 电工测量就是将被测的电量、磁量或电参数与同类标准量进行比较，从而确定出被测量大小的过程。 在电工测量中，除了应根据测量对象正确选择和使用电工仪表外，还必须采取合理的测量方法，掌握正确的操作技能，才能尽可能地减小测量误差。 （一）常用电工仪表的分类 在电工测量中，测量各种电量、磁量及电路参数的仪器仪表统称为电工仪表。 电工仪表种类很多,按结构和用途不同,主要分为指示仪表、比较仪表、数字仪表和智能仪表四大类。 1、指示仪表 特点：能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，并通过指示器直接指示出被测量的大小，故又称为直读式仪表。 按工作原理分类：主要有磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表和感应系仪表。此外,还有整流系仪表、铁磁电动系仪表等。 典型仪表：安装式仪表、便携式仪表 2、比较仪表 比较仪表的特点：在测量过程中，通过被测量与同类标准量进行比较，然后根据比较结果才能确定被测量的大小。 比较仪表分类：直流比较仪表和交流比较仪表。直流电桥和电位差计属于直流比较仪表，交流电桥属于交流比较仪表。 典型仪表：比较式直流电桥 3、数字仪表 数字仪表的特点：采用数字测量技术，并以数码的形式直接显示出被测量的大小。 数字仪表的分类：常用的有数字式电压表、数字式万用表、数字式频率表等。 典型仪表：数字式电压表 4、智能仪表 智能仪表的特点：利用微处理器的控制和计算功能，这种仪器可实现程控、记忆、自动校正、自诊断故障、数据处理和分析运算等功能。 智能仪表的分类：智能仪表一般分为两大类：一类是带微处理器的智能仪器；另一类是自动测试系统。 典型仪表：数字式存储示波器 （二）电工指示仪表的型号 安装式指示仪表的型号 便携式指示仪表的型号 电能表的型号
课程名称：智能电子产品设计与制作学分：4 计划学时：64 适用专业：应用电子技术 1．前言 1.1课程性质 本课程是针对电子行业的电子产品开发技术员岗位从事电子产品开发的方案设计，是应用电子技术专业的一门拓展课。先修课程是传感器技术与应用、微控制器选择与应用。通过本课程的学习，使学生综合运用单片机、传感器、智能仪器的基本理论知识，开发设计单片机相关产品、单片机应用系统调试、测试与维护。为从事嵌入式系统生产第一线的技术和管理工作打下坚实的基础。 1.2设计思路 本课程的设计思路是以学生的职业能力为中心，以职业活动为导向，突出能力目标，以学生为主体，以项目任务作为载体进行能力的训练。采用基于工作过程的教学模式，以真实的产品为项目载体来开展教学，让学生真正感受到日常实训与实际产品开发的区别，并体验社会对单片机工程师的要求。通过各项任务模拟，进一步加强学生职业意识，提升职业素养。 2．课程目标 2.1总体目标 《智能电子产品设计与制作》课程是基于理论学习之上、旨在锻炼学生实际应用能力，培养学生的基于单片机的智能产品的设计能力，使学生达到能参与或独立设计开发简单的单片机相关产品。通过本课程的学习，使学生具有单片机系统编程和设计的知识与技能，具备较高的职业素质，具有调试单片机系统程序和设计最小单片机系统的能力，能解决程序调试和系统设计中遇到的问题。 2.2具体目标 2.2.1知识目标 (1)掌握单片机内部资源的规划方法。 (2)掌握单片机系统中的基本技术概念，并在设计项目中灵活运用。 (3)掌握程序设计过程中解决常见问题的程序算法。 (4)掌握单片机产品的调试、测试的方法。 (5)掌握单片机产品设计过程中的成本控制方法。 2.2.2能力目标 (1)能根据设计任务进行单片机造型。 (2)能根据项目设计要求，进行单元电路的设计。 (3)能对设计的任务进行软件程序功能划分。 (4)能用单片机产品开发工具进行软件编程、调试及软硬件联调。 (5)能熟练使用常用的工具和电子仪器，完成项目产品的参数、性能的测试。 2.2.3素质目标 (1)培养良好的劳动纪律观念。 (2)养成正确的仪器设备使用习惯。 (3)培养认真做事，细心做事的态度。 (4)培养团队协作意识。 (5)培养表述、回答等语言表达能力。 3．课程内容与要求
