《传感器与检测技术》课程标准.docx

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《传感器与检测技术》课程标准

《传感器与检测技术》课程标准

一、管理信息

课程名称：

《传感器与检测技术》课程代码：

13023401

学分：

4学分总学时：

72

二、课程性质

根据高职电子自动化类专业培养目标，以信息的获取、转换、显示、处理为主要内容的检测技术在专业知识能力体系培养中具有十分重要的地位。

它主要学习各种传感器的基本原理、性能特点及其具体应用，是电子技术应用、工业自动化、过程控制、检测技术应用等专业的一门骨干公共专业基础课。

传感技术作为现代电子信息技术的三大支柱之一，在任何检测系统和控制系统中都是不可缺少的。

在自动控制系统中，传感器就如同人的耳朵和眼睛一样负责向控制器传送各种被控信息，如位置、速度、压力、成分等各种参数的变化情况，是实现电子化和自动化的首要条件。

因此，本课程在电子自动化类专业中起着承前启后的桥梁作用，它既是前期基础理论课的延续，又是学习各门专业课的基础。

因此本课程定位为电子技术应用、工业自动化、过程控制、检测技术应用等专业的专业必修课。

本课程的前期课程主要有工程制图、电子技术基础和电路基础等。

三、课程整体设计

1课程目标设计

1.1能力目标

（1）能根据不同传感器的性能特点正确选用万用表、示波器等仪器判别其好坏；

（2）能根据检测要求合理选用各种类型的传感器；

（3）能根据被测信号的特点，合理选用信号处理芯片，组成高效合理的检测电路；

（4）能运用所学知识设计制作基本的检测单元模块电路；

（5）能根据测试要求对制作的模块电路进行简单地测试；

（6）能根据所学知识和技能组成温度、压力或机械检测系统，掌握检测系统基本维护技能。

1.2知识目标

（1）掌握测量及误差理论等基础知识，传感器及检测技术基本知识，电桥测量电路的基本特性；

（2）掌握各种常用传感器的基本工作原理、性能特点，理解它们的工作过程，掌握它们的各种应用场合和方法；

（3）掌握信号处理及抗干扰技术的基本知识，理解典型检测系统的工作原理，清楚各组成部分的功能及其特性。

1.3素质目标

（1）养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨的工作作风；

（2）培养良好的合作精神、创新精神和竞争意识；

（3）培养一定的领导才能和大局意识，养成个人服从全局，少数服从多数的良好品德；

2课程内容设计

根据课程能力目标的要求，《传感器与检测技术》课程的内容分两大模块，16个子模块。

分别为传感器选用模块和检测系统集成模块。

具体内容安排见表1所示：

表1《传感器与检测技术》课程内容

模块名称

子模块

课时

传感器选用模块

电阻传感器及其应用

12

电容传感器及其应用

6

电感传感器及其应用

8

热电偶传感器及其应用

6

压电传感器及其应用

2

光电传感器及其应用

4

霍尔传感器及其应用

6

光纤传感器及其应用

4

红外线传感器及其应用

4

检测系统集成模块

信号处理与抗干扰技术

6

典型温度检测系统的组成与操作

6

光电计数装置的设计

4

小组答辩

4

3能力训练项目设计

整个课程设计一个综合型设计制作项目——从位移检测装置、振动检测装置、温度检测装置和光电检测装置等四个项目中任选一项，作为课程设计，安排在学期结束时完成理论设计，并进行实物制作。

学期初，将学生分成四至六名一组的学习小组，每个学习小组分配在编号固定的传感器实验台上，上课在传感器实验室进行，在整个学习过程中完成常用传感器选型应用训练和典型检测系统集成与使用维护训练等16个项目。

前12个项目属于传感器选用能力培养训练方面，每次按不同检测要求的需要合理选择所需传感器及其测量电路完成检测要求，后4个项目为综合应用所学知识进行检测系统的理论设计，并通过到企业实地考察光电检测系统及炉温自动控制系统，掌握自动检测系统的操作维护技能。

