《传感器与检测技术》课程整体设计.docx
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《传感器与检测技术》课程整体设计
《传感器与检测技术》
课程整体教学设计
（2016～2017学年第2学期）
课程名称：
传感器与检测技术
所属系部：
机电工程系
制定人：
蒋万翔
合作人：
刘煜辉、毋丽丽
制定时间：
2017-7-10
许昌职业技术学院
课程整体教学设计
一、课程基本信息
课程名称：
传感器与检测技术
课程代码：
QA0B08
学分：
3
学时：
56
授课时间：
第4学期
授课对象：
电气自动化专业、机电一体化技术专业、工业机器人专业
课程类型：
专业支撑课
先修课程:
电工电子技术基础、电机与电气控制技术、电子CAD等
平行课程:
单片机应用技术、可编程控制器应用技术等。
二、课程目标设计
（一）总体目标：
此学习领域培养学生掌握传感器的工作原理及应用场合，能掌握常用的传感器性能及技术指标，会对检测环节进行参数、技术指标的调试与校正。
通过学习情境的学习与练习，逐步提高学生综合运用多种知识和技能解决传感器实际问题的能力。
（二）能力目标：
1.能够用常用万用表、示波器等常用仪器仪表做各种传感器性能的检查，判别其好坏；
2.能够根据检测要求合理选用各种类型的传感器；
3.能够用不同类型的传感器设计制作相应的模块电路；
4.能够用制作的模块电路正确进行物理量的测量；
5.能够用所学传感器知识进行常用传感器电路的检修。
（三）知识目标：
1.掌握测量及误差等理论知识；
2.理解常用传感器的基本工作原理、性能特点；
3.掌握常用传感器的测量转换电路；
4.了解抗干扰方面的基本知识；
5.了解传感器和检测技术的新发展。
（四）素质目标：
1.良好的思想政治素质、行为规范和职业道德；
2.组织管理能力、团队协作能力，严谨的工作态度；
3.较强的口头和书面表达能力、人际沟通能力；
4.集体意识和社会责任心。
三、课程内容设计：
序号
模块名称
子模块名称
学时
1
认识传感器
1-1走进传感器的世界
2
1-2认识传感器
2
1-3测量误差分析
4
2
湿度、气敏传感器的应用
2-1湿度的测量—雨滴报警
4
2-2气体成分及浓度的测量
4
3
测温传感器的应用
3-1热电阻、热敏电阻的应用
4
3-2热电偶的应用
4
4
测力传感器的应用
4-1电阻应变式传感器的应用
4
4-2压电传感器的应用
4
5
物位、液位传感器的应用
5-1电容传感器的应用
4
5-2霍尔传感器的应用
4
6
位移传感器的应用
6-1电感传感器的应用
4
6-2超声波传感器的应用
4
7
光电传感器的应用
7-1光控报警电路的制作
4
7-2声光控电路的制作
4
合计
56
四、能力训练项目设计
编号
能力训练项目名称
子项目编号、名称
能力目标
知识目标
训练方式、手段及步骤
可展示的结果
1
认识传感器
1-1走进传感器的世界
1.能根据传感器的概念了解生产、生活中传感器的应用情况；
2.能根据要求指出传感器在某种机电产品中的作用；
1.理解传感器的概念；
2.了解传感器的应用领域；
3.了解传感器的发展趋势；
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能够理解传感器的概念。
1-2认识传感器
1.能根据给出的数据计算传感器的灵敏度，选择合适的传感器。
2.能比较、判断传感器线性的好坏。
1.理解传感器的各个静态特性；
2.理解传感器的标定；
3.掌握灵敏度的计算。
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能根据给出的数据计算传感器的灵敏度，选择合适的传感器。
1-3测量误差分析
1.能根据给出的数据进行误差计算；
2.能根据使用要求选用合适的测量仪表。
1.了解测量的概念；
2.理解测量方法及分类；
3.了解测量误差的概念；
4.掌握误差的分类及相对误差的计算。
教学做一体，
6.明确任务；
7.引入相关知识；
8.讨论归纳；
9.实践操练；
10.总结改进。
能根据给出的数据进行误差计算及测量仪表的选用。
2
湿度、气敏传感器的应用
2-1湿度的测量—雨滴报警器）
能使用湿敏传感器及其测量电路制作雨滴报警器。
1.了解湿敏传感器的种类及特点；
2.理解湿敏传感器的工作原理、结构；
3.掌握湿敏传感器的测量转换电路。
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能使用合适的湿敏传感器及其测量电路制作雨滴报警器
2-2气体成分及浓度的测量
1.能根据使用的场合、环境选用合适的气敏传感器；
2.能使用气敏传感器及其测量电路制作酒精浓度测试仪。
1.了解气敏传感器的种类及特点；
2.理解气敏传感器的工作原理、结构；
3.掌握气敏传感器的测量转换电路
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能使用合适的气敏传感器及其测量电路制作厨房酒精浓度测试仪。