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化工仪表及自动化 绪论 内容提要 化工自动化的意义及目的 化工自动化的发展概况 化工仪表及自动化系统的分类 化工自动化的意义及目的 加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。 减轻劳动强度、改善劳动条件。 能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人身安全的目的。 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水 平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。 化工自动化的发展情况 20世纪40年代以前 绝大多数化工生产处于手工操作状况，操作工人根据反映主要参 数的仪表指示情况，用人工来改变操作条件，生产过程单凭经验 进行。低效率，花费庞大。 20世纪50年代到60年代 人们对化工生产各种单元操作进行了大量的开发工作，使得化工 生产过程朝着大规模、高效率、连续生产、综合利用方向迅速发 展。 20世纪70年代以来，化工自动化技术水平得到了很大的提高 20世纪70年代，计算机开始用于控制生产过程，出现了计算机控制系 统 20世纪80年代末至90年代，现场总线和现场总线控制系统得到了迅速的发展 化工仪表及自动化系统的分类 按功能不同，分四类： 检测仪表 (包括各种参数的测量和变送) 显示仪表 (包括模拟量显示和数字量显示) 控制仪表 (包括气动、电动控制仪表及数字式控制器) 执行器(包括气动、电动、液动等执行器)
图0-1 各类仪表之间的关系 1.自动检测系统 利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分。 作用：对过程信息的获取与记录作用。 图0-2 热交换器自动检测系统示意图 自动检测系统中主要的自动化装 敏感元件传感器显示仪表敏感元件对被测变量作出响应,把它转换为适合测量的物理量。
智能仪器原理及应用教学设计 1. 引言 随着科技的发展，智能仪器已经被广泛应用于工业、医学、能源等领域，并成为现代生产、科研中不可替代的重要工具。智能仪器不仅可以提高生产效率，减少人力浪费，更可以提高检测精度，确保产品质量。因此，掌握智能仪器原理及应用已成为现代科技人才必备技能之一。而智能仪器原理及应用教学设计，就是为了让学生更好地掌握智能仪器原理及应用，从而更好地适应未来的科技发展。 2. 教学目标 本教学设计旨在让学生掌握智能仪器的原理、体系结构、应用等基本知识，以及相关软件的使用方法，培养学生的工程实践能力和创新意识，使其能够适应未来的科技发展，具备较好的应用能力。 3. 教学内容 1.智能仪器基本概念 –仪器的概念 –智能仪器的定义及特点 2.智能仪器的体系结构 –测量系统的组成 –智能传感器的原理及应用 –智能执行器的原理及应用 3.智能仪器的工作原理 –信号处理原理 –控制原理 4.智能仪器的应用与发展
–智能仪器在工业上的应用 –智能仪器在医学上的应用 –智能仪器在能源上的应用 5.相关软件的使用方法 –Matlab的基本操作 –LabVIEW的基本操作 –Python的基本操作 4. 教学方法 1.课堂讲授：通过讲解基本理论及实际应用案例，传授智能仪器的基本 概念、体系结构、工作原理、应用等相关知识。 2.实验操作：通过实际操作智能仪器及相关软件，让学生对仪器的工作 原理有更深入的了解，同时培养学生的实践能力。 3.讨论交流：在课堂上组织学生进行讨论及交流，引导学生自主思考， 提高学生的创新意识。 4.课堂练习：通过课堂练习，检验学生对课程内容的掌握情况，提高学 生的学习积极性。 5. 教学评估 针对本课程的教学评估，将分为以下三个方面： 1.学生课前管理情况评估：通过查看学生的课前学习情况，了解学生对 课程内容的掌握程度。 2.学生日常表现评估：通过学生的实验操作、课堂讨论、课堂练习等进 行评估，了解学生的学习态度、学习效果等。 3.学生成果评估：通过学生独立完成实验报告等进行评估，了解学生的 实践能力和掌握情况。