最后，每组学生设计并动手制作温度、位移、振动或光电这四种检测装置中的一种，做出实物，写出设计说明文件，并进行课程答辩。

具体的能力训练项目安排见表2所示：

表2《传感器与检测技术》课程能力训练项目

编号

能力训练项目

能力训练

亚项目

拟实现的

能力目标

相关支撑知识

训练方式手段及步骤

结果（可展示）

1

电阻式、电容式等各种传感器的性能测试、判别及选型应用训练

1.1电阻应变片的性能测试与电子称的制作

能够根据检测要求选择合理的电阻应变片型号，进行性能测试，并组成相应的测量电路

测量误差理论、电阻式传感器的工作原理，应变片的型号组成、粘贴工艺技术

电阻应变电桥、运算放大模块、液晶显示电压表及烙铁、钳子、起子等工具和标准砝码

应变测量电路的测量结果与标称值的误差情况，说明测量精度

1.2热电阻传感器的选型与热电阻测温电路的制作

能够根据温度测量的具体要求选择合适的热电阻型号及相应的信号调理电路，并组成测温电路

热电阻工作原理及其结构类型、热电阻型号组成

热电阻型号表、各种类型热电阻、温度调理电路模块、液晶电压表及烙铁、钳子、起子等工具和标准温度计

温度测量值及其精确度

1.3差动式电容位移传感器的判别、性能测试与应用训练

能够根据测量要求合理选择差动式位移传感器传感器型号，并用其组成测量电路，进行微小位移的测量

差动电容的工作原理及其测量电路，常用类型及型号构成

说明测量要求后由学生来确定型号，在实验室的传感器实验台上分组进行位移的模拟测量

用测得的位移值与螺旋测微器的读数值进行比较，得出测量精度，如误差较大，则分析其产生的原因并设法排除

1.4电容式物位传感器的选型及应用训练

能够根据被测物的理化特性正确选择电容式物位传感器的型号，并组成合理的测量电路

物位测量原理、物位传感器的类型、电容式物位传感器的型号

提供一杯水，合理选择传感器型号，提供必要仪表与工具，分组进行水位测量

观察水位测量的准确程度，进行适当调节，使精度最高

1.5差动变压器式电感传感器的性能测试、选型与应用训练

能够根据测量要求正确选择差动传感器的型号，并根据实验室条件组成适当测量电路进行微小位移或低频振动的测量

电感式传感器的工作原理与类型、型号的构成与选用

提出测量要求，分析差动传感器测量的特点和先型要点，让学生选择合适型号，在实验室组成测量电路进行测量

位移和振动的测量结果

1.6电感式接近开关的性能判别与选型及应用训练

能够根据控制要求选用合理的电感式接近开关，并组成符合控制要求的控制电路

电感式接近开关的结构原理、类型及型号组成、应用场合

教师讲解传感器原理和型号组成后，提出控制要求，学生根据要求选择合适的传感器，并组成控制电路

控制电路的控制效果

1.7热电偶的性能判别、选型与应用训练

能够根据测温环境要求选择恰当的热电偶，并组成温度测量电路

热电偶工作原理、类型与型号、温度测量电路

教师提出测量温要求，指定用热电偶进行测量，学生根据要求选择合理型号的热电偶并组成测量电路进行测量

测量得到温度值与实际温度进行比较得出测量精度

1.8压电传感器的判别、选型与应用训练

能够正确选择压电传感器并组成测量电路进行振动测量

压电传感器原理与选型、测量电路模块

正确选择压电传感器，组成测量电路进行测量

得到振动的频率与振幅

1.9光电传感器的性能判别、选型与应用训练

能够合理选择光电传感器的类型与型号，组成所需测量电路进行测量或控制

光电传感器的结构原理、常用类型及其型号构成与基本应用

提出测量或控制要求，合理选择光电传感器型号，在实验室构建测量电路完成转速、振动的参数测量

转速、振幅、频率等参数

1.10霍尔元件的测试、选型与应用