3
测温传感器的应用
3-1热电阻、热敏电阻的应用
1.能对温度传感器进行分类；
2.能根据使用的场合、测量的温度范围等选用合适的温度传感器；
3.能使用温度传感器及其测量电路制作实际的测温电路；
4.初步具备自动检测系统故障处理能力
1.了解温度传感器的种类及选择；
2.掌握测温热电阻传感器的工作原理、应用场合、使用及选用；
4.了解温度监测系统组成，构建温度监测环节并安装调试成功
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能使用温度传感器及其测量电路制作实际的温度报警电路。
3-2热电偶的应用
1.能对温度传感器进行分类；
2.能根据使用的场合、测量的温度范围等选用合适的温度传感器；
3.能使用温度传感器及其测量电路制作实际的温度计；
4.初步具备自动检测系统故障处理能力。
1.了解温度传感器的种类及选择；
2.掌握热电偶传感器的工作原理、应用场合、使用及选用；
3.了解温度监测系统组成，构建温度监测环节并安装调试成功
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能使用热电偶及智能调节与进行参数的测量和温度的测量。
4
测力传感器的应用
4-1电阻应变式传感器的应用
1.能对测力传感器进行分类；
2.能根据使用的场合、测量的范围等选用合适的测力传感器；
3能使用应变式压力传感器及其测量电路。
1.掌握压力传感器的选型知识；
2.理解应变式压力传感器的工作原理及应用；
3.掌握测量电路设计。
4.能构建三种电桥电路，并知道这三种工作方式的特点。
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能使用应变式压力传感器和压电式传感器制作简易的电子秤。
4-2压电传感器的应用
1.能对测力传感器进行分类；
2.能根据使用的场合、测量的范围等选用合适的测力传感器；
3能使用压电片及其测量电路制作振动传感器。
1.掌握压力传感器的选型知识；
2.理解压电式压力传感器的工作原理及应用；
4.掌握测量电路设计。
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能使用压电式传感器制作振动传感器。
5
物位、液位传感器的应用
5-1电容传感器的应用
1.能根据使用的场合、环境选用合适的传感器进行液位的测量；
2.能使用电容式传感器及其测量电路进行物位、液位的测量。
1.掌握电容式传感器的工作原理、结构
2.掌握电容式传感器应用场合、使用及选用
3.掌握电容式传感器的测量转换电路
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能熟练使用液位仪测液位。
5-2霍尔传感器的应用
1.能根据使用的场合、环境选用合适的传感器进行液位的测量；
2.能使用霍尔传感器及其测量电路进行物位、液位的测量，制作霍尔转速传感器。
1.掌握霍尔传感器的工作原理、结构
2.掌握霍尔集成电路的类型和特性。
2.掌握霍尔传感器应用场合、使用及选用
3.掌握霍尔传感器的测量转换电路
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能使用霍尔传感器及其测量电路制作霍尔转速传感器。
6
位移传感器的应用
6-1电感传感器的应用
具有对不同被测对象、不同工作环境下电感传感器选型的能力。
1.了解电感式传感器的种类及特点；
2.理解电感式传感器的工作原理、结构；
3.掌握电感式传感器的测量转换电路。
教学做一体，
1.明确任务；
2.引入相关知识；
3.讨论归纳；
4.实践操练；
5.总结改进。
能正确使用位置和位移传感器检测物体的位置、位移。
6-2超声波传感器的应用
具有对不同被测对象、不同工作环境选用不同的超声波传感器进行物位、位移的测量
1.掌握超声波传感器的工作原理、结构
2.掌握超声波传感器应用场合、使用及选用
3.掌握超声波传感器的测量转换电路
能利用实训台及相应模块进行位移测量。
7
光电传感器的应用
7-1光控报警电路的制作
1.具有对不同被测对象、不同工作环境选用不同的光电传感器进行物位、位移的测量
2.能够根据测量要求，结合各类光电元件特点，选择合适的型号，并能够熟悉光电传感器的基本电路。
1.掌握光电传感器的工作原理、结构
2.掌握光电传感器应用场合、使用及选用
3.掌握光电传感器的基本电路。
教学做一体，
6.明确任务；
7.引入相关知识；
8.讨论归纳；
9.实践操练；
10.总结改进。
设计与制作光控报警电路。
7-2声光控电路的制作
能够根据测量要求，选择合适的多种类型的传感器综合使用，并能够熟悉多种应用电路。
1.掌握多种传感器的综合应用知识；
2.掌握电路设计、分析的能力。
能设计制作声光控电路。
五、课程进程表
第×次
周次
学时
单元
标题
项目
编号
能/知
目标