智能仪器原理与设计教学设计 一、教学目标 通过本教学设计，学生应能够掌握以下内容： 1.理解智能仪器的概念、分类和基本原理； 2.掌握智能仪器的设计思路、设计流程和设计方法； 3.熟悉智能仪器的组成、结构和工作原理； 4.掌握智能仪器的测试和校准方法； 5.能够独立设计、制作并测试一款简单的智能仪器原型。 二、教学内容及进度安排 第一章：智能仪器的基本概念和分类（本章预计授课时间2课时） 1.智能仪器的定义和特点 2.智能仪器的分类及其应用领域 3.智能仪器与传统仪器的区别和联系 第二章：智能仪器的基本原理（本章预计授课时间4课时） 1.智能仪器的信号处理原理 2.传感器和信号调理模块的原理 3.数据采集和处理的原理 4.通讯接口和应用程序的原理 第三章：智能仪器的设计思路和方法（本章预计授课时间6课时） 1.智能仪器的整体设计流程 2.系统功能和性能指标的确定 3.模块化设计与组件选型
4.电路图设计和PCB设计 5.程序设计和软件开发 6.测试和调试方法及过程 第四章：智能仪器的组成、结构和工作原理（本章预计授课时间4课时） 1.智能仪器的构成和模块结构 2.核心模块的功能和实现原理 3.智能仪器的工作流程和控制原理 第五章：智能仪器的测试和校准方法（本章预计授课时间4课时） 1.智能仪器的测试方法和测试标准 2.智能仪器的校准方法和校准标准 3.标准参考仪器的选择和应用 第六章：智能仪器的应用案例分析（本章预计授课时间4课时） 1.智能仪器在各领域的应用案例介绍 2.智能仪器在工业自动化中的应用实例 3.智能仪器在生物医学中的应用实例 实验内容及进度安排 1.模拟信号采集、处理和控制实验（4次，每次2课时） 2.数字信号采集、处理和控制实验（4次，每次2课时） 3.智能仪器设计和制作实验（8次，每次4课时） 三、教学方法 1.讲授法 2.实验教学法 3.项目式教学法 4.课程设计
智能仪器第二版教学设计 一、简介 本文档旨在为智能仪器第二版的教学提供一个详细的教学设计，以帮助教师更好地进行教学。本教学设计包含了智能仪器的介绍、教学目标、教学内容、教学方法、教学评价等多个方面，希望能够对广大教师有所帮助。 二、教学目标 通过本次教学，学生应该能够： 1.了解智能仪器的种类、使用方法和应用范围； 2.熟悉智能仪器的基本操作和常见故障解决方法； 3.能够维护、保养智能仪器，延长其使用寿命； 4.掌握智能仪器在工程实践中的应用技巧； 5.培养良好的实验习惯和科学态度。 三、教学内容 1. 智能仪器的介绍 1.仪器的定义和分类 –仪器的定义 –仪器的分类 2.仪器的基本组成 –仪器的基本组成
–仪器的工作原理 3.仪器功能的特点和发展趋势 –仪器功能的特点 –仪器发展趋势 2. 智能仪器的基本操作 1.仪器的开机和关机 –仪器的开机和关机方法 –开机和关机注意事项 2.仪器界面的布局和功能 –仪器界面的布局 –仪器界面的功能介绍 3.仪器的基本操作 –仪器的操作方法 –仪器常见操作功能介绍 4.仪器的常见故障解决方法 –仪器常见故障及其解决方法 –仪器故障排查流程 3. 智能仪器的应用技巧 1.熟悉智能仪器在工程实践中的应用 –智能仪器在工程实践中的应用场景 –智能仪器的应用技巧 2.掌握智能仪器的数据处理和分析方法