能够根据测量要求，结合霍尔元件特点，选择合适的型号，并能够熟悉多种应用方法

霍尔元件的结构原理、类型及其典型应用

明确测量要求后由学生选择合适的型号，在传感器实验台上构建测量电路，测量转速、频率等

得到转速、频率等被测参数

1.11光纤传感器的判别、选型与应用训练

能够根据光纤特点和测量要求，选择合适的光纤和恰当的测量方法实现测量目的，达到测量要求

光纤的结构原理和性能特点及适用场合

老师明确测量要求，学生选择恰当的光纤，在实验室组成测量电路测量转速或振动参数

测量得到的转速或振幅、频率及周期等参数

1.12红外线、激光及超声波传感器的特性测试与应用训练

掌握红外线、激光及超声波传感器的性能特点及其应用场合，了解这些传感器的类型与维护常识

红外线、激光及超声波传感器的结构原理、型号构成与适用场合

老师讲解为主，学生网上查找相关资料，完成有关红外线、激光及超声波传感器的应用情况调查作业

红外线、激光及超声波传感器应用的调查报告

2

检测系统的组成及其操作维护技能训练

2.1信号处理与抗干扰技术的应用

能够根据信号的特点采取恰当的放大、整形、倍频、隔离等措施，获得标准的电压或电流信号

信号放大、线性化技术，干扰隔离技术与滤波技术

教师讲解为主，学生到网上查找各种信号放大芯片、线性化电路、滤波器隔离电路等各种技术资料

完成关于信号处理与抗干扰技术的调查报告

2.2典型热电偶测温系统的操作与维护训练

能够在加热炉温度自动控制系统中完成温度控制的各种参数设定，掌握基本的系统维护技能，会设计简单的温度测控系统

典型温度测量与控制系统的组成，各部分的作用，关键操作与维护

先参观炉温控制系统，学会基本操作与维护技能，然后布置测温系统的控制要求，本组学生分工合作完成系统的设计

完成测温系统的理论设计，制作出实物，会对系统进行参数调试，正确设定系统的参数

2.3光电检测系统的设计与维护训练

能够完成一个光电计数检测系统的理论设计，按设计要求正确合理的选择传感器及其信号修理芯片，掌握基本的系统维护技能

典型光电检测控制系统的组成，弄清各部分的作用与器件选择原则，掌握关键操作与维护技能

布置位移测量的各项要求，上网查找所需技术资料，本组学生分工合作完成系统的设计

完成光电检测系统的理论设计，制作出实物，会对系统进行参数调试，正确设定系统的参数

2.4分组答辩，对本组设计思路和实施过程进行讲解并回答师生问题

能够对本组设计思路和实施过程进行讲解，能够回答师生提出的相关问题

本课程所有知识

每组用5分钟对本组的设计思路、测温过程、系统组成及特点进行说明，师生自由提问10分钟

答辩说明及回答问题的流利程度

4教学进度表设计

根据上述课程内容的模块结构和能力训练项目安排的要求，《传感器与检测技术》课程教学进度表设计如表3所示：

表3《传感器与检测技术》课程教学进度表

课次

学时

能力目标

项目编号

知识目标

其它内容（授课方法）

考核内容与方法

1

2

4

会识别各种传感器型号的意义，会对测量误差进行必要的分析

1.1

传感器分类及型号表达方法，测量误差类型及处理

课件展示电饭煲或其它常用电器的控制电路，引出本课程的重要作用。

讲述本课程的模块结构、主要内容、教学方法及考核方案，用实物训练仪表使用

是否积极动手参操作仪表进行测量，所得结果的准确性，课后作业

3

2

能够根据测量需要正确选择电阻应变片的型号，能够用万用表对应变片进行好坏判别，会正确粘贴应变片

1.1

掌握电阻应变片的工作原理、适用场合、粘贴方法

结合某种电阻应变片进行传感器型号的讲解，传感器的分类；结合电压测量介绍测量误差的类型及处理方法，实验室中进行应变片粘贴操作和检测操作，组成各种测量电桥，并用于称重试验，做成简单的电子称

