X2020081检测技术课程教学大纲

X2020081检测技术课程教学大纲

课程名称：检测技术

英文名称：Measurement Technique

课程编号：x2020081

学 时 数：48

其中实验（实训）学时数： 10 课外学时数： 0

学 分 数：3.0

适用专业：测控技术与仪器

一、课程的性质和任务

《检测技术》是测控技术与仪器专业的专业基础课。它是一门涉及到电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术，现代检测系统通常集光、机、电于一体，软硬件相结合。它既是研究自动检测技术和自动转换技术的学科，又可以作为一门独立的技术应用课，直接为工农业生产服务。

通过本课程学习，要求学生通过实验和实践熟练掌握各类典型传感器的基本原理和适用场合，掌握常用测量仪器的基本工作原理和工作性能，能合理选用常用电子仪器、测量电路等，能根据测量要求设计各类测量系统，达到理论与实践的高度统一，突出能力培养。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点

（1）传感器概述

掌握传感器的定义、共性、基本组成和功能、分类。了解传感器技术的发展趋势。

重点：传感器的定义与组成、传感器的分类。

难点：传感器的分类、传感器技术的发展趋势。

（2）传感器的基本特性

掌握传感器基本特性的含义；掌握传感器的静态特性和动态特性的定义；掌握衡量传感器静态特性的主要指标及其各自的含义；了解传感器动态特性的分析方法；掌握线性时不变系统的叠加性和频率保持特性。了解一阶传感器、二阶传感器的频率特性分析。了解传感器标定和校准的含义；了解传感器的标定方法。

重点：传感器的静态特性和动态特性。

难点：传感器动态特性中的传递函数、频率响应函数分析。

（3） 电阻式传感器

掌握应变式传感器的基本工作原理；掌握产生电阻应变片温度误差的主要原因及其补偿方法（特别是电桥补偿法）；掌握减小或消除非线性误差的方法；了解采用交流电桥的原因、交流电桥的平衡条件、交流差动电桥的输出电压与电阻应变片阻值间的线性关系。

重点：应变式传感器的基本概念及工作原理；电阻应变片的温度误差及其补偿方法；电阻应变片的测量电路；非线性误差及其补偿方法。

难点：非线性误差及其补偿方法。

（4）电感式传感器

掌握变磁阻式（自感式）、变压器式和涡流式（互感式）这三种电感式传感器的工作原理和测量电路。了解电感式传感器的典型应用。 重点：变磁阻式传感器的工作原理；差动变隙式传感器的测量电路；差动变压器式传感器的工作原理、基本特性、测量电路。

难点：电涡流式传感器的工作原理、基本特性和测量电路。

（5）电容式传感器

掌握变面积型电容器的分类及其测量原理；掌握变介质型电容式传感器的测量原理；掌握变极距型电容式传感器的测量原理、灵敏度及其相对非线性误差分析；掌握差动变极距型电容式传感器的测量原理、灵敏度及其相对非线性误差分析。了解电容式传感器的测量电路（调频电路、运算放大器、变压器式交流电桥等）。

重点：电容式传感器的工作原理、灵敏度及非线性分析、测量电路。

难点：电容式传感器的灵敏度及非线性分析。

（6）压电式传感器

掌握压电式传感器的工作原理、等效电路和测量电路。了解压电式传感器的典型应用。

重点：压电式传感器的工作原理、测量电路。

难点：压电式传感器的工作原理、测量电路。

（7）磁敏式传感器

掌握磁敏式传感器（磁电感应式传感器、霍尔式传感器）的工作原理和测量电路。了解磁敏式传感器的典型应用。

重点：磁敏式传感器工作原理、测量电路；霍尔效应、霍尔元件的测量误差及其补偿。

难点：霍尔元件的测量误差及其补偿。

（8）热电式传感器

掌握热电式传感器（热电偶、光电式编码器和热敏电阻）的工作原理和测量电路。了解热电式传感器的典型应用。

重点：热电偶的基本工作原理、热电偶的冷端温度补偿方法、实用测温电路；热电阻的工作原理、测量电路。

难点：热电阻的测温电路。

（9）光电式传感器

掌握光电式传感器（光电器件、电荷耦合器件、光纤传感器和光电式编码器等）的工作原理。了解其测量电路，了解光电式传感器的典型应用。

重点：光电效应、光电器件；CCD工作原理；光纤传感器的工作原理、基本特性；光电式编码器的工作原理。

难点：CCD工作原理；光电式编码器的测量电路。

（10）辐射与波式传感器

掌握辐射与波式传感器（红外传感器、微波传感器和超声波传感器）的工作原理。了解辐射与波式传感器的典型应用。

重点：红外辐射的概念、红外传感器的组成、热释电探测器的工作原理；微波传感器的基本测量原理、主要组成部分；超声波的特性、压电式超声波传感器的工作原理。

难点：红外热释电传感器工作原理、红外气体分析仪的工作原理。

（11）化学传感器

掌握化学传感器（气敏传感器和湿敏传感器）的工作原理。了解化学传感器的典型应用。

重点：气敏传感器的概念、分类、工作原理；电介质与半导体陶瓷湿敏传感器工作原理。

难点：电介质与半导体陶瓷湿敏传感器工作原理。

（12）参数检测

了解测量方法的分类，测量系统的组成与基本类型。过程参数检测主要了解温度、压力、流量、物位、成分等的检测方法。机械量参数检测主要了解位移、转速、速度、振动、厚度的检测。