–数据的提取和解析 –数据的分析和处理方法 3.智能仪器在实验研究中的应用 –智能仪器在各类实验研究中的应用 –智能仪器在工程实践中的应用案例 4. 智能仪器的维护与保养 1.仪器的保养 –仪器保养的方法 –仪器保养的注意事项 2.仪器的维护 –仪器维护的方法和流程 –仪器维护的注意事项 四、教学方法 本教学将采用以下教学方法： 1.讲授法 –通过系统的讲解、演示和实验操作，使学生掌握智能仪器的基本操作和应用技巧。 2.实验法 –将智能仪器的实际应用场景带入实验室，让学生在实验操作中了解仪器的原理、功能和应用案例。 3.互动法
电压表的原理和应用教案 1. 引言 电压表是一种常用的电子测量仪器，用于测量电路中的电压。了解电压表的原理和应用对于学习电路和电子技术非常重要。本教案将介绍电压表的原理、使用方法以及一些常见的应用案例。 2. 电压表的原理 电压表基于伏安原理工作，通过电压表的引入电路，可使电流通过电阻丝或半导体尺寸变化，并由指针或数码显示器指示所测电压值。根据工作原理的不同，电压表分为电磁式电压表和电子式电压表两种类型。 2.1 电磁式电压表 电磁式电压表采用电流作用在线圈上产生的磁场与固定磁场作用，引起线圈转动，从而指示电路中的电压大小。电磁式电压表具有简单、精度高的特点，在实验室和工业设备维护中广泛应用。 2.2 电子式电压表 电子式电压表利用半导体器件制成的电流-电压转换电路将预先校准的电流转换为电压，然后利用采样和放大电路将电压信号转换为数码信号进行显示。电子式电压表具有精度高、响应速度快的特点，在电子测量中得到广泛应用。 3. 电压表的使用方法 使用电压表需要注意正确的连接和操作方法。以下是使用电压表的一般步骤： 1.断开电路：在进行电压测量前，需要断开电路的供电，以免触电或损 坏电压表。 2.选择测量范围：根据预估电压值的大小，选择合适的电压量程档位。 选择过高的档位可能导致指针或显示器不动。 3.连接电压表：将电压表的红色测试引线连接到电路中的正电源端，将 黑色测试引线连接到电路中的负电源端。 4.读取电压值：打开电压表的电源开关，观察指针或显示器上显示的电 压值。如果电压值超过量程范围，需要切换到更高的档位重新测量。 5.断开连接：测量完成后，先将电压表的电源开关关闭，再断开测试引 线与电路的连接。
3.1认识传感器教学设计 河源东江中学物理科组张尉勇 一、考点分析 传感器是能够把它感受到的力、温度、光、声、磁、化学等非电学量按照一定规律转化为电压、电流等电学量。光敏电阻可以把光照转化为电阻、热敏电阻可以把温度转化为电学量，话筒可以把声音转化为电流。传感器已经在多个领域得到广泛应用。今后高考出现的机率相对较大。 二、学情分析 学生的基础较差，接受能力不强，但对新鲜事物较为感兴趣，新课讲授尽量深入浅出，让学生掌握一些常见的传感器原理和应用。 三、教学目标 （一）知识与技能 1．知道什么是传感器。 2．了解光敏电阻、热敏电阻、红外线传感器的工作原理。 3．通过演示实验让学生感受到传感器的作用。 （二）过程与方法 通过对有关的传感器的介绍，并通过演示实验，了解常见传感器的工作原理。 （三）情感、态度与价值观 通过已有知识在传感器中的应用，激发学生科学探究的兴趣。 四、教学重点 认识各种常见的传感器；掌握光敏电阻、热敏电阻、红外线传感器的工作原理。 五、教学难点 掌握传感器的工作原理 六、基本知识点 （一）光敏电阻的特性 光敏电阻是用金属硫化物（如硫化镉）等半导体材料制成的，其电阻值随入射光的强弱而改变。当光照射到这些半导体物质上时，它的电阻率减小，阻值也随之减小。入射光强，电阻小；入射光弱，电阻大。 （二）热敏电阻的特性 半导体材料的导电能力具有热敏特性，用半导体材料制成的热敏电阻的电阻值对温度变化表现出非常敏感，是一种灵敏度极高的温度传感器。它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。 （三）红外线传感器 红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。 七、教学器材 传感器实验箱，学生电源，各种有关传感器的图片，多媒体辅助教学设备。 八、教学过程 引入新课 2008年9月25日，我国第三艘载人飞船神舟七号成功发射，三名航天员翟志刚、刘伯