让学生对给出的传感器型号进行说明，完成实训报告和课后书面作业

4

2

能够看懂热电阻型号，会合理选用，会判别其好坏

1.2

了解其工作原理，型号表示方法，日常维护要点

在实验室用标准热电阻进行水温的测定，并对其测量精度进行计算，最后分析其产生误差的主要原因

测定结果做成实训报告

5

2

能够正确合理地选用光敏电阻组成测量电路，清楚光敏电阻的应用场合

1.2

光敏电阻的工作原理及其型号表示

光敏电阻的典型测量电路介绍，光敏电阻在控制电路中的应用，教师提出基本控制要求，让学生用光敏电阻来实现，设计出控制电路图

完成课后作业情况

6

2

能够用湿敏和气敏电阻进行空气湿度的简单测量和有害气体的监测

1.2

湿敏电阻测量空气湿度的原理，气敏电阻的工作原理及其应用电路

用酒精气敏传感器来对酒精气体进行报警，在实验室观察其报警效果，思考如何进行报警界限点的调整

设计一个酒精或煤气的报警电路，简单说明其工作原理

7

8

4

能够正确选用差动电容传感器组成测量电路，正确识别电容传感器的型号含义，会判别其好坏

1.3

差动电容传感器的结构原理，型号表示方法及其适用场合

在教师指导下用差动电容传感器进行微小位移的测定，熟悉常用电容传感器的型号类型表示方法

完成书面作业和实验报告，分析测量误差的主要来源

9

2

能够用电容式物位传感器进行水位的测量，会正确选用各种电容式物位传感器，并会排除常见故障

1.4

电容式物位传感器的结构原理及其型号表示

在教师指导下设计一种电容式物位传感器的应用电路，选择合理的型号，根据测量要求合理配用各种电路元件，做到既正确合理又经济实用

完成电路设计，写出设计说明

10

11

4

能够正确选用电感式传感器进行控制或测量，能判断其好坏

1.5

自感式电感传感器的工作原理，型号表示及其应用场合

结合实验室中的电感传感器实物讲解其工作原理，在实验台上进行测量演示，然后由学生进行测量操作，得到测量结果

对测量到的数据进行分析处理，写出书面报告

12

13

4

能够用电感式接近开关组成工作台控制电路，会正确应用电感式接近开关

1.6

电感式接近开关的结构原理、型号表示及适用场合

结合机床实物讲解工作台来回运动控制过程，由学生设计电感式接近开关控制电路，并进行理论验证

设计的控制电路作为作面作业上交

14

2

能够正确选用热电偶进行温度测量，合理选择热电偶型号和类型

1.7

热电偶工作原理、型号表示、主要类型及基本定律

在实验室对常用热电偶进行模拟标定，分组进行水温测量

写出实验报告，完成课后作业

1516

4

能够用热电偶组成测量温度的基本电路，根据测量要求合理选用热电偶类型

1.7

热电偶主要类型、典型测温电路

设计热电偶测量温度的典型电路，在实验室加以验证

课后书面作业，实验报告

17

2

能够正确识别压电传感器的型号类型，正确选用这种传感器组成适当测量电路

1.8

压电晶体工作原理及其主要类型，压电传感器的典型测量电路

演示用压电传感器测量振动的过程，讲解其测量原理和操作要领，让每个学生进行测量操作，得到测量结果

完成结测量数据的处理，分析其误差原因，完成实验报告

1819

4

能够识别各种光电传感器的型号，会根据需要正确选用光电传感器的规格，会组成简单光电检测电路或控制电路

1.9

光电效应及光电传感器工作原理，常用光电器件的测量电路

教师讲解光电效应及其工作原理，光电传感器的类型及型号表示，提出检测要求，学生根据要求选择合理的光电器件在实验台上进行操作，获得测量数据

课后作业及实验报告

20

2

能够根据检测要求合理选用霍尔传感器的类型和规格大小

