传感器与检测技术(第3版)[谢志萍]01

《传感技术》课程标准1适用对象三年制高职本课程适用于节能工程技术、电子信息工程技术、电子组装技术专业开设的专业课，也可作为其他专业的选修课。

2课程性质与任务《传感技术》是电子信息工程技术比较重要的一门专业课，它是节电技术与管理专业的核心课程，是在学完《电路基础》、《模拟电子技术》、《高频电子技术》、《数字电路》以后所开的专业必修课。

本课程立足于高职高专教育人才培养目标，突出实用性和针对性，重点介绍了在工程实践中和日常生活中常见的传感器的工作原理和电路实例。

经学生反馈和对就业的学生调研中，本课程的开设，对于学生了解现代仪器设备、现代自动化较高的设施的工作原理方面，起到良好的作用，对于熟练使用测试传感器奠定了一定基础。

4教学重点与难点重点掌握力敏传感器、湿度传感器、温度传感器、气体传感器、光电传感器、磁敏传感器、微波和超声波传感器的工作原理，在讲解其结构原理的基础上，重点分析每一种传感器对应的实际电路（实物）的电原理图。

难点在于学生分析整体电路的能力较差，需要教师在这点下功夫。

5课程内容和要求本课程的讲授，根据本课程的每章讲授一种传感器的工作原理，章与章互相独立的特点，将每章设计成一个独立的教学任务，授课采用理论与实践相结合的方法，，以及学生完成任务后达到什么样的目标。

鼓励学生自己设计、装配、安装、调试传感器电路。

本课程属于实用性较强的专业课，需要配套的传感器来结合教学，鉴于学校实践条件有限，尚不能提供教材包含的全部传感器，还望今后学校能逐步投资完善实验设备7相关说明7.1教学的组织与方法本课程以课堂教学为主，同时与实验结合起来，结合传感器实物讲解工作原理与使用方法。

作业布置，每章布置一次作业，每次作业2-3题，光电传感器由于内容多可布置两次作业。

本课程属于考试课，用闭卷考试，成绩统计比例为平时（包括作业、实验、提问、辅导时对学生的了解）占30%,期末成绩占70%。

7.2教学材料的编写与选择该课程选用电子工业出版社2011年1月出版的《传感器原理及应用》（杨少春主编，书号：ISBN978-7-121-12723-6）该教材是国家示范性高职院校建设项目成果，高等职业教育教学改革系列规划教材，荣获2011年全国电子信息类优秀教材（职业教育类）三等奖。

传感器技术与应用第3版习题答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII《传感器技术与应用第3版》习题参考答案习题11.什么叫传感器它由哪几部分组成2.答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

传感器通常由敏感元件和转换元件组成。

其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。

2. 传感器在自动测控系统中起什么作用？答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。

自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。

一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。

传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。

3. 传感器分类有哪几种各有什么优、缺点答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。

还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。

按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。

按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。

4. 什么是传感器的静态特性？它由哪些技术指标描述？答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。

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SensorsAndMeasuringTechnology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RamonPallas-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。

传感器与检测技术(胡向东第3版)简介《传感器与检测技术(胡向东第3版)》是传感器与检测技术领域的经典教材，由胡向东教授撰写。

本书系统地介绍了传感器的基本原理、分类及其在各个领域的应用。

重点介绍了常见的传感器类型和检测技术，以及相关的原理、性能评价方法和设计要点。

本书内容丰富、实用，并结合了大量的应用实例，为读者提供了全面的传感器与检测技术知识。

目录本书共分为以下几个部分：第一部分：传感器基础知识1.传感器概述2.传感器的分类3.传感器的基本原理第二部分：常见传感器类型4.温度传感器5.压力传感器6.光学传感器7.振动传感器8.气体传感器9.液体传感器第三部分：传感器性能评价与设计10.传感器的性能评价方法11.传感器的设计要点12.传感器的接口电路设计第四部分：传感器应用技术13.传感器在环境监测中的应用14.传感器在工业自动化中的应用15.传感器在医疗领域中的应用16.传感器在农业领域中的应用17.传感器在安全监控中的应用第五部分：传感器发展趋势与展望18.传感器的发展历程19.传感器的未来发展趋势内容概述本书通过对传感器的基本原理、分类及其在各个领域的应用进行详细介绍，使读者对传感器与检测技术有一个全面的了解。