单片机应用系统课程设计分光计 1. 介绍分光计的原理和应用 - 分光计是一种用于分析物质光谱特性的仪器，可用于研究物质的结构、性质和组成等方面。 - 分光计的原理是将光线分成不同波长的光谱，然后通过检测器记录 下每个波长的光强度，最后生成光谱图像。 - 分光计广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域，如药物分析、 食品检测、环境监测等。 2. 单片机在分光计中的应用 - 单片机是一种集成电路，可用于控制和处理电子设备的信号和数据。- 在分光计中，单片机可用于控制光源、光栅、检测器等部件的运行，同时也可用于处理光谱数据。 - 通过单片机的应用，可以实现分光计的自动化和智能化，提高分析 效率和准确度。 3. 单片机应用系统课程设计 - 单片机应用系统课程设计是一种教学设计，旨在培养学生的电子技 术和系统设计能力。 - 在分光计应用中，单片机应用系统课程设计可包括以下内容： - 硬件设计：包括光源、光栅、检测器等部件的选型和连接设计。 - 软件设计：包括单片机程序的编写和调试，以实现分光计的自动 化和智能化。 - 实验验证：通过实验验证设计的正确性和可行性，同时培养学生 的实验技能和科学精神。
4. 设计案例 - 以荧光光谱分析为例，设计一个基于单片机的分光计系统。 - 硬件设计：选用紫外光源、光栅和光电探测器，通过单片机控制光 源和光栅的运行，同时采集光电探测器的输出信号。 - 软件设计：编写单片机程序，实现光源和光栅的自动控制，同时对 光电探测器的输出信号进行处理和分析，最终生成荧光光谱图像。 - 实验验证：通过荧光物质的分析实验，验证设计的正确性和可行性，同时培养学生的实验技能和科学精神。 5. 总结 - 单片机在分光计应用中具有重要作用，可实现分光计的自动化和智 能化。 - 单片机应用系统课程设计是一种有效的教学设计，可培养学生的电 子技术和系统设计能力。 - 设计案例可为学生提供实践机会，同时促进科学研究和技术创新。
第十二章智能控制 教学内容：能控制是一类无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程，也是用机器模拟人类智能的又一重要领域。本章介绍智能控制的基本概念、基本理论、基本方法及应用。 教学重点：智能控制的结构理论和特点、各种智能控制系统的原理与构成 教学难点：各种智能控制包括分级递阶智能控制、专家控制、模糊控制、学习控制和神经控制等系统的原理与构成 教学方法：课堂教学为主。注意结合学生已学的内容，如《自动控制理论》等。及时提问、收集学生学习情况。充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念。 教学要求：重点掌握各种智能控制系统的工作机制和系统结构，掌握智能控制的定义和结构理论，了解智能控制的研究领域，一般了解智能控制的应用实例。 智能控制的发展与定义 内容与作用：本小节介绍智能控制的产生与发展以及一些与智能控制有关的基本概念。 教学重点：智能控制的相关概念 教学方法：课堂教学、学生讨论 教学要求：了解智能控制的发展过程，基本掌握智能控制的相关概念。 12.1.1 智能控制的产生与发展 人工智能的发展促进自动控制向智能控制发展。1965年，著名的美藉华裔科学家傅京孙(King Sun Fu)首先提出把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统，并于1971年论述了人工智能与自动控制的交接关系。傅先生是国际公认的智能控制的先行者。 1985年8月，IEEE在美国纽约召开了第一届智能控制学术讨论会。1987年1月，在美国费城由IEEE控制系统学会与计算机学会联合召开了智能控制国际会议。这是有关智能控制的第一次国际会议，这次会议及其后续相关事件表明，智能控制作为一门独立学科已正式在国际上建立起来。 近十年来，随着人工智能和机器人技术的快速发展，对智能控制的研究出现一股热潮。各种智能决策系统、专家系统、学习系统和故障诊断系统等已被应用于各类工业过程控制系统、智能机器人系统和智能化生产系统。