重点：参数检测的基本概念；参数检测的一般方法。

难点：参数检测的一般方法。 （13）软测量

了解软测量的概念、基本思想、基本处理方法。

重点：软测量的概念、软测量的方法。

难点：软测量的方法。

(14) 多传感器数据融合

了解数据融合的目的、定义、特性及其优点；了解多传感器数据融合的层次、步骤、结构、关键技术和常用方法。

重点：数据融合的相关概念；数据融合的方法。

难点：数据融合的基本原理。

(15) 自动检测系统

了解自动检测系统的概念、组成（硬件、软件）。了解常用的数据采集系统结构形式（基本型、同步型、并行型）。了解自动检测系统的设计步骤与方法。

重点：自动检测系统的组成；自动检测系统的基本设计方法。

难点：自动检测系统的基本设计方法。

三、教学方式及学时分配

序号 主要内容 主要教学

方式 学时

分配 辅导答疑

比例

1 概述 讲授 2 2 ：1

2 传感器的基本特性 讲授 2 2 ：1

3 电阻式传感器 讲授+实验 3+2 2 ：1

4 电感式传感器 讲授 +实验 3+2 2 ：1

5 电容式传感器 讲授 4 2 ：1

6 压电式传感器 讲授 2 2 ：1

7 磁敏式传感器 讲授+实验 4+2 2 ：1

8 热电式传感器 讲授+实验 4+4 2 ：1

9 光电式传感器 讲授 4 2 ：1

10 辐射与波式传感器 讲授 2 2 ：1

11 化学传感器 讲授 2 2 ：1

12 参数检测 讲授 2 2 ：1

13 软测量 讲授 1 2 ：1

14 多传感器数据融合 讲授 1 2 ：1

15 自动检测系统 讲授 2 2 ：1

四、课程其他教学环节要求

实验：要求学生能独立完成实验，并能对出现的问题进行分析和解决。

五、本课程与其他课程的联系 先修课程：大学物理、高等数学、概率论与数理统计、电路原理、自动控制原理、模拟电子技术、数字电子技术。

六、教学参考书目

《传感器与检测技术》，胡向东主编，北京: 机械工业出版社, 2009

《检测与转换技术》，常健生主编，北京: 机械工业出版社, 2011

《传感器与自动检测技术》，余成波主编，北京: 高等教育出版社, 2004

大纲撰写人：王介生

大纲审阅人：程万胜

负 责 人：孙红星 X2020081检测技术课程教学大纲

课程名称：检测技术

英文名称：Measurement Technology

课程编号：x2020081

学 时 数：48

其中实验学时数：10 课外学时数：0

学 分 数：3.0

适用专业：自动化、自动化（试点）

一、课程的性质、目的和任务

性质：《检测技术》是工业自动化专业选修的专业基础课。它既是研究自动检测技术和自动转换技术的学科，又可以作为一门独立的技术应用课，直接为工农业生产服务。

目的：通过本课程学习，使学生掌握各种传感器的基本结构与工作原理，具有选择电工仪表及传感器的能力；具有组建一般测试系统的能力；对一般测试系统中的技术问题具有一定的分析和处理能力。为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼。

任务：通过本课程学习，使学生掌握检测与转换技术的基本概念、基本理论；各种传感器和电工仪表的基本结构、工作原理、应用及现代测试技术的一般概念。为学生从事实际工作奠定良好的基础。

二、课程教学内容的基本要求、重点和难点

（一）概述

了解基本概念、本课程地位作用、体系结构、任务要求；传感器定义组成、分类、技术发展等。

重点：传感器定义组成。

（二）传感器的基本特性

了解传感器静态特性，线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性、漂移。简单了解传感器动态特性。

重点：传感器静态特性。

难点：迟滞与重复性。

（三）电阻式传感器

了解工作原理（应变效应、温度误差及补偿），测量电路，典型应用。

重点：应变效应，测量电路。

难点： 应变效应。

(四) 电感式传感器

了解变磁阻式传感器，差动变压器式传感器，电涡流式传感器。

重点：差动变压器式传感器。

难点：电涡流式传感器。

（五）电容式传感器

了解工作原理，测量电路，典型应用。

重点：测量电路。

难点：脉冲宽度调制电路。

（六）压电式传感器

了解工作原理，测量电路，典型应用。

重点：压电效应，测量电路。