机械设计制造及其自动化《测试技术》Word文档格式.docx
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通过本课程的教学与实践等环节，使学生能掌握各种常见传感器的工作原理，以及常见机械、热工、几何、成分等工程量的检测原理方法和技术，培养学生综合运用前修课及本课程的知识，逐步根据具体检测（控制）要求和主要技术性能设计检测系统，为学生走上工作岗位或进一步深造打下良好的基础。
主要包括以下内容：
分三大部分，第一部分（第1~3章）介绍传感器、检测仪表以及误差分析和处理的基础知识；
第二部分（第4~7章）从应用角度介绍传感器的基本原理、特点、应用和接口电路；
第三部分（第8~11章）归纳和总结常见非电量电测方法及相应的敏感器。
本课程的开设，旨在帮助学生：
（1）了解传感器和检测技术的发展；
（2）掌握常见传感器的工作原理和接口电路；
（3）掌握常见机械、热工、几何、成分等工程量的检测原理和检测方法；
（4）学会使用常用的电子仪器，会查阅手册，运用所学过的传感器设计简单工程量检测电路的能力。
（5）了解新型传感器的发展趋势；
（6）通过实验提高学生的实践能力，加深对理论的理解。
四、课程目标
本课程目标是培养学生通过课堂教学使学生掌握非电量测量的基本知识、各种数据处理方法；
各类常见传感器的工作原理、基本结构、测量电路；
常见机械、热工、几何和成分等工程量的一般检测方法；
了解各类新型传感器和现代检测技术的发展趋势。
并通过课程实验、创新制作等形式培养和锻炼学生的动手能力、工程实践能力和创新能力。
使学生在掌握各类传感器原理和常见工程量检测的基础上，初步具备简单检测系统的设计能力，为毕业后的工作打下良好的基础。
学生通过学习该课程后主要应掌握以下内容：
知识目标：
培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。
能力目标：
使学生初步具备针对各种常见工程参量不同测量范围、不同测量精度、具体测量现场环境特点科学设计自动检测方案，合理选用传感器等工程应用针对性很强的问题进行分析、研究能力的培养。
素质目标：
培养学生的科学思维能力，提高学生分析和解决问题的能力。
对各种常见工程参量自动检测课题提出多种解决方案、并准确分析比较它们各自的优缺点。
五、教学内容与进度安排*（满足对应课程标准的第2条）
教学
周次
理论授课内容
1
第一章绪论——检测技术及仪表的地位与作用、传感器概述、检测仪表与系统概述；
第二章检测系统的基本特性——静态特性及性能指标、动态特性与性能指标；
测量误差；
2
第三章阻抗型传感器——电阻式传感器、电容式传感器；
电感式传感器；
3
第四章电压式传感器——磁电式传感器、压电式传感器、热电偶传感器；
光电式传感器；
4
第四章电压式传感器——光电式传感器；
霍尔传感器；
第五章半导体传感器——半导体管传感器、半导体集成传感器；
5
第六章数字式传感器——编码器、光栅、感应同步器；
第七章新型传感器——光纤传感器、CCD传感器、红外传感器、超声波与核辐射传感器；
6
第八章几何量的电测法——位移的电测法、倾角的电测法、厚度的电测法、物（液）
位的电测法；
实验一；
实验二；
7
第九章机械量的电测法——转速的电测法、振动的电测法、力与荷重的电测法、力矩的电测法；
实验三；
实验四；
8
第十章热工量的电测法——压力与压差的电测法、温度的电测法、流量的电测法；
第十一章成分与含量的电测法——水分和湿度的电测法、密度和浓度的电测法、气体分析与检测；
序号
实验项目名称
实验内容
实验类型
光敏电阻
了解光敏电阻的工作特点及性质。
验证
热敏电阻
理解热敏电阻的应用范围及工作特性。
霍尔传感器
霍尔传感器的直流激励静态位移特性
应变片及其应用
应变片：
单臂、半桥、全桥的连接与实测。
综合
第一章绪论
1.课时数：
2学时
2.讲授内容：
（1）检测技术与仪表的地位和作用；
（2）传感器概述；
（3）检测仪表与系统概述；
重点：
（1）检测技术是仪器仪表的技术基础；
（2）传感器的基本概念、分类；
（3）检测仪表与系统的基本组成；
（4）常规检测仪表与系统的基本类型；
难点：
（1）传感器分类；
（2）检测系统基本组成；
（3）常规检测仪表与系统的基本类型；
3.学生学习任务：
掌握传感器概念、分类；
掌握检测系统基本组成；
了解传感器发展趋势。
4.教学方法：
讲授+课堂提问
5.课外学习要求：
上网查找新型传感器。
第二章检测技术的基本特性
4学时
（1）静态特性及性能指标；
（2）动态特性及性能指标；
（3）测量误差；
（1）静态特性、静态性能指标；
