天津自考传感器与检测技术课程考试大纲.docx
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天津自考传感器与检测技术课程考试大纲
天津市高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称：
传感器与检测技术课程代码：
3485
第一部分课程性质与目标
－、课程的性质与特点
传感器与检测技术是高等教育自学考试应用电子技术（工业电子方向）所开设的一门专业技术课。
它是一门实践性应用性较强的技术课。
随着科学技术的发展，传感器与检测技术已渗透到了各个领域。
二、课程目标与基本要求
设置本课程的目的是使考生获得传感器与检测技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，为今后的工作、生产实践打下必要的基础。
通过本课程学习要求考生：
1、理解传感器与检测技术基本理论，基本概念，检测被测参量的基本分析方法，能对检测对象进行正确合理选择。
理解传感器的基本原理和性能，针对一些相关被测参数能进行简单设计。
了解传感器检测被测参数安全使用的基本知识。
2、理解常用被测参量的基本工作原理和基本特性，了解被测对象主要参数的意义。
了解常用传感器的构成原理、转换电路的分析方法、测量参数的基本方法。
本课程实践性强，被测对象较多，学习时应注意联系实际，完成必要的实验项目，并保证及时完成习题和作业。
三、与本专业其他课程的关系
学习本课程的考生必须先掌握高等数学的基本知识和物理学有关基本知识。
掌握本课程的相关知识，可以为今后的工作、生产实践打下基础。
第二部分考核内容与考核目标
第一章传感器基础
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握传感器与检测技术的基本概念、基本物理定律，理解传感器与检测的基本特性，了解传感器与检测技术应用领域，以及传感器与检测技术分析方法。
二、考核知识点与考核目标
（一）传感器与检测技术的基本概念（一般）
识记：
传感器与检测技术的功能，传感器与检测技术的作用与地位，传感器与检测技术应用领域
（二）传感器与检测技术的基本组成与分类（重点）
识记：
传感器与检测技术组成（框图），每部分的功能
（三）传感器与检测技术的分类（一般）
识记：
传感器与检测技术常用的分类方法
（四）传感器与检测技术的物理基础（重点）
识记：
物理定律、物理效应基本概念
理解：
热电效应、光电效应、磁效应、压电效应
（五）传感器与检测技术的基本特性（次重点）
识记：
传感器与检测技术的静态特性和动态特性
理解：
如何确定灵敏度、分辨力、测量范围及误差特性等基本参量
（六）传感器与检测技术中的弹性敏感元件（重点）
识记：
应力与应变的概念，弹性敏感元件的特性和类型
理解：
应力与应变的关系
第二章测量与误差分析
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握测量的基本概念、对测量结果进行分析处理，判断测量结果不准确的原因及消除办法，得出正确的测量结果，以便合理选择测量仪表。
二、考核知识点与考核目标
（一）测量的基本概念（一般）
识记：
测量的定义、测量过程的三要素、测量方法的分类
理解：
测量的定义、测量过程的三要素内容、测量方法的分类及特点
（二）测量误差的分析（次重点）
识记：
误差的分类误差的处理
理解：
绝对误差、相对误差的区别及计算方法，准确度的概念
（三）测量误差的计算（重点）
识记：
测量结果的绝对误差、相对误差及精度的确定
理解：
分析计算测量仪表绝对误差、相对误差及精度
第三章无源型位移传感器
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握常用无源型位移传感器的检测特点、类型，会分析，选择检测不同位移量传感器的确定，使用相关传感器检测位移。
二、考核知识点与考核目标
（一）应变式传感器（重点）
识记：
应变式传感器的原理、应变式传感器的类型、应变式传感器的结构、应变灵敏度、转换电路
理解：
应变效应、金属应变片、半导体应变片、应变灵敏度、单臂电桥、双臂电桥、全桥
（二）电位器式传感器（次重点）
识记：
电位器式传感器的转换原理、电位器式传感器的结构与类型、电位器式传感器输出特性
