传感器及检测技术精品课程教学课件电子教材西北工大--凝视校园


传感器及检测技术精品课程教学课件电子教材 西北工大   2007-2-13 13:08:00

本课程的基本信息

课程名称:传感器原理及检测技术英文名称:Principle of Sensors and Detecting Technology
课程类别:专业基础课
适合专业:测控技术与仪器(课程80学时,课程设计24学时)
课程要求:必修课程
先修课程:大学物理、电路基础、电子技术和微机原理等
开课时间:第6学期

本课程的性质、目的和任务

    传感器原理及检测技术是高等院校测控技术与仪器、仪器仪表类专业教学计划中一门必修的专业基础课。本课程主要研究各类传感器的机理、结构、测量电路和应用方法,主要包括常用传感器、近代新型传感技术及信号调理电路等内容。本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习,掌握常用传感器的基本原理、应用基础,并初步具有检测和控制系统设计的能力。

本课程的主要内容(含学时分配,课内讲授56学时)

      {dy}章 概述 (4学时)
      基本概念(敏感元件、变换器、检测技术、测系统的组成及特点、传感器及检测技术的发展);传感器特性及其标定(静态特性、动态特性、静、动态特性标定);误差分析及处理技术
      第二章 电阻式传感器(2学时)
      金属应变式传感器;半导体压阻应变式传感器
      第三章 电感式传感器(2学时)
      自感式传感器(自感式传感器分类、气隙型自感传感器、差动型自感传感器及其测量电路);差动变压器式电感传感器(基本工作原理、工作特性、测量电路);电涡流式电感传感器(高频反射式电涡流传感器、低频透射式电涡流传感器);电感式传感器的应用
      第四章 热电式传感器(4学时)
      热电偶(热电效应、热电偶基本定律、热电偶实用测量电路、热电偶冷端温度误差及补偿方法、热电偶的应用);电阻温度传感器(常用的金属热电阻、常用的半导体热敏电阻);PN结型温度传感器(温敏二极管及其应用、温敏三极管及其应用、集成温度传感器)
      第五章 谐振式传感器(4学时)
      谐振式传感器的基本理论(基本结构、闭环自激、敏感机理、谐振子的品质因数Q值、 谐振元件的刚度与谐振频率的关系);振筒式压力传感器(结构特点与工作原理、工作过程、基本振型、零压力频率f0、振动频率与压力的关系、测量线路及线性化处理);振动膜式压力传感器(工作原理、测量电路);振动弦式传感器(结构特点及工作原理、振动弦的固有频率与输出特性、测量线路);振动梁式传感器(结构组成及工作原理、输出特性)
      第六章 压电式传感器(2学时)
      压电式传感器工作原理(正压电效应与逆压电效应、石英晶体的压电特性、压电陶瓷的压电现象);压电传感器等效电路和测量电路(压电晶片的连接方式、压电传感器的等效电路、压电传感器的测量电路);压电传感器的应用举例(压电式力传感器、压电式压力传感器、压电式加速度传感器)
      第七章 磁电式传感器(2学时)
      霍尔传感器(霍尔效应、霍尔元件的基本特性、霍尔元件连接方式和测量电路、测量误差及补偿方法、霍尔传感器的应用);磁敏式传感器(磁阻效应、磁敏电阻的基本特性、 磁敏二极管结构和基本工作原理、磁敏三极管结构和基本工作原理);磁敏式传感器的应用举例
      第八章 光电式传感器(2学时)
      光电效应(外光电效应、内光电效应);外光电效应的光电器件(光电管及其基本特性、光电信增管及其基本特性);内光电效应的光电器件(光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管);新型光电式传感器(高速光电二极管、色敏光电传感器、光位置传感器、光固态图像传感器);光电传感器应用举例(烟尘浊度监测仪、光电转速传感器、光电池应用)
      第九章 光纤传感器(2学时)