第一部分主要讲解传感器的基础知识，包括传感器的概述、分类和基本原理。

第二部分详细介绍了常见的传感器类型，如温度传感器、压力传感器、光学传感器、振动传感器、气体传感器和液体传感器等。

第三部分主要介绍传感器的性能评价方法、设计要点和接口电路设计等内容。

第四部分着重介绍了传感器在环境监测、工业自动化、医疗领域、农业领域和安全监控中的应用技术。

最后一部分讨论了传感器的发展历程和未来发展趋势。

本书强调理论与实践相结合，通过大量的实例和案例，让读者更好地理解传感器的应用。

同时，本书还对传感器的性能评价和设计进行了详细的介绍，帮助读者在实际应用中能够选择适合的传感器，并设计出满足要求的传感器接口电路。

传感器与检测技术是现代工程技术领域的重要课程之一，学生通过学习这门课程能够掌握传感器的原理、结构和应用，了解各种检测技术的工作原理及其在工程实践中的应用。

教师在教学过程中需要有一份完整的、系统的教案，来指导学生学习，本文将对《传感器与检测技朋(第3版)》的教学教案进行详细的阐述和讲解。

一、教学目标1.了解传感器的基本概念和分类，掌握传感器的工作原理和性能指标。

2.了解各种检测技术的原理和应用，能够选择合适的检测技术解决工程实践中的问题。

3.掌握传感器与检测技术在工程领域中的应用，能够进行传感器系统的设计和应用。

二、教学内容1.传感器的基本概念和分类2.传感器的工作原理和性能指标3.各种检测技术的原理和应用4.传感器与检测技术在工程领域中的应用5.传感器系统的设计与应用三、教学重点和难点1.传感器的工作原理和性能指标是教学的重点，学生需要仔细学习和掌握。

2.传感器与检测技术在工程领域中的应用是教学的难点，需要学生理解和应用灵活。

四、教学方法1.理论教学与实验教学相结合，引导学生深入理解传感器和检测技术的原理。

2.案例分析，引导学生了解传感器与检测技术在工程实践中的应用。

3.小组讨论，提高学生分析和解决问题的能力。

五、教学内容与教学步骤1.传感器的基本概念和分类(1)传感器的定义和作用(2)传感器的分类及特点(3)传感器的性能指标2.传感器的工作原理和性能指标(1)传感器的工作原理(2)传感器的灵敏度、分辨率、动态范围等性能指标的意义和计算方法(3)传感器的温度补偿和线性化技术3.各种检测技术的原理和应用(1)接触式检测技术(2)非接触式检测技术(3)图像检测技术(4)声波检测技术(5)其他新型检测技术的发展趋势4.传感器与检测技术在工程领域中的应用(1)传感器在工业自动化中的应用(2)传感器在航天航空中的应用(3)传感器在生物医学领域中的应用(4)传感器在环境监测中的应用5.传感器系统的设计与应用(1)传感器的选型原则(2)传感器系统的设计步骤与方法(3)案例分析：传感器系统在XXX领域中的应用六、教学评价与考核1.课堂小测验2.实验报告3.设计作业4.期末考试七、教学资源与参考书目1.实验室设备2.实验指导书3.参考书目：《传感器与检测技术(第3版)》4.网络资源通过以上教案的设计，可以帮助教师更好地指导学生学习传感器与检测技术这门课程，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

附A 实验篇一、温度的感知试验1、实验目的1．学会使用万用表和示波器。

2．了解热敏电阻、铂电阻、AD590集成温度传感器工作原理，技术参数以及使用注意事项。

3．了解几种温度传感器的R-T 特性。

2、元器件准备热敏电阻、铂电阻、AD590、万用表3、实验原理（一）热敏电阻热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。

其典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。

本实验中使用的是负温度系数热敏电阻器（NTC），温度越高，电阻值越低。

可以通过计算，将测得的电阻值转化为温度值。

热敏电阻的电阻－温度特性可近似地用下式表示：R=R0*exp{B*(1/T-1/T0)}其中，R-温度T(K)时的电阻值，R0-温度T0(K)时的电阻值，T(K)=t(℃)+273.15。

