传感器及应用教学大纲.docx
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传感器及应用教学大纲
传感器及应用教学大纲
一、说明
1．课程的性质和内容
本课程是高级技工学校电气自动化专业的专业课。
主要内容包括：
传感器基本概念及主
要性能指标；工业自动化控制中测量各种物理参数的常用传感器，如温度传感器、压力传感
器、流量传感器、振动传感器、液位传感器、接近开关等；各种传感器的基本物理效应、工
作原理及其在实际工程应用中使用、安装与校验方法。
2．课程的任务和要求
本课程的主要任务是培养学生在传感技术方面具备较为实用的理论基础，了解工程检测
中常用的传感器结构、原理、特性和应用，使学生具有选择、使用传感器的基本技能，能够
解决实际工程中的测量问题。
通过本课程的学习，学生应达到以下几个方面的要求：
（1）掌握传感器的基本特征，对传感技术有整体的认识。
（2）掌握常用传感器基本工作原理及其应用、测试与使用方法。
（3）了解常用传感器输出信号的检测方法。
（4）掌握各类传感器的应用及使用注意事项，具有正确选择传感器的能力。
（5）对传感器和由传感器组成的检测系统有一定的分析能力。
3．教学中应注意的问题
（1）本课程的教学以实际工程中常用物理参数为主线（如温度、压力、流量、振动等），
主要讲授各种传感器工作机理、适用范围、测量方法。
讲授时应围绕着在某一工业背景下如
何完成测量任务这一主线，将传感器的理论知识与使用技能联系起来。
（2）本课程中各模块的内容既具有独立性，又有一定的联系，教学时，可按传感器的测
量原理将各部分内容联系起来。
<3）本课程是一门综合性学科，每种传感器的测量方法都是基于一种物理效应，讲授中
应着重讲清物理概念，对有关的诸多公式不需推演。
（4）本课程实践性强，讲授中应尽可能结合实物进行直观教学。
（5）在教学中，要注意培养学生的自学能力，注意引导学生自己提出问题、分析问题与
解决问题。
（6）要注意培养学生的动手能力，掌握使用传感器的基本技能。
二、学时分配表
教学内容
学时
模块一认识传感器
4
课题一传感器的认识
2
课题二传感器的技术指标
2
模块二温度的测量
18
课题一温度传感器
4
课题二膨胀式温度传感器
4
课题三电阻式温度传感器
6
课题四热电偶式温度传感器
4
模块三力的测量
18
课题一应变式力传感器
4
课题二电子称
4
课题三应变式压力传感器
4
课题四压阻式压力传感器
4
课题五压力变送器
2
模块四流量的测量
20
课题一容积式流量计
4
课题二差压式流量计
4
课题三超声波流量计
4
课题四电磁流量计
4
课题五质量流量计
4
模块五震动的测量
16
课题一振动传感器
4
课题二压电式加速度传感器
4
课题三冲击传感器
4
课题四微硅加速度传感器
4
模块六液位的测量
12
课题一液位传感器
4
课题二电容式液位传感器
4
课题三超声波液位传感器
4
模块七位移的测量
12
课题一位移传感器
2
课题二差动变压器式位移传感器
2
课题三电涡流式位移传感器
6
课题四光栅式位移传感器
2
模块八接近开关
10
课题一电涡流式接近开关
2
课题二电容式接近开关
2
课题三霍尔式接近开关
4
课题四光电式接近开关
2
模块九图像检测
6
课题一固态图像传感器
2
课题二光纤图像传感器
2
课题三红外图像传感器
2
模块十现代测量技术
4
课题一智能传感器
2
课题二总线式传感器
2
合计
120
注：
本学时分配表根据五年制教学计划制定；在三年制教学计划中，其学时数为80。
55.
三、课程内容及要求
模块一认识传感器
教学要求
1．了解本课程的学习任务及在实际工程中的作用，明确学习目标。
2．掌握检测、测量的基本概念及测量方法。
3．掌握测量误差的计算及分类方法。
4．了解传感器的作用及基本特性。
教学内容
课题一传感器的认识
课题二传感器的技术指标
教学建议
学生对于新的学科较为陌生，需要建立新的概念。
在教学中应通过传感器样机的展示，
结合生活中实例进行讲解，使学生认识传感器，了解传感器在实际工程中的作用。
模块二温度的测量
教学要求
1．掌握温度测控的基础知识。
2．掌握膨胀式温度传感器的工作原理、基本构成及其应用。
3．掌握电阻式温度传感器的工作原理、选型方法及使用和测量方法。
56.