1.10

霍尔效应及其工作原理，霍尔传感器的类型与型号表示

在实验室由老师讲解霍尔效应及霍尔传感器的基本原理与型号表示方法，提出测量要求，进行型号和类型的选择，在实验台上进行验证性操作

操作过程与课后书面作业

21

22

4

能够用霍尔传感器组成转速测量电路，或开关控制电路

1.10

霍尔元件的测量电路与典型应用

设计好转速测量电路，在实验室进行分组操作，测量出各种不同状态下电机的转速

电路设计情况、实际效果、完成实验报告

23

24

4

能够正确识别光纤传感器的型号，会根据要求正确选用

1.11

光纤传感器的原理与类型，型号表示及测量电路

在实验室演示物性型光纤传感器测量转速的工作过程，说明其原理，然后让学生进行测量操作

课堂提问、课后作业

25

26

4

会识别各种红外传感器的型号，能够正确运用红外线传感器组成测量温度电路，合理选用这种传感器

1.12

红外线测温、报警原理，红外传感器的应用，超声波、激光工作原理与应用

在实验室讲解红外线传感器的结构原理及型号表示，演示典型红外报警电路的工作过程，每组设计一种红外报警电路，进行试验操作

课堂提问、课外作业及实验报告

2728

29

6

能够识别常用集成放大器芯片型号，会根据工作要求合理选用放大器，能根据环境及检测需要采取适当抗干扰措施

2.1

常用信号处理电路芯片，干扰及其预防措施，非线性信号的线性化方法及电路

在实验室介绍常用放大器芯片的型号规格与作用，演示正确组成信号处理系统的方法，提出信号处理要求，由学生选择相应器件组成处理电路，进行效果测试

课堂提问、所得到的测试效果及课后书面作业

30

31

32

6

能够设计基本的温度测量系统，进行常规操作和维护，会编制系统操作使用说明书

2.2

典型热电偶炉温测量与控制系统的工作原理及其操作维护常识

到企业参观、在过程控制实验室讲解炉温测控系统的工作原理与操作维护，学生在老师的指导下进行温度调节与测量

设计一温度测量系统，完成说明书编制

33

34

4

能够设计一个光电检测系统，进行常规的操作和维护，会编制系统操作使用说明书

2.3

典型光电检测与控制系统的工作原理及其操作维护常识

到生力电子去实地考察参观，了解光电检测系统的工作原理与操作维护要求，及其在手机主板生产线中的实际应用情况，在老师的指导下设计一个光电计数装置

设计一个光电计数装置，完成说明书编制

35

36

4

小组答辩，对本组设计思路和实施过程进行讲解并回答师生问题

2.4

能够对本组设计思路和实施过程进行讲解，能够回答师生提出的相关问题

每组用5分钟对本组的设计思路、测量过程、系统组成及特点进行说明，师生自由提问10分钟

答辩说明及回答问题的流利程度

5第一堂课设计梗概

5.1通过例子引出课程15分钟

通过电饭煲的温度控制原理来引出传感器的重要作用。

先向学生提问题：

为什么电饭煲饭烧好后能可以自动切断电源？

可以通过给出实物图片、电路等帮助学生思考。

如有人能讲清楚，可让学生来讲解，再组织讨论，最后点明传感器在自动控制中的重要作用，引出本课程的学习目的及其在所学专业中的基础地位，使同学们了解学习本课程的重要意义。

（10分钟左右给学生考虑和发言）

5.2说明本课程的结构框架5分钟

通过课件结合板书说明课程主要由传感器选用及检测系统组成两大模块、16个子模块组成。

5.3说明学习目的、方法及考核方案10分钟

学习本课程要达到的知识和能力目标见前面的课程目标设计，学习方法上要注意理论联系实际，注重动手能力培养，重视实验课学习，还要重视课后的拓展学习，考核方案见下面第四大点。