（2）动态特性、动态性能指标；
（3）测量误差概念、表达方式和分类；
（1）静态特性指标；
（2）动态特性指标；
（3）测量误差的分类和表示方法；
掌握静态特性指标；
了解动态特性指标；
掌握测量误差分类和表示方法。
讲授+课堂提问+练习
第三章阻抗型传感器
8学时
（1）电阻式传感器；
（2）电容式传感器；
（3）电感式传感器；
（1）常见电阻式传感器的工作原理和接口电路（电位器式传感器、应变式传感器和压阻式传感器、热电阻和热敏电阻、气敏电阻、湿敏电阻）；
（2）电容式传感器的工作原理、结构类型、接口电路；
（3）常见电感式传感器的工作原理、接口电路（自感式传感器、互感式传感器、电涡流式传感器）；
（1）金属导体的应变效应和半导体的压阻效应；
（2）电感的电涡流效应、差动变压器式电感传感器；
（3）电阻式、电感式和电容式传感器的常见接口电路；
掌握常见电阻式、电感式、电容式传感器工作原理、特点、应用和接口电路。
上网收集资料——电冰箱的温控电路，并了解其工作原理。
第四章电压型传感器
（1）磁电式传感器；
（2）压电式传感器；
（3）热电偶传感器；
（4）光电式传感器；
（5）霍尔式传感器；
（1）磁电式传感器的基本原理、组成、结构类型和接口电路；
（2）压电效应、压电元件及压电式传感器接口电路；
（3）热电效应、热电偶材料和结构、冷端补偿方法；
（4）光电效应、光电管和光电倍增管、光敏电阻、光电池、光电式传感器组成和类型；
（5）霍尔效应、霍尔式传感器组成及基本特性和应用；
（1）压电效应、压电元件的等效电路和接口电路；
（2）热电偶测温方法、冷端补偿方法；
（3）光电效应分类、光电元件特点及应用；
（4）霍尔效应、霍尔传感器应用、测量误差及补偿方法；
掌握磁电式、压电式、热电偶、光电式和霍尔式传感器工作原理、特点、应用和接口电路。
上网收集资料——路灯自动控制电路，使天黑时路灯亮，天亮时路灯灭。
第五章半导体传感器
3学时
（1）半导体式传感器；
（2）半导体集成传感器；
（1）磁敏二极管和磁敏晶体管结构、工作原理、特点及应用；
（2）光敏二极管和光敏晶体管结构、工作原理、特点及应用；
（3）温敏二极管和温敏晶体管结构、工作原理、特点及应用；
（1）磁敏二极管和磁敏晶体管的工作原理、应用及温度补偿电路；
（2）光敏二极管和光敏晶体管的工作原理、应用；
（3）温敏二极管的工作原理、应用；
掌握磁敏式、光敏式和温敏式等传感器工作原理、特点、应用和温度补偿电路。
第六章数字式传感器
（1）编码器；
（2）光栅；
（3）感应同步器；
（4）频率式传感器；
（1）直接编码器和增量编码器的结构、原理和特点；
（2）光栅的结构和基本原理、光栅的辨向原理和细分技术；
（3）感应同步器的类型、结构、工作原理和应用；
（4）振弦式传感器和振筒式传感器的结构、原理和应用；
（1）直接编码器的码制转换、增量编码器的旋转方向的判别；
（2）光栅的莫尔条纹产生、光栅的辨向原理、细分技术；
（3）感应同步器工作原理；
掌握编码器、光栅和感应同步器的工作原理、特点和应用。
上网查找光栅、感应同步器的最新资料。
第七章新型传感器
（1）光纤传感器；
（2）CCD图像传感器；
（3）红外传感器；
超声波与核辐射传感器；
（1）光纤式传感器的结构、传光原理、基本类型、工作原理和应用；
（2）CCD的工作原理、CCD图像传感器的结构；
（3）红外线及特性、红外探测器的类型、热释电红外传感器工作原理及应用；
（4）超声波传感器结构、工作原理及检测方法；
（5）核辐射传感器结构、工作原理及应用；
（1）光纤的传光原理、光纤传感器的调制方式；
（3）热释电红外传感器工作原理及应用；
（4）超声波和核辐射传感器的检测方法；
掌握光纤、CCD图像、热释电红外、超声波和核辐射传感器工作原理及应用。
上网查找光纤、CCD图像、红外、超声波和核辐射传感器详尽资料以及应用场合。
第八章几何量的电测法
（1）位移的电测法；
（2）倾角的电测法；
（3）厚度的电测法；
（4）物（液）位的电测法；
（1）位移电测法的分类、位移的间接测量法；
（2）倾角电测法——摆锤式、液体摆式、气体摆式；
（3）厚度电测法——电感式和电涡流式、电容式、核辐射式和超声波式；
（4）物（液）位电测法——超声波法、浮力法、差压法、电容法；
（1）采用光纤或光电元件测量位移；
（2）采用液体摆式和气体摆式测量倾角；
（3）采用电感式、电涡流式、核辐射和超声波测量厚度；
（4）采用差压法测量液位；
用学过的传感器组成检测系统进行位移、厚度和液位的测量。
上网查阅测量位移、厚度和液位的不同方法。
第九章机械量的电测法
（1）转速的电测法；
（2）振动的电测法；
（3）力与荷重的电测法；