测控仪器设计教案测控03《测控仪器设计》教案 第一章绪论 1.1、仪器发展过程 仪器：是对物质世界信息进行测量与控制的设备。 1、按所采用的电子器件： 真空管-→晶体管-→集成电路(三个时代) 2、按组成结构、工作原理和功能特点： 模拟式-→数字式-→智能化(三个发展阶段) 第一代：模拟式仪器。 如指针式的电压表、电流表、功率表。机械式 特点：功能简单、精度低、响应速度慢。
第二代：数字式仪器。 如数字万用表、数字频率计。数电 基本特点：是将待测的模拟信号转换成数字信号进行测量，测量结果以数字形式输出显示并向外传送。精度高，响应速度快，读数清晰、直观。 第三代：智能仪器。 概念：是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用(表现为智能的延伸或加强等)，因而被称之为智能仪器。 (1)是在数字化的基础上发展起来的，是计算机技术与测量仪器相结合的产物。微处理器在智能仪器中的作用主要体现在以下两方面： ①对测试过程的控制：接受键盘或通信接口的命令，解释并执行这些命令，控制各部分的工作过程，同时对工作状态进行监测。
②对测试数据的处理：表现为硬件电路只需具备最基本的测试能力，能向微型计算机提供原始数据即可。对数据的进一步处理如滤波、运算等可由软件完成。 (2)智能仪器基本技术指标 测量的准确度和可靠性是智能仪器的两项基本技术指标。对仪器的误差进行校准可以保证仪器具有规定睥准确度。而对仪器的故障进行检测和诊断则可及进发现错误、排除故障，使仪器可靠的工作。 保证仪器准确度(精度)措施：温度补偿、非线性校正、滤波；保证仪器可靠性措施：冗余设计、故障诊断。故障诊断方法：给被测对象施加一定的检测信号，根据其输出响应信号来判断是否存在故障。 由于具有数字存储、运算、逻辑判断能力，可根据被测参数的变化自动选择量程，具有自动校正、自动补偿、自寻故障等功能，可以完成需要人类的智慧才能胜任的工作，即具备了一定的"智能"，故称之为智能仪器。 智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。
智能仪器原理及应用第三版教学设计课程简介 本课程主要介绍智能仪器的原理、类型、特点及应用，旨在帮助学生了解智能仪器的基本原理和常见应用，能够熟练操作智能仪器，掌握数据采集、处理及分析方法，为后续学习和科研工作做好铺垫。 课程目标 •熟悉各种智能仪器的工作原理和特点； •掌握智能仪器的操作方法，能够进行数据采集和分析； •能够灵活运用智能仪器，解决实际问题； •具备一定的科研能力和创新意识。 教学内容 第一章智能仪器概述 1.1 智能仪器的概念和特点 1.2 智能仪器的分类，应用领域和发展趋势 第二章传感器技术 2.1 传感器的基本原理和分类 2.2 常用传感器的工作原理及特点 2.3 传感器应用案例分析 第三章测量电路与信号调理 3.1 测量电路的基础知识
3.2 信号调理技术的应用和发展 3.3 实际电路设计与优化 第四章数据采集与处理 4.1 数据的采集方法及常见问题 4.2 数据处理与分析方法 4.3 基于智能仪器的数据采集与处理实践 教学方法 本课程采用理论教学与实践教学相结合的方法，以讲授、实验、讨论等形式开 展教学活动，力求突出实践性和创新性，让学生通过实践探究和思考，进一步提高他们的自主学习和解决问题的能力。 教学评估 本课程采用考勤、作业、实验报告、期末考试等多种方式进行教学评估，旨在 全面考察学生的知识掌握程度、实践能力、分析与解决问题的能力等。 参考教材 1.《智能仪器原理及应用》，王晓明，第三版，电子工业出版社，2021 年。 2.《传感器技术与应用》，邱志明，第二版，机械工业出版社，2019 年。 3.《电路基础及应用》，段誉华，第四版，高等教育出版社，2020年。 总结 本课程是一门实用性较强的课程，内容较为综合，涵盖了传感器技术、测量电路、信号调理和数据采集等方面，旨在培养学生科学探究和工程应用的能力。在教