实际上，热敏电阻的 B 值并非是恒定的，其变化大小因材料构成而异。

因此在较大的温度范围内应用时，将与实测值之间存在一定误差。

为了方便使用，常取环境温度为25℃作为参考温度（即T0=25℃）。

则NTC 热敏电阻的电阻-温度关系式可以写成：R T/R25=expB N(1/T-1/298)（二）铂电阻铂电阻用于测量时，根据电阻随温度变化的特性，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好电阻率高，电阻于温度之间最好有线性关系。

常用的热电阻主要有铂电阻和铜电阻。

铂电阻在0~630.7℃以内时，电阻和温度的关系为：R t=R0*（1+A*T+B*T2）式中R t—温度为T 时的铂电阻阻值R0—温度为0℃是铂电阻的阻值A—常数，A=3.9083*10-3℃-1 （R0=100Ω）B—常数，B=-5.775*10-7 ℃-1 （R0=100Ω）本实验采用的是Pt100 铂电阻。

电阻值在0℃的时候，电阻阻值为100Ω。

其测量范围通常为-200~650℃。

其应用范围很广，可用于医疗、电机、工业、温度计算、卫星、气象、阻值计算等高精温度设备上。

一、传感器特性实验实验1 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验实验2 金属箔式应变片——半桥性能实验实验3 金属箔式应变片——全桥性能实验实验4 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验5 金属箔式应变片的温度影响实验实验6 电容式传感器的性能实验实验7 差动变压器的性能实验实验8 激励频率对差动变压器特性的影响实验9 差动变压器零点残余电压补偿实验实验10 电涡流传感器位移性能实验实验11 被测体材质对电涡流传感器特性影响实验12 被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验实验13 气敏传感器性能实验实验14 湿敏传感器性能实验实验15 Pt100铂电阻测温特性实验实验16 铜热电阻测温特性实验实验17 K热电偶测温性能实验实验18 K热电偶冷端温度补偿实验实验19 E热电偶测温性能实验实验20 集成温度传感器（AD590）温度特性实验实验21 热电偶传感器动态特性实验实验22 压电式传感器动态特性实验二、非电量综合实验实验1 直流全桥的应用——电子秤实验实验2 交流全桥的应用（应变仪）——振动测量实验实验3 压阻式压力传感器的压力测量实验实验4 差动变压器的应用——振动测量实验实验5 电涡流传感器测量振动实验实验6 电涡流传感器转速测量实验7 电涡流传感器的应用——电子秤实验实验8 压电式传感器测振动实验实验9 直流激励时霍尔式传感器位移实验实验10 交流激励时霍尔式传感器的位移实验实验11 开关式霍尔传感器测转速实验实验12 磁电式转速传感器测速实验实验13 光纤传感器的位移特性实验实验14 光电传感器测转速实验实验15 温度源的温度控制、调节实验三、机械振动综合实验实验1 悬臂梁动态特性实验实验2 机械结构固有频率的测量实验3 简谐振动振幅与频率的测量实验4 简支梁模态测试实验5 悬臂梁自振频率、模态振型实验6 材料弹性模量测试实验实验7 阻尼比测定（半功率带宽法）实验8 阻尼比测定（衰减法）实验9 振动系统固有频率测量（李萨育图）实验10 简支梁自振频率测量（正弦扫频法）实验11 悬臂梁固有频率及振型测量实验12 二自由度系统固有频率及振型测量四、传感器一体化、智能化实验实验1 无线传感器网络的路由协议仿真实验实验2 无线传感器网络综合实验实验3 基于IEEE1451网络化智能传感器实验五、光电传感器综合实验实验1 激光测长实验实验2 激光测微小丝径实验实验3 光学图样光电探测动态仿真及误差修正六、测试模块综合实验实验1 数据采集与信号发生器实验实验2 数据处理算法实验实验3 常用计算机测试接口技术实验4 接口总线技术和测量控制机设计七、自主性综合设计实验实验1 波形发生器设计实验2 数控直流电流源设计实验3 多功能电信号测量仪设计实验4 多路温度巡检测量系统设计实验5 体温及心率动态监护系统设计实验6 实用电子秤设计八、传感器设计实验实验1 应变式称重传感器的设计实验2 差动式电容压力传感器的设计实验3 半导体光纤温度传感器设计实验4 硅微加速度传感器设计实验5 磁电式速度传感器的设计实验6 压阻式压力传感器设计实验7 风速传感器设计实验8 汽车碰撞实验中监测力和加速度的多功能传感器设计实验9 无线网络传感器设计。