理解：
电位器式传感器检测的对象、检测特点、电位器式传感器的结构组成、输出特性分析计算
（三）电容式传感器（重点）
识记：
电容式传感器的原理、电容式传感器的特性、电容式传感器的类型、电容式传感器的转换电路
理解：
电容式传感器功能、电容式传感器用途、电容式传感器检测参量、变极距式的工作特点、变面积式的工作特点、变介质式的工作特点、桥式电路的形式
（四）电感式传感器（重点）
识记：
电感式传感器的类型、电感式传感器的原理、电感式传感器的特性、电感式传感器的转换电路
理解：
电感式传感器功能、电感式传感器用途、电感式传感器检测参量、自感式结构、自感式原理、自感式特性、互感式结构、互感式原理、互感式特性
（五）电涡流式传感器（重点）
识记：
电涡流式传感器的构成、电涡流式传感器的工作原理、电涡流式传感器结构、电涡流式传感器的转换电路、电涡流式传感器的使用注意事项
理解：
电涡流式传感器的功能、电涡流式传感器用途、电涡流式传感器检测参量、电涡流式传感器使用特点、电涡流式传感器谐振电路
（六）相敏检波（一般）
识记：
调制与解调的概念、交流电桥的解调作用、相敏检波电路
理解：
调制的概念、解调的概念、交流电桥解调特性、二极管相敏检波电路过程、相敏检波的特点
第四章物性型传感器
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握常用物性型传感器的基本类型、常用物性型传感器的特点、常用物性型传感器的原理，应达到会使用常用物性型传感器检测参量的能力。
二、考核知识点与考核目标
（一）压电式传感器（重点）
识记：
压电效应的基本概念、压电材料及电荷放大器原理
理解：
正压电效应、逆压电效应、石英晶体材料的压电效应、压电陶瓷的压电效应、电荷放大器输出特性
（二）超声波传感器（一般）
识记：
超声波的基本概念、超声波的基本特性、超声波换能器
理解：
超声波的特点、超声波的传输速度、超声波的波长、超声波的反射与折射、超声波换能器类型及特点
（三）磁敏传感器（重点）
识记：
霍尔效应的基本概念、霍尔元件、集成霍尔传感器
理解：
霍尔效应的概念、霍尔电势的形成、霍尔元件符号、集成线性霍尔传感器、集成开关霍尔传感器
（四）光电式传感器（次重点）
识记：
光电效应、光敏电阻、光敏二极管、三极管的原理及应用特点、光电传感器的类型
理解：
光与光电效应、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、三极管的结构特征及应用特点、光耦合器件
应用：
紫外线传感器的火灾报警
第五章频率式和数字式传感器
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握频率式和数字式传感器的结构、工作原理及应用场合
二、考核知识点与考核目标
（一）振弦式频率传感器（次重点）
识记：
振弦式频率传感器的一般结构、工作原理、频率测量方法
理解：
振弦式频率传感器的特点、振弦式频率传感器的用途、振弦式频率传感器的结构、振弦式频率传感器的频率与张紧力的关系、间歇式激励方式、连续式激励方式
（二）数字编码器（次重点）
识记：
数字编码器的特点、数字编码器的用途、数字编码器输出形式、数字编码器的工作原理
理解：
绝对式编码器特征、增量式编码器特征、接触式码盘、光电式码盘、电磁式码盘
（三）感应同步器（一般）
识记：
感应同步器的特点、感应同步器的用途、感应同步器的结构、感应同步器的工作原理
理解：
直线式感应同步器的结构、直线式感应同步器的种类、感应同步器的工作原理
（四）光栅传感器（次重点）
识记：
光栅的类型与结构、莫尔条纹的形成原理与特点
理解：
光栅的基本概念、莫尔条纹的形成、莫尔条纹的特点、莫尔条纹测量位移的原理
第六章几何学量检测技术
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握常用传感器检测几何学量，应达到能读懂简单的实际检测示意图图，对检测控制系统有一个初步的认识。
二、考核知识点与考核目标
（一）模拟式位移检测技术（重点）
识记：
模拟式位移传感器是电阻式、电容式、电感式、电磁式、电涡流式、霍尔式、超声波式、光电式、频率式
理解：
电位器式位移传感器、电阻应变片式位移传感器
应用：