【教学内容】本课程的学习目标 【教学目的】让学生了解本课程的学习目标 【教学重难点】 重点：本课程的学习目标 难点：本课程的学习目标 【教学方法】讲授法 【教具准备】多媒体 【教学时数】 1课时 【课型】新授课 【教学过程】 一．引入 二、新课教学 1、本课程的学习目标： 通过本课程的学习，能使学生掌握常用的电子测量原理和方法，常用的典型电子测量仪器的性能和使用，电子测量中误差分析和处理的方法，培养学生掌握现代化的分析、测量方法，使之具有电子测量方面的基础知识和应用能力，并培养学生分析与解决实际问题的能力，为深入学习后续课程和从事实际工作打下一定的基础。 2、本课程的考核方法与考试题型： （1）考核方法： 平时成绩：作业成绩 20%、出勤 10%、实训占 30%、期末考试成绩占 40%。 综合考核成绩=平时成绩*0.6+期末考试成绩*0.4。 （2）考试题型： 选择题填空题简答题判断题作图题计算题分析题。 3、本课程的学习方法指导 【小结】：
1、本课程的学习目标 2、本课程的考核方法与考试题型 3、本课程的学习方法指导 【作业布置】 怎样学习该课程？ 【板书设计】 1、本课程的学习目标 2、本课程的考核方法与考试题型 3、本课程的学习方法指导 【教学反思】
【教学内容】测量的意义 【教学目的】让学生了解测量的定义、电子测量的定义、电子测量的特点【教学重难点】 重点：电子测量的特点 难点：对电子测量的特点的了解 【教学方法】讲授法 【教具准备】多媒体 【教学时数】 1课时 【课型】新授课 【教学过程】 一．引入 二、新课教学 1．测量的定义：人类对客观事物取得数量概念的认识过程。 2．测量结果的量值组成：数值和相应的单位名称。 3．测量的实质：是一种比较过程，把被测的量与同种类的作为单位的量，通过一定的测量方法进比较，以确定被测的量是该单位的若干倍。注：测量同一物理量所选单位越大，则测出的数值越小。 注：测量是按照某种规律,用数据来描述观察到的现象,即对事物作出量化描述.测量是对非量化实物的量化过程.也就是说测量是利用合适的工具,确定某个给定对象在某个给定属性上的量的程序或过程.作为测量结果的量通常用数值表示.该数值是在一个给定的量纲或尺度系统下,由属性的量和测量单位的比值决定的. 4.电子测量的意义 从某种意义上说，近代科学技术的水平是由电子测量的水平来保证和实现的，电子测量水平是衡量一个国家科学水平的重要标志。 【小结】： 1．测量的定义
智能手机传感器在小学科学探究教学中的应用 吴向东 【摘要】智能手机在社会上有相当高的普及率，将内置其中的传感器用于科学探究教学具有重要的实践价值。本文从新的探究目标、探究内容、探究形态和探究活动的设计等方面，探讨了其教学应用问题，有助于教师对智能手机传感器在科学教学中的应用有更深入的理解。 【期刊名称】《教育导刊（上半月）》 【年(卷),期】2014(000)009 【总页数】3页(P85-87) 【关键词】智能手机传感器;科学教学;探究教学 【作者】吴向东 【作者单位】华南师范大学附属小学特级教师广东广州 510631 【正文语种】中文 随着智能手机的发展，带有传感器的微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanic System）的应用已非常普及，微机电系统的功能越来越丰富，给智能手机用户带来了前所未有的体验。传感器是指能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。微机电系统是指尺寸在几厘米以下的微小集成装置，主要由微型传感器、执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信和微能源等组成。其中集成的微型传感器如陀螺仪、光线感应器、重力感应、距离感应、电