（4）力矩的电测法；
（1）转速电测法——模拟式和数字式；
（2）振动电测法——相对振动传感器和绝对振动传感器；
（3）力敏感器、力的间接电测法、荷重传感器；
（4）扭轴、力矩的扭轴式电测法；
（1）离心式转速表、频闪转速表、磁电式转速传感器的工作原理；
（2）相对振动和绝对振动传感器的区别；
（3）不同受力部件应变片的粘贴；
（4）光电式和磁电式转矩传感器的工作原理；
用学过的传感器组成检测系统进行转速、振动、力和力矩的测量。
上网查阅测量转速、振动、力和力矩的不同方法。
第十章热工量的电测法
（1）压力与压差的电测法；
（2）温度的电测法；
（3）流量的电测法；
（1）压力敏感器、压力的电测法、差压的电测法；
（2）温度测量方法、接触式和非接触式测温法、温度和温度差的电测法（单点温度、平均温度和两点之间温度差）；
（3）流量-转速转换法、流量-差压（力、位移）转换法、流量-频率转换法、流量-温度转换法、非接触式流量测量法；
（1）振弦式压力传感器、压阻式压力传感器和电容式差压传感器的工作原理；
（2）辐射式温度传感器的几种测量方法的区别；
（3）椭圆齿轮流量计、涡街流量计、托马斯流量计等工作原理；
用学过的传感器组成检测系统进行温度和流量的测量。
上网查阅测量温度和流量的不同方法。
第十一章成分与含量的电测法
（1）水分和湿度的电测法；
（2）密度和浓度的电测法；
（3）气体分析与检测；
（1）固体水分、气体湿度的电测法；
（3）气体分析及应用；
（1）干湿球温度计工作原理；
（2）电导式浓度电测法原理；
（3）热导式和热磁式气体分析仪原理；
用学过的传感器组成检测系统进行水分、密度、浓度和气体成分的测量。
上网查阅测量水分、密度、浓度和气体成分的不同方法。
六、修读要求（满足对应课程标准的第3条）
本课程学习要求学生上课应遵守的纪律，不迟到不早退；
课前要做好预习工作，课后完成相关章节的习题，并翻看相关的参考书籍；
希望学生上课认真听讲，勤于思考，参与课堂讨论，完成教师布置的作业；
诚信考试。
教师对学生参与课程学习的期待等：
通过本课程教学使学生掌握非电量测量的基本知识、各种数据处理方法；
了解各类新型传感器和现代检测技术的发展趋势，并通过课程实验、创新制作等形式培养和锻炼学生的动手能力、工程实践能力和创新能力，使学生在掌握各类传感器原理和常见工程量检测的基础上，初步具备简单检测系统的设计能力，为毕业后的工作打下良好的基础。
七、学习评价方案（满足对应课程标准的第4、5、6条）
考核方式：
考试（闭卷）
期末考试（笔试考试）：
60%
平时成绩（学习态度及出勤、作业、实验等，其中实验占10%）：
40%
八、课程资源
使用教材：
现代检测技术及仪表,孙传友.北京:
高等教育出版社,2012.
主要参考资料
[1]余成波.传感器与自动检测技术[M].北京:
高等教育出版社,2009.
[2]胡向东.传感器与检测技术[M].北京:
机械工业出版社,2013.
[3]童敏明,唐守峰,董海波.传感器原理与检测技术[M].北京:
机械工业出版社,2014.
[4]陶红艳,余成波.传感器与现代检测技术[M].重庆:
重庆大学大学出版社,2009.
九、其他需要说明的事宜
注：
1.课程性质中，四种课程性质的含义如下。
学术知识性课程：
主要以学生掌握特定领域内基础性、系统性或前沿性的知识为目的。
侧重学科领域中陈述性知识、命题性知识的学习与掌握。
如：
先秦制度史、教育原理、概率与数理统计、西方经济学等。
方法技能性课程：
主要以学生掌握与专业、特定领域工作相关的一系列方法、技巧、技能、手段为目的。
侧重程序性知识的学习与训练。
静物摄影、谈判策略、SPSS应用、实验方法、教育研究方法等。
研究探索性课程：
主要以学生较为独立地发现问题、分析问题、解决问题、探究新知、形成批判思维的意识和观点等为目的。
课程侧重研究能力（尤其是理解力、反思力、创造力）的培养。
案例学习、项目学习、名著自修、小课题研究等。
实践体验性课程：
主要以学生进入与专业有关的实际情境，感受专业氛围，观摩专业人员实践过程，以及亲身参与实践，获得实践经验为目的。
课程侧重学生在实践领域现场亲身参与的过程和相关体验的获得。
模拟实训、微格教学、见习、实习、短期国内外专业培训或实践活动等。
划归课程性质的判定依据是，50%以上课时的教学过程符合该课程性质的主要特征。
2.在学校教务部门允许的前提下，教学内容日程安排由于教师或全体学生的原因发生变更，须提前一周通知并在取得对方的同意之后进行调整，变更不得影响课程进度的整体安排。
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