电感微测仪、电容式位移传感器、光电式位移传感器
（二）数字式位置测量技术（次重点）
应用：
位置检测技术在机床上的应用、直线式感应同步器数显装置的安装与调试
（三）厚度检测（重点）
应用：
电容测厚仪、电涡流厚度传感器、数字式超声波测厚仪
第七章力学量量和运动学量检测技术
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握常用力学量和运动学量的测量方法，能正确选择和使用相关的传感器。
二、考核知识点与考核目标
（一）测力传感器及其应用（重点）
应用：
压电式单向力传感器、金属加工切削力的测量
（二）扭矩的测量（次重点）
应用：
应变式扭矩传感器、频率式扭矩传感器
（三）电子秤（一般）
应用：
电子皮带秤、电子计价秤
（四）加速度传感器（次重点）
应用：
应变式加速度传感器、电容式加速度传感器、电感式加速度传感器、磁电式加速度传感器、压电式加速度传感器
（五）接近传感器（重点）
应用：
电容式接近传感器、电感式接近传感器、光电开关、霍尔式接近传开关
（六）转速测量（重点）
应用：
霍尔转速表
第八章压力、流量和物位检测技术
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握压力流量和物位检测技术，应达到能根据检测被测参量的需要,确定合适的传感器,保证使用的合理性。
二、考核知识点与考核目标
（一）压力检测技术（重点）
识记：
单圈弹簧压力表、应变式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、压电式压力传感器、振弦式压力传感器、霍尔式压力传感器
（二）集成压力传感器（次重点）
理解：
压力测量电路、便携式压力计电路、压力变送器电路、固态压力开关电路、压力/频率变换电路
（三）流量测量技术（一般）
记识：
流量的概念、流量的测量方梦轩阁法、差压式流量传感器、电磁流量传感器、超声波流量变换电路
（四）物位检测与控制
应用：
压力式液位计、差压式液位计、水位测量仪、超声波物位检测
第九章温度检测技术
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握温度检测的基本方法、根据被测温度的高低、选择符合其要求的感温元件、并会分析其感温元件的测温原理及计算转换放大电路和集成运算放大器电路，掌握其读者居基本特性、使用要求，确保应用安全可靠。
二、考核知识点与考核目标
（一）温度与温标（一般）
识记：
温度的概念、温标的基本知识
理解：
温度的概念、经验温标、热力学温标、国际温标
（二）热电偶及其测温技术（重点）
识记：
热电效应、感温元件、热电偶的工作原理、热电偶的放大电路
理解：
热电偶的作用、热电偶的原理、热电偶的结构和种类、热电偶的使用
（三）电阻式温度计（重点）
识记：
铂热电阻传感器、铜热电阻传感器、热敏电阻
理解：
铂热电阻工作特性、铜热电阻工作特性、热电阻的机构、热电阻的基本应用电路、热敏电阻的类型、热敏电阻的结构
应用：
热电阻测温电路实例、热敏电阻的类型选择
（四）集成温度传感器及其应用（次重点）
识记：
电流输出型温度传感器、电压输出型温度传感器
第十章气体分析与湿度检测技术
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握气体检测和湿度检测的基本方法、根据被检测的环境量、选择符合其要求的敏感元件、检测出相关参量
二、考核知识点与考核目标
（一）气体检测及其成分分析（一般）
识记：
气敏传感器、气敏传感器的分类
理解：
气敏传感器能检测哪些气体
应用：
气体检测电路
（二）湿度检测技术（一般）
识记：
湿度的概念和检测方法、湿度传感器
理解：
气体的湿度、固体的湿度、湿度检测方法分类、湿度传感器的概念
应用：
湿度传感器的基本应用电路
第十二章传感器的信号处理与接口技术
一、学习目的与要求
通过本章的学习，学生应掌握传感器的信号处理与接口技术的关键点，了解信号预处理电路、数据采集系统和计算机接口电路，以便将信息数据显示、控制、打印。
二、考核知识点与考核目标
（一）传感器的信号预处理电路（重点）
识记：
传感器的信号预处理电路的作用、按传感器输出信号的变化形式将传感器分成那些类型
理解：