师生活动
其它（含考核内容、方法）
1
1
2
1-1走进传感器世界
1-1
1.了解传感器的发展趋势
2.理解传感器的概念；
3.了解传感器的应用领域
结合生产、生活中的传感器简介传感器的概念、应用情况及发展趋势。
让学生对生活中接触的传感器进行说明，完成实训报告和课后书面作业。
2
1
2
1-2认识传感器
1-2
1.理解传感器的各个静态特性；
2.理解传感器的标定；
3.掌握灵敏度的计算。
完成书面作业和实验报告，完成设计
3
2
4
1-3测量基础知识
1-3
1.了解测量的概念；
2.理解测量方法及分类；
3.了解测量误差的概念；
4.掌握误差的分类及相对误差的计算。
结合电压测量介绍测量误差的类型及处理方法
完成书面作业和实验报告，完成设计
4
3
4
2-1湿度的测量—雨滴报警
2-1
1.理解湿敏传感器的工作原理、结构；
2.掌握湿敏传感器应用场合、使用及选用；
3.掌握湿敏传感器的测量转换电路。
介绍湿敏传感器的工作原理、类型、选用。
完成书面作业和实验报告，完成设计
5
4
4
2-2气体成分及浓度的测量
2-2
1.理解气敏传感器的工作原理、结构；
2.掌握气敏传感器应用场合、使用及选用；
3.掌握气敏传感器的测量转换电路。
介绍气敏传感器的工作原理、类型、选用。
完成书面作业和实验报告，完成设计
6
5
4
3-1热电阻、热敏电阻的应用
3-1
1.了解温度传感器的种类及选择；
2.掌握测温热电阻传感器的工作原理、应用场合、使用及选用；
3.了解温度监测系统组成，构建温度监测环节并安装调试成功；
4.初步具备自动检测系统故障处理能力。
测温热电阻传感器的工作原理、应用场合、使用及选用。
完成书面作业和实验报告，完成设计
7
6
4
3-2热电偶的应用
3-2
1.能对温度传感器进行分类
2.能根据使用的场合、测量的温度范围等选用合适的温度传感器；
3.掌握热电偶传感器的工作原理、应用场合、使用及选用
介绍热电偶的工作原理、冷端补偿、计算。
利用试验台进行热电偶测温实验。
完成书面作业和实验报告，完成设计
8
7
4
4-1重量的检测
4-1
1.理解电阻应变片的工作原理；
2.掌握测量电路的设计、适用场合、应变片粘贴方法等。
结合电子称进行电阻应变式传感器原理的讲解，电阻式传感器的分类；进行三种电桥电路的测试和比较。
完成书面作业和实验报告，完成设计
9
8
4
4-2压电传感器的应用
4-2
1.掌握压力传感器的选型知识；
2.理解压电式压力传感器的工作原理及应用；
4.掌握测量电路设计。
利用压电传感器制作振动传感器。
完成书面作业和实验报告，完成设计
10
9
4
5-1电容传感器的应用
5-1
1.理解电容式传感器的工作原理、结构；
2.掌握电容式传感器应用场合、使用及选用；
3.掌握电容式传感器的测量转换电路。
介绍电容传感器的工作原理、类型、测量电路、选用。
完成书面作业和实验报告，完成设计
11
10
4
5-2霍尔传感器的应用
5-2
1.理解霍尔传感器的工作原理、结构；
2.掌握霍尔传感器应用场合、使用及选用；
3.掌握霍尔传感器的测量转换电路。
介绍霍尔传感器的工作原理、类型、测量电路、选用；
能利用实验台使用霍尔及其测量电路制作液位仪。
完成书面作业和实验报告，完成设计
12
11
4
6-1电感传感器的应用
6-1
1.理解电感式传感器的工作原理、结构；
2.掌握电感式传感器应用场合、使用及选用；
3.掌握电感式传感器的测量转换电路。
介绍电感式传感器的工作原理、结构、测量转换电路、应用场合、使用及选用。
完成书面作业和实验报告，完成设计
13
12
4
6-2超声波传感器的应用
6-3
1.理解超声波元件的结构原理、类型及其典型应用；
2.掌握超声波传感器应用场合、使用及选用；
3.掌握超声波传感器的测量转换电路。
1.介绍超声波传感器的工作原理、参数、误差补偿。
2.超声波集成电路的类型、特性。
完成书面作业和实验报告，完成设计
14
13
4
7-1光控报警电路的制作
7-1
1.掌握多种传感器的综合应用知识。
2.掌握电路设计、分析的能力。
设计与制作声光控电路。
1.完成传感器的选用、电路设计、绘制，印制电路板的设计制作；电路的焊接调试。
2.完成项目设计书、答辩、考核。
15
14
4
7-2光电式传感器对物位和转速的检测（综合项目二选一）
7-2
1.理解光电、光栅传感器的工作原理、结构；
2.掌握光电、光栅传感器应用场合、使用及选用；
3.掌握光电、光栅传感器的测量转换电路。
设计制作近距离测物位测量报警电路。
完成书面作业和实验报告，完成设计
15
14
4
7-2声光控电路的设计与制作（综合项目二选一）
7-1
1.掌握多种传感器的综合应用知识；
2.掌握电路设计、分析的能力。
设计与制作声光控电路。
1.完成传感器的选用、电路设计、绘制，印制电路板的设计制作；电路的焊接调试。
2.完成项目设计书、答辩、考核。
六、第一节课梗概
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）