5.4测量误差、传感器及检测技术等基本概念介绍55分钟

可先向学生提问，如何测量电路中某点的电位、电流等基本电路参数，让学生考虑几分钟，再由学生解答，老师对解答情况进行分析讲解，引出测量误差、传感、检测技术、测量电路等概念。

15分钟（10分钟给学生考虑和回答问题）

让学生用万用表、电桥等仪器来测量相应参数，结合仪器实物讲解其使用方法和注意事项，培养学生们的操作技能。

5分钟

在测量过程中讲解传感器在测量中的作用及其定义，传感器的类型和形式表示。

10分钟

在得到测量数据后，分别讲解测量误差的定义、类型及其在测量中的重要作用，测量误差的处理方法。

15分钟（10分钟给学生进行测量操作）

提问学生检测系统应该由哪几部分组成，根据回答情况结合所用仪表讲解检测系统的组成及检测技术的概念。

10分钟（5分钟让学生考虑和回答问题）

5.5小结5分钟

第一次课主要让学生对本课程有一大致了解，激发他们的学习兴趣，布置一些课后学习要求，要求学生到有关传感器、自动检测专业网站或专门论坛，查找一下电动自行车是如何调速的，并找一下看，有哪些测量速度的传感器，各有何不同？

并形成书面作业。

以培养同学们的自学能力，养成良好的自学习惯。

四、考核方案

根据《传感器与检测技术》课的特点和课程整体设计要求，为了更好地实现对学生所学知识和能力进行检查，重在测试学生的动手操作能力和知识运用能力。

为体现学生的学习态度、学习积极性和学习态度，考核分以下四个方面进行：

第一，任课老师根据学生的平时学习情况，包括到课率、课堂表现、作业完成情况和实训完成的熟练程度进行评定，此项为16分。

具体分配如下：

到课率5分，课堂表现5分，作业完成情况6分；

第二，平时的12个实训项目要求完成实训报告，每个项目2分，根据完成情况和撰写实训报告的认真程度评定，此项共24分；

第三，综合实训项目，此项为40分。

在本课程学习的最后安排一次综合性实训，每个学生（允许两人一组）必须完成一项综合实训任务（从设计与制作一个位移检测装置、设计与制作一个温度检测装置、设计与制作一个振动检测装置、设计与制作一个光电计数装置中选定一个）。

以培养学生选用各种传感器和元器件的能力和综合运用能力，掌握各种常用检测仪器和传感器的操作和调试技能，具备一定的传感器与检测装置的设计能力，培养一定的成本核算意识和经济头脑，养成严谨的工作作风和良好的职业道德，培养良好的人际关系协调能力和互助合作精神。

20分为设计分，评分标准为：

①整体设计方案，包括原理框图和实现原理图（5分）；②选择各种元器件，说明理由，设计信号处理和驱动电路（10分）；③设计说明文件（5分）；④成本预算费用（5分）；⑤每一单项的具体标准为完成很好得满分，良好得该项的80%，中等为70%，一般为60%，差为40%，根据具体情况每个等第可以有5%到10%的浮动。

另20分为制作分，主要看实物制作的完成情况及实际效果。

评分标准为：

实物美观大方，外形设计结构合理实用，测量效果良好的可评定为优等，得分为17—20分；完成实物制作，效果较好的可评为良好，得14—17分；基本完成制作，能调试出效果的可评为中等，得12—14分；大概完成实物制作的可评为及格，得10—12分；其余根据制作完成程度给5到10分。

第四，最终答辩20分，根据学生的设计说明及制作的实物向其提出2到3个问题，考察同学们的口头表达能力和临场应变能力。

具体评分标准为：

对所作设计和实物的说明10分，回答问题10分。