一、课程目的与教学基本要求

 

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。同时，要求学生了解有关检测的一些基本知识，初步了解工程检测中的基本电路，传感器的信号调节电路。通过本课程的学习，为学生进行检测系统的设计打下良好的基础。

 

二、课程内容（含学时分配）

 

第一章   概述（2 学时）

 

1-1 传感器的组成与分类

1-2 传感器在科技发展中的重要性

1-3 传感器技术的发展动向

本章对传感器作概要性的介绍，使学生对本课程学习的内容、方法、目的、要求有一个基本认识。

 

第二章   传感器的一般特性（4 学时）

 

2-1 传感器的静态特性

2-2 传感器的动态特性

2-3 传感器动态特性分析

2-4 传感器的无失真测试条件

本章介绍传感器的一般特性，从传感器的输出-输入关系讨论传感器的基本特性，要求学生从信号响应的角度出发，了解传感器的静态特性和动态特性并掌握它们的表述方法。

 

第三章   传感器中的弹性敏感元件（2 学时）

 

3-1 弹性敏感元件的基本特性

3-2 弹性敏感元件的材料

3-3 弹性敏感元件特性参数计算

本章主要讨论弹性敏感元件的基本特性和各种弹性敏感元件的结构形式及应用。

 

第四章   电阻应变式传感器（4 学时）

 

4-1 电阻应变片的工作原理

4-2 电阻应变片的种类、材料和参数

4-3 电阻应变片的动态响应特性

4-4 电阻应变式传感器的温度误差及其补偿

4-5 电阻应变式传感器的信号调节电路及电阻应变仪

电阻应变式传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一，本章着重介绍作为电阻应变式传感器核心元件的电阻应变片的工作原理、种类、材料和参数；讨论其动态响应、温度误差及其补偿。并讨论电阻应变式传感器的信号调节电路。使学生初步掌握电阻应变式传感器的原理及应用。

 

第五章   电容式传感器（4 学时）

 

5-1 电容式传感器的结构原理及结构形式

5-2 电容式传感器的等效电路

5-3 电容式传感器的信号调节电路

5-4 影响电容式传感器精度的因素及提高精度的措施

5-5 电容式传感器的应用

电容式传感器广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，且逐步应用于压力、压差、液面、料面、成分含量等方面的测量。本章着重介绍电容式传感器的结构原理及结构形式，讨论电容式传感器的信号调节电路、影响电容式传感器精度的因素及提高精度的措施。使学生初步掌握电容式传感器的原理及应用。

 

第六章   电感式传感器（4 学时）

 

6-1 变磁阻式传感器

6-2 差动变压器

*6-3 涡流式传感器

电感式传感器建立在电磁感应基础上，利用线圈电感或互感的改变实现非电量电测。本章依工作原理的特点，分别介绍变磁阻式传感器和差动变压器传感器的工作原理及应用，讨论了它们的结构形式、信号调节电路等。使学生初步掌握电感式传感器的原理及应用。

 

第七章   压电式传感器（2 学时）

7-1 压电式传感器的工作原理

7-2 压电材料

7-3 压电式传感器的等效电路

7-4 压电式传感器的信号调节电路

压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电材料，它是典型的有源传感器。本章介绍压电式传感器的工作原理、着重是压电晶体和压电陶瓷两类压电材料；讨论压电式传感器的等效电路和信号调节电路等，使学生初步掌握压电式传感器的原理及应用。

 

第八章   磁电式传感器（2 学时）

 

8-1 磁电式传感器工作原理

8-2 动圈式磁电传感器

8-3 磁阻式磁电传感器

磁电式传感器也称为电磁感应传感器，是基于电磁感应原理，将运动速度转换成线圈中的感应电动势的传感器。本章介绍动圈式磁电传感器和磁阻式磁电传感器的工作原理和结构、信号调节电路、频率响应特性，使学生初步了解磁电式传感器的原理及应用。

 

第九章   热电式传感器（4 学时）

9-1 热电偶

9-2 热电阻

9-3 晶体管和集成温度传感器

热电式传感器的作用是将温度的变化转换为电量的变化。本章着重介绍在温度测量中广泛应用的将温度变化转换为电势变化的热电偶和将温度变化转换为电阻变化的热电阻；讨论它们的工作原理、结构及应用。对晶体管和集成温度传感器也作简略介绍。使学生了解热电式传感器的原理及应用。

 

第十章   光电式传感器（2 学时）

 

10-1 光电管

10-2 光电倍增管

10-3 光敏电阻

10-4 光敏二极管和晶体管

光电式传感器是依据光电效应、利用光电器件将光学量转换成电学量的传感器。本章在阐述光电效应原理的基础上，介绍光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管和晶体管等光电器件，使学生初步了解光电式传感器的原理及应用。

 

第十一章 新型传感器简介（4 学时）

 

智能式传感器、光导纤维传感器、固态图象传感器、气体传感器、湿度传感器、红外探测技术等。

在前面各章介绍各类典型传感器及传感器的信号调节电路的基础上，本章对各种新型传感器作简略介绍。指导学生进行自学，使学生明确新型的传感器在不断出现，在实际工作中应了解传感器技术的进展，选用合适的传感器，构造合理、实用的检测系统。

 

三、使用说明

 

1. 本课程课时较少，内容较多，涉及面广，在讲清典型传感器的原理、特性、应用的前提下，对部分内容只作概要性介绍，指导学生自学。

2. 作为课后复习，一方面应掌握所讲授的传感器的原理、特性、应用，另一方面应查阅相关资料，了解和学习相关检测系统的组建。

3. 在可能的条件下，为该课程开设一些相关实验，以提高教学效果。

 

四、主要参考书目

 

1.   刘迎春.传感器原理设计与应用（第四版）.国防科技大学出版社,2002.7

2.         刘迎春.现代新型传感器原理与应用.国防工业出版社,1998.1

3.   张福学.传感器电子学及其应用.国防工业出版社

4.   潘新民.微型计算机与传感器技术.人民邮电出版社

5.   张福学.传感器应用及其电路精选.电子工业出版社

6．  http://www.chinasensors.com/