开关式输出信号预处理、模拟脉冲式输出信号预处理、模拟连续式输出信号预处理、模拟频率式输出信号预处理、数字式输出信号预处理
（二）传感器的放大电路（一般）
应用：
测量放大电路
（三）传感器的补偿与标度变换（次重点）
识记：
传感器的温度补偿、传感器的非线性补偿、传感器的标度变换
理解：
温度补偿的作用、硬件非线性补偿方法、软件非线性补偿方法、标度变换的目的及方法
（四）传感器与微机的接口技术（一般）
识记：
利用计算机完成被测参量检测需经的过程
（五）抗干扰技术（次重点）
识记：
干扰的概念、干扰源、干扰的传输途径、干扰的作用方式、干扰的抑制技术
理解：
外部干扰的形式、干扰途径的“路”和“场”的形式、串模干扰、共模干扰、干扰的抑制方法
第三部分实践环节
实验一应变式传感器实验
一、考核目的与要求
通过该实验考生应进一步掌握应变实验台结构及工作原理,比较单臂电桥、双臂电桥、全桥三种桥路的接线方法，分析试验结果。
培养考生的实验基本技能和严谨的科学作风。
二、考核的内容
应变片受力后，通过转换电路，测量输出电压，用理论分析计算的方法,验证检测的正确性。
主要操作内容：
1、按给定电路图接线，加电压源，电路中未接应变片，记录测得数据
2、按给定电路图接线，加电压源，电路中接金属应变片，记录测得数据
3、按给定电路图接线，加电压源，电路中接半导体应变片，记录测得数据
实验二电容或电感传感器实验
一、考核目的与要求
通过该实验考生应进一步巩固电容或电感传感器的工作原理，加深对电容或电感传感器应用的理解。
应达到正确使用检测仪表。
二、考核的内容
验证电容或电感检测位移的过程。
主要操作内容：
1、按给定电路图接线，加电压源，电路中未接电容或电感，记录测得数据
2、按给定电路图接线，加电压源，电路中接电容或电感，记录测得数据
实验三霍尔传感器实验
一、考核目的与要求
通过该实验考生应进一步加深对霍尔传感器的理解。
掌握测量微位移、作接近开关的正确使用方法。
二、考核的内容
通过实验验证测量微位移、作接近开关使用的正确性。
主要操作内容：
1、按霍尔元件使用要求接线，加电源，对微位移量进行测量，纪录结果
2、按霍尔元件使用要求接线，加电源，用示波器或电压表验证开关作用
实验四光电传感器实验
一、考核目的与要求
通过该实验考生应知道光电传感器适用的场合。
扩大考生的实际操作接触面。
二、考核的内容
掌握光电传感器如何作接触开关使用，如何完成转速的测量。
实验五温度传感器实验
一、考核目的与要求
通过该实验考生应掌握温度参数的测量方法。
应达到能根据不同温度环境正确选择检测方法。
二、考核的内容
热电偶测温，热电阻测温
主要操作内容：
1、按热电偶使用要求，接入热电偶放大电路，加电源，选热源，对温度进行测量，纪录结果
2、按热电阻使用要求，接入热电阻放大电路，加电源，选热源，对温度进行测量，纪录结果
传感器的应用实践与训练报告
1、实践对象与方式：
家用电器中的传感器工业过程控制中的传感器、传感器在家用电器中的基本应用或工矿企业的设备所用传感器的调查
2、实践训练的基本要求：
了解传感器的应用场合及与检测对象，了解传感器的应用方法及系统构成基本原理，了解基本测量与控制的方法，构思改进和提高的途径。
3、撰写实践报告（1500~2000字）
产品名称及型号
产品中使用的传感器
传感器的应用方法及目的
系统测量与控制的基本结构
系统存在的问题与不足
系统改造与扩展的基本思路
实践体会
以上实践环节的考核方式与环境要求
1、考核环境：
以上实验均在电工电子实验室进行考核。
所需设备为：
传感器综合实验装置，直流可调稳压电源，万用表，直流数字电压表，交流电压表和电流表，毫伏表，信号源，示波器等仪器仪表。
2、考核方式：
实践环节的考核采用形成性考核，考生在实验前应结合实验内容和实验指导书认真预习，实验中正确进行实验操作和读取实验数据，实验后应认真分析实验结果，编写准确、整洁的实验报告。
实践环节考核采用“优、良、中、及格、不及格”五级评分制。
第四部分有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。
各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：
识记：
能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。