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，三大模块、15个子模块组成。
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。
4.测量误差、传感器及信号调理等基本概念介绍（60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。
10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信号调理的概念。
10分钟（5分钟让学生考虑和回答问题）
5.小结（10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。
七、考核方案
1．考核方式与内容
（1）平时考核:
由任课教师根据学生平时的出勤、课堂表现（学习态度）、工作质量（工作作风、设计报告、作品质量、技能操作质量）、现场表现（实训态度与现场管理）情况，在教学过程中加以评定。
（具体见下表）
学生成绩综合评定表
序号
考核项目
分值
考核内容
单项分值
1
学习态度
10
出勤率
5
实训态度与现场管理
5
2
合作能力
10
小组完成时间
5
小组完成质量
5
3
项目知识与能力
60
电路整体设计
10
元器件选用
10
系统调试
30
工单完成情况
10
4
答辩
20
对设计思路阐述
10
回答问题
10
（2）期末考试:
在期末以实操考试的形式进行考核。
序号
要求
比例
得分1
得分2
1
正确回答指定传感器的工作原理，类型等
20%
2
器件选用正确，位置合理，组装操作正确规范
20%
3
连线颜色、长短合理，符合规范。
20%
4
调试过程规范，实现项目所要求功能指标
30%
5
遵守考场纪律，尊重监考老师，爱惜赛场的设备和器材，保持工位的整洁，符合职业岗位的要求
10%
总计
2.考核项目与分值
课程总分为100分，其中平时考核占70分，期末考试占30分，以平时的过程考核为主。
要求学生在学完本课程后，再经过专门的实训，通过中级以上维修电工技能考证，直接引入社会评价。
八、教学材料（指教材或讲义、参考资料、所需仪器、设备、教学软件等）
1.主要教材
徐军，冯辉主编，《传感器技术基础与应用实训》第二版，电子工业出版社，2015
2.参考资料
（1）俞志根主编，《传感器与检测技术》，科学出版社，2007年；
（2）金发庆主编，《传感器技术与应用》，机械工业出版社，2006年。
（3）王煜东主编，《传感器及应用》，机械工业出版社，2006年；
（4）宋文绪主编，《自动检测技术》，机械工业出版社，2002年；
（5）贾伯年，俞 朴主编，《传感器技术》（修订版），东南大学出版社，2000；
（6）孙传友，孙小斌编，《感测技术》，电子工业出版社，2001。
3.参考网站
（1）传感器世界（）；
（2）全球传感器专业网站（http//:
）；
（3）浙大检测网（）。
4.教学仪器、设备
（1）传感器实训台（含仿真软件）
（2）面包板或万能板
（3）各类传感器实训模块
（4）各种类型传感器
（5）示波器
（6）万用表
（7）计算机
（8）电烙铁、镊子等工具
九、需要说明的其他问题
十、常用术语中英文对照
传感器：
sensor
测量：
measurement
误差：
error
绝对误差：
Absoluteerror
相对误差：
Relativeerror
灵敏度：
sensitivity
线性度：
linearity
电阻应变式传感器：
Resistancestrainsensor
电桥：
Wheatstone-bridge
应变效应：
straineffect
压电效应：
piezoelectriceffect
热电偶：
thermocouple
热电效应：
Thermoelectriceffect
热电阻：
Thermalresistance
热敏电阻：
thermistor
气敏传感器：
Gassensitivesensor
湿敏传感器：
Humiditysensor
露点：
Dewpoint
电容传感器：
Capacitancesensor
超声波：
ultrasonic
超声波传感器：
Ultrasonicsensor
差动结构：
Differentialstructure
电感传感器：
Inductancesensor
光电传感器：
Photoelectricsensor
光电效应：
Photoelectriceffect
光电池：
Photocell
光敏二极管：
Photosensitivediode
光敏三极管：
Photosensitivetriode
光敏电阻：
Photosensitiveresistance
霍尔传感器：
Hallsensor
霍尔效应：
Halleffect
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