      光纤的传光原理及特性(光纤的结构、光纤的传光原理、光纤的传光特性);传输光的调制技术(光强度调制、光相位调制、光偏振态调制、光频率调制);强度调制光纤传感器(光纤水深探测器、透射式光纤温度传感器、反射式光纤位移传感器);相位调制光纤传感器(马赫-泽德光纤温度传感器、光纤强磁场传感器、光纤角速度传感器、偏振态调制光纤电流传感器、频率调制光纤血流传感器)
      第十章 气敏传感器(2学时)
      概述(气敏传感器分类、气敏传感器的性能要求、气敏传感器的主要参数特性);半导体气敏传感器(工作原理、基本参数、半导体气敏传感器的应用);接触燃烧式气敏传感器(工作原理、主要参数、应用);气敏传感器的应用举例(CO浓度的测控、可燃气体泄漏xxx、自动换气扇的控制)
      第十一章 电容传感器(2学时)
      工作原理(变面积型、变介质的介电常数型、变极间距离型、差动电容型);测量电路(测量电桥、差动脉冲调宽电路、电容调频电路、运放测量电路);主要性能分析及应用举例(误差分析、灵敏度的提高、应用举例)
      第十二章 湿度传感器(2学时)
      概述(湿度及其表示方法、性能参数、分类);毛发湿度计;干湿球温度计;电阻湿度传感器(固体电介质湿度传感器、高分子电阻式湿度传感器、半导体陶瓷湿度传感器、热敏电阻式湿度传感器);电容湿度传感器;应用举例(自动气象站湿度测报、仓储湿度控制、汽车后窗玻璃自动去湿装置)
      第十三章 生物传感器(2学时)
      概述(工作原理、分类);应用举例(环境监测领域中应用、医学检验中应用、生物工程领域中应用、食品领域中应用);DNA生物传感器、生物芯片
      第十四章 智能传感器(2学时)
      概述(相关概念、基本结构、主要功能、主要特点、基本实现方式);实现技术(标度变换处理技术、非线性自校正技术、温度补偿技术、数字滤波技术);智能传感器应用实例(多通道智能温度传感器AD7417的性能特点、工作原理和典型应用)
      第十五章 信号放大电路(2学时)
      电桥放大器;测量放大器;隔离放大器;电荷放大器;专用单片集成放大器
      第十六章 信号调理电路(4学时)
      有源滤波电路(种类和基本性能、压控电压源型滤波器电路、双二次型滤波器电路);精密检波电路(精密半波检波电路、精密全波检波电路、峰值检波电路);鉴相和鉴频电路(鉴相电路、鉴频电路);积分电路(基本工作原理、误差分析、电路设计与调试);电压比较电路及应用(概述、单片集成电压比较器、比较器的应用)
      第十七章 信号变换电路(4学时)
      电压-电流变换器(负载浮地的U-I变换器、负载接地的U-I变换器、差动输入的U-I变换器);电流-电压变换器(I-U变换原理电路、通用精密I-U变换器、高增益微电流I-U变换器、高精度微电流I-U变换器、大电流-电压变换器);交流-直流变换器(AC-DC变换原理电路、AC-DC变换实用电路);电压-脉宽变换器(三角波发生器、电压比较器、输出级);DC-DC电源变换器(升压型DC-DC变换器、降压型DC-DC变换器、极性反转型DC-DC变换器)
      第十八章 传感器与自动检测系统(4学时)
      差动变压器的典型应用;接近开关推广应用;差动电容式加速度传感器的典型应用(动平衡机原理、测试机设计和CAN接口的实现 );CCD图像传感器的典型应用(图像定格系统的工作原理、系统的软件实现);光电传感器的典型应用(硬件设计、系统软件设计)
      第十九章 测试系统抗干扰技术(2学时)
      干扰来源及分类(干扰现象、干扰产生原因及分类、干扰传播途径);硬件抗干扰技术(屏蔽技术、滤波技术、接地技术、隔离技术、电路的设计和制作技术);软件抗干扰技术(CPU抗干扰技术、输入输出的抗干扰技术)









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