理解：
在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。
应用：
在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。
二、指定教材
《传感器应用技术》王煜东主编西安电子科技大学出版社出版2006年版
三、自学方法指导
1、在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。
2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。
3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。
4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析。
四、对社会助学的要求
l、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。
3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增减内容，以免与大纲脱节。
4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。
5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。
6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。
7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。
8、助学学时：
本课程共5学分，其中理论课4学分，实践环节1学分。
建议总课时90学时。
理论课和实践课的助学学时分配如下：
章次
内容
学时
第一章
传感器基础
5
第二章
测量与误差分析
5
第三章
无源型位移传感器
14
第四章
物性型传感器
8
第五章
频率式和数字式传感器
5
第六章
几何学量检测技术
3
第七章
力学量和运动学检测技术
3
第八章
压力、流量和物位检测技术
5
第九章
温度检测技术
8
第十章
气体分析与湿度检测技术
5
第十二章
传感器的信号处理与接口技术
11
合计
实验一
应变式传感器
2
实验二
电容或电感传感器
2
实验三
霍尔传感器
2
实验四
光电传感器
2
实验五
温度传感器
2
传感器的应用实践与训练报告
8
合计
18
五、关于命题考试的若干规定
（包括能力层次比例、难易度比例、内容程度比例、题型、考试方法和考试时间等）
l、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。
试题覆盖到章，适当突出重点。
2、试卷中对不同能力层次试题比例大致是：
“识记”为20％、“理解”为50％、“应用”为30％。
3、试题难易程度应合理：
易、较易、较难、难比例为2：
3：
3：
2。
4、每份试卷中各类考核点所占比例约为：
重点占65％．次重点占25％，一般占10％。
5、试题类型一般分为：
填空题、单项选择题、简答题、综合应用题等。
6、本课程理论部分考核采用闭卷笔试，考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分及格。
六、题型示例（样题）
（一）填空题：
1、传感器的定义是被测量，并按一定的规律成可用的器
件或装置。
（二）单项选择题：
1、已知某温度的测量范围为-50～300℃，则其量程为（）
A．300℃B．350℃C．250℃
（三）简答题
1、已知电位器式传感器的电阻为8K,电刷最大行程为5mm，若允许的最大功耗40mw，
（1）求传感器所需允许的最大激励电压；
（2）当输入位移量为1mm时，该传感器的输出电压是多少？
2、简述电涡流式传感器的涡流效应。
（四）综合应用题：
1、已知S型热电偶工作端电势E（t,30）=7.5mV,自由端电势E（30,0）=0.173Mv,试求被测介质的实际电势值及对应温度值的求法。
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