子罗盘、气压计、麦克风和摄像头等提供的丰富的测量数据可以在手机上产生许多功用。相比于目前被厂商称为“数字化探究实验室”的实验教学用传感器，使用方便且廉价——有手机就有了众多的传感器，应用起来相当方便。而一套“数字化探究实验室”往往要花费数万元，虽然功能更有指向性，但操作稍显复杂，不如手机传感器更容易普及。 但是，一些教师在应用手机传感器于小学科学探究教学的过程中，出现了一些新的问题。本文是我们多年实践的总结经验，旨在提高手机传感器在小学科学教学中的应用效果。 一、在探究目标上，要渗透计算思维的教育 在当今数字化设备日益融入生活的方方面面的情况下，华裔计算机科学家周以真提出每一位学生不仅要具备阅读、写作和算术（Reading，wRiting，and aRithmetic——3R）的能力，还要学会计算思维。正如印刷出版促进了3R的普及，数字化或曰计算设备也以类似的正反馈促进了计算思维的传播。周以真认为，计算思维是人类求解问题的一条新的途径，结合计算设备的优势，我们可以用自己的智慧去解决那些在计算时代之前不敢尝试的问题，实现“只有想不到，没有做不到”的境界。计算思维已经被美国K-12科学教育框架和新一代科学教育标准纳入为“科学与工程实践”中的一个重要内容，我们在需要把它作为科学教育的一个新的目标渗透到探究教学中。 比如测量心率，在小学科学教材中一般采取数脉搏的方式。但利用手机摄像头同样可以起到监测的效果。在应用商店里可以下载“我的心跳”，该软件是通过监测面部的微弱颜色变化规律来测量心跳速率的。其原理是，心脏收缩时会挤压出大量血液，面部皮肤颜色变深，心脏舒张时，血流减少，面部皮肤颜色变浅，这种微弱的变化是人眼无法识别的，但通过对摄像头的成像分析，却可以把这种微弱的变化区分出来。还有一个应用类似原理的来测量心跳速率的应用软件Cardiograph，将
0 传感器的概念 当前，计算机应用技术、通讯技术和传感器可以说是电子信息技术的三大主要组成部分.其中计算机和通讯技术的发展相当迅速,而传感器的发展有些滞后，而实际上信息科学中的四大环节——信息捕获、提取、传输和处理中,信息捕获技术是信息科学最前端的一个“阵地”和手段，而信息捕获的主要工具就是传感器.因此，我国和全世界都视传感技术为现代信息技术的关键技术之一。目前已研制出许多新型的传感器，但在各个学科领域中特别是现代高新工程技术中对信息测量的准确度的要求越来越高，需要获取的信息量也越来越多，从而对传感器技术提出了更高的要求。 一、传感器的定义和组成 1、定义 传感器是将各种非电量（包括物理、化学、生物量)按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量)的装置. 如果将计算机比喻为人的大脑,传感器就可以比喻为人的感觉器官。传感器与人的感官一一对应，能够把自然界的各种物理量和化学量等精确地变换为电信号，再经电子电路或计算机处理，从而对这些量进行监控。举例来说：光敏传感器相当于人的眼（视觉)，频敏传感器相当于人耳（听觉），相当于人皮肤（触觉）的是力敏传感器和温敏传感器，相当于人鼻子（嗅觉)的是气敏传感器，相当于人舌头（味觉)的是味觉传感器等,除此之外还有很多其他的传感器。 2、组成 敏感元件：在完成非电量到电量的变换时，并非所有的非电量都能利用现有手段直接变换为电量，往往是将非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非 电量然后变换为电量，如：应变丝,应变片,电容等。 转换元件：将感受到的非电量直接转换为电量的器件，如：热电偶,压电晶体等。 测量元件：将转换元件输出的电量变为便于显示、记录、控制和处理的有用信号的电路。 二、传感器的作用和分类 1、传感器的作用 （1）信息的收集 科学研究中计量测试、产品制造与销售中所需要的计量等都要测量才能