4．掌握热电偶式温度传感器的工作原理及使用和测量方法。
教学内容
课题一温度传感器
课题二膨胀式温度传感器
课题三电阻式温度传感器
课题四热电偶式温度传感器
教学建议
1．温度传感器的结构简单，但每种传感器因原理不同，适用的温度范围不同，在教学
时要特别强调在选用温度传感器时，要根据测量范围、测量要求合理选择。
2．每种温度传感器使用方法区别较大，在教学时要特别强调传感器的使用方法及注意
事项，如铂电阻接线采用三线制，热电偶冷端延长的使用及接线方法等。
3．热电偶式温度传感器在实际工程中应用广泛，在教学时要讲解必要的理论知识，使
学生掌握热电偶的冷端补偿方法。
模块三力的测量
教学要求
1．掌握力及压力传感器的测量方法。
2．理解应变片的工作原理，掌握电阻应变片的工作特性与参数以及电阻应变片桥路接
线方式和测量方法，了解应变式力传感器的适用范围。
3．了解压阻式压力传感器的工作压力分类与基本结构，掌握压阻式压力传感器的测量
方法与适用范围，以及安装和使用方法。
4．掌握电容式传感器配用测量电路及电路中各参数的意义，掌握压力变送器的接线方
法。
教学内容
课题一应变式力传感器
课题二电子秤
课题三应变式压力传感器
课题四压阻式压力传感器
课题五压力变送器
教学建议
1．因力及压力传感器种类繁多、结构复杂，测量时还要根据测量要求、测量环境合理
选择，对于学生来说较为困难，在教学时应反复举例说明。
2．压阻效应是压阻式传感器的物理基础，需进行力的分析，学生不易完全掌握，教学
时只需定性说明正应变、负应变产生的部位。
3．电容式压力变送器应用广泛，应重点讲授压力变送器输出形式、接线及测量方法。
模块四流量的测量
教学要求
1．掌握流量的概念及流量测量方法。
57.
2．熟悉各种流量计的工作原理及常见结构类型。
3．掌握各种流量计的性能、使用安装要点及其适用场合。
4．掌握流量计的选型要点。
教学内容
课题一容积式流量计
课题二差压式流量计
课题三超声波流量计
课题四电磁流量计
课题五质量流量计
教学建议
流量传感器在自动化生产中应用广泛，但流量传感器的种类多、结构复杂，不同的流量
传感器适用于不同的场所。
在各个课题讲完以后，教师可将各种流量计的优缺点、适用范围
进行对比与归纳总结，以便使学生全面掌握流量传感器的选择和使用方法。
模块五振动的测量
教学要求
1．掌握振动、冲击的概念及其一般测量方法，了解动态参数的技术指标。
2．掌握压电效应，熟悉常用压电材料。
3．掌握压电式振动传感器的安装方法、测量电路及其适用范围。
4。
了解微硅加速度传感器的结构和原理，熟悉微硅加速度传感器的应用领域和特点。
教学内容
课题一振动传感器
课题二压电式加速度传感器
课题三冲击传感器
课题四微硅集成加速度传感器
教学建议
1．振动属于动态参数，其精度的等级、要求与前几个模块截然不同，在组成测量系统
时，要给振动传感器的精度留有较大空间，在教学时应结合具体的振动传感器，加以强调。
2．微硅加速度传感器集成度高，不需安装及维修。
在讲授时，重点介绍该传感器性能
特点及其应用场所。
模块六液位的测量
教学要求
1．了解液位传感器的分类及液位的测量方法。
2．了解各种液位传感器的工作原理。
3．掌握各种液位传感器性能特点及其适用场合。
4．掌握各种液位传感器的安装及使用方法。
教学内容
课题一液位传感器
58.
课题二电容式液位传感器
课题三超声波液位传感器
教学建议
在讲授时可将模块三中的压力变送器测量液位的方法在此强调一次，并可特别介绍量程
的选择方法。
模块七位移的测量
教学要求
1．掌握位移传感器的一般测量方法。
2．了解差动变压器式位移传感器工作原理，掌握差动变压器式位移传感器的性能特点
及其适用场合。
3．了解电涡流效应，掌握电涡流式位移传感器的性能特点及其适用场合。
4．掌握光栅式位移传感器的性能特点及其适用场合。
教学内容’一
课题一位移传感器
课题二差动变压器式位移传感器
课题三电涡流式位移传感器
课题四光栅式位移传感器
教学建议
1．电涡流效应需要用到高中物理知识，在讲授前可以补充一些相关内容。
2．在讲授差动变压器式位移传感器的测量电路时，需要介绍相敏检波，但作为测量电
路的一部分，只需讲授其作用及效果，不需进行机理分析。
模块八接近开关
教学要求
1．了解各种接近开关的工作原理。
2．了解电涡流式接近开关的性能特点及其适用场合。
3．掌握各种接近开关的选型方法。
4．掌握各种接近开关的使用和测量方法。
教学内容
课题一电涡流式接近开关
课题二电容式接近开关
课题三霍尔式接近开关
课题四光电式接近开关
教学建议
模块六、模块七和模块八从某种意义上来说，都属于位移的测量，工作原理有些重叠，
但使用方法及应用范畴不同，为防止学生迷惑，在此模块教学结束后，教师可将知识点进行
概括总结、梳理分类。
59.
模块九图像检测
教学要求
1．学习图像检测的基本概念，掌握图像传感器的选用方法。
2．掌握各种固态图像传感器的结构和使用场合。
3．了解光纤图像传感器的基本原理及其适用场所和使用方法。
4．熟悉红外图像传感器的基本原理及其适用场所和使用方法。
教学内容
课题一固态图像传感器
课题二光纤图像传感器：
课题三红外图像传感器
教学建议
随着数码相机的普及，半导体图像传感器应用广泛。
因该传感器集成度高，不需安装及
维修，因此在讲授时，教师应重点介绍图像传感器应用场所及其在实际工程中的作用。
模块十现代测量技术
教学要求
1．了解智能传感器的概念和组成，掌握智能传感器的适用范围。
2．了解现场总线的种类及其先进性。
教学内容
课题一智能传感器
课题二总线式传感器
教学建议
本模块主要是介绍先进测量技术。
智能传感器的测量、使用方法差异较大，可不必详细
讲解，现场总线技术只作知识性介绍。
如果学时充裕，教师可利用课件、图片等教具多举实
例，使学生开阔眼界，了解先进测量技术。
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