2021版（第5至第8学期）-东莞城市学院智能制造学院

教学大纲

2021版（第5至第8学期）

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《传感器原理及应用》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2023-04-06 12:57:47浏览次数:329

《传感器原理及应用》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	专业基础课程		课程性质	理论	课程属性	必修
课程名称	传感器原理及应用			课程英文名称	principles and Applications of sensors
课程编码	F10ZB03E			适用专业	电子信息工程
考核方式	必修			先修课程	模拟电子技术、数字电子技术
总学时	48	学分		3	理论学时		36
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：12
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《传感器原理及应用》是电子信息工程专业的一门专业必修基础课程。传感器类似人体的感官，是所有控制系统的感知元件，是实现控制功能的物理基础，现在社会智能化的发展离不开传感器。本课程主要讲授传感器的基本概念及基本特性、各类传感器的转换原理和应用，结合实验的训练，巩固和加深知识点。激发学生主动性、创造性，培养学生兴趣。通过学习，使学生了解工程检测中常用传感器的结构、原理、特性、应用及发展方向；掌握常用传感器的工程设计方法和实验研究方法；在工作中能合理地选择和使用传感器。

三、课程教学目标

课程教学目标

支撑人才培养规格指标点

支撑人才培养规格

知

识

目

标

目标1：

掌握传感器的基本概念及基本特性、各类传感器的转换原理，掌握常见物理量的检测方法和传感器选型，为以后的学习、创新和科学研究工作打下扎实的理论和实践基础。

3-4：能够将相关知识和数学模型方法，用于解决电子信息领域工程问题之中。

3.工程知识

能

力

目

标

目标2：

能够利用传感器的基础知识，在电路系统的设计中，能够进行传感器的选型和使用，能够对工程数据，进行分析、得出有效结论。

4-1：具备应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，对电子信息的相关工程问题进行识别和表达的能力，能运用相关科学原理思考问题，识别和判断工程问题的关键环节、步骤和参数，并进行有效的分析，以获得可靠的结论。

6-2：能够针对电子信息相关工程问题设计研究方案，获取实验数据，并具备对实验结果进行分析、解释、信息综合，进而得到合理、有效结论的能力。

4.问题分析

6.应用研究能力

素

质

目

标

目标3：

掌握专业基础知识，了解我国专业技术的发展趋势，培养正确的人生观和价值观。

8-1：了解国情，理解社会主义核心价值观，具有良好的人文社会科学素养、社会责任感，以及正确的人生观、世界观、价值观。

8.职业规范

四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略

（一）理论教学

教学模块	学时	主要教学内容与策略	学习任务安排	支撑课程目标
传感器的概念、应用和基本特性	4	重点：传感器的组成、应用和发展趋势；传感器的静态特性和动态特性。难点：传感器的静态特性指标的计算和静态标定，动态特性的数学模型分析和动态标定思政元素：脚踏实地、切勿好高骛远，从基础学起，掌握问题分析的关键。教学方法与策略：线下教学。重点讲解，互动教学。	课前：预习课堂：做好笔记、提问课后：复习知识点，完成拓展作业	目标1
电阻应变式传感器	4	重点：电阻应变片的工作原理及主要特性；应变片测量电路；应变式传感器的应用。难点：电阻应变片的温度误差及补偿，电阻应变片传感器的测量电路及其应用。教学方法与策略：线下教学。案例推进，结合课本重点讲解电阻应变式传感器的应用。	课前：预习课堂：提问、做好笔记课后：布置课后习题	目标1 目标2 目标3
电感式与磁电式传感器	8	重点：自感传感器和差动变压器的结构、分类、工作原理、测量转换电路及其应用，电涡流传感器的原理和测量电路，电涡流传感器的应用，霍尔传感器的原理及应用。难点：自感传感器和差动变压器的工作原理、测量转换电路。趋肤效应。思政元素：日常的生活和工作中，安检是一项不可缺少的流程，在仪器下，一切都会露出本来的面目，教育学生做个遵纪守法的好公民。教学方法与策略：线下教学。案例推进，通过动画演示电感传感器的工作原理，给学生们初步的认识，结合课本，重点讲解原理和应用。	课前：预习课堂：提问、做好笔记课后：布置课后习题	目标1 目标2 目标3
电容式传感器	4	重点：电容式传感器的类型及它们的工作原理，电容式传感器的等效电路和测量电路，电容式传感器的应用。难点：电容式传感器的等效电路和测量电路，电容式传感器的应用。思政元素：通过讲述电容式指纹传感器，让学生了解我国手机的发展历程，以及目前国内芯片的状况，激发学生的爱国情怀和学习的动力。教学方法与策略：线下教学，案例推进，重点讲解，互动讨论。	课前：预习课堂：做好笔记、提问课后：布置课后习题，完成拓展练习	目标1 目标2 目标3
压电式传感器	6	重点：压电效应，压电材料，压电元件的等效电路及其测量电路；压电式传感器的应用。难点：压电效应，压电元件的等效电路及其测量电路。教学方法与策略：线下教学，案例推进，重点讲解，互动教学。	课前：预习课堂：提问、做好笔记课后：复习知识点，完成作业	目标1 目标2 目标3
光电传感器与波辐射式传感器	6	重点：光电效应和光电元件，光纤传感器。：微波传感器的应用，超声波传感器原理及其应用，难点：内光电效应和外光电效应，光纤的波导原理。热释电效应。思政元素：红外传感器则是主战坦克中热成像仪的关键部件，可保证全天候下的作战能力，让学生体会传感器在现代科技中的作用及重要性。教学方法与策略：线下教学，案例推进，互动讨论。分析光电传感器在具体电路的应用	课前：预习课堂：学生总结问题课后：复习知识点	目标1 目标2 目标3
热电式及化学式传感器	4	重点：热电阻和热敏电阻的温度特性；热电偶的热电效应及其工作定律。湿敏、气敏传感器的原理及应用。难点：热电偶的热电效应；热电偶基本定律。思政元素：温湿度传感器在我国农业发展中的应用，科技发展带给新农村的变化，增强学生的爱国情怀。教学方法与策略：线下教学。案例启发引导，互动讨论。	课前：预习课堂：学生总结问题课后：复习知识点，完成作业	目标1 目标3

（二）实践教学

实践类型	项目名称	学时	主要教学内容	项目类型	项目要求	支撑课程目标
实验	金属箔式应变片	2	重点：单臂、双臂、四臂全桥工作原理和性能难点：四臂全桥线路的连接思政元素：做学问不能一蹴而就，要循序渐进，经过长期的探索和追求，才能有所成就。	验证	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录和数据分析。	目标1 目标2 目标3
实验	差动变压器的性能测定	2	重点：当传感器随着被测物体移动时，连接线路引出差动输出，输出电势则反映出被测体的位移量。难点：基本电路的连接和测试。思政元素：通过实验明白“实践是检验真理的唯一标准”这一哲学道理。	验证	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告含有数据记录与分析。	目标1 目标2 目标3
实验	压电式传感器测振动实验	2	重点：压电式传感器测量振动的原理和方法难点：压电式传感器测量振动时线路的连接思政元素：要求学生具有认真、严谨、细致的科学态度及团队合作精神。	验证	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告含有数据记录与分析。	目标1 目标2 目标3
实验	电容式传感器的位移特性实验	2	重点：电容式传感器的结构和特性难点：转换电路得接线操作思政元素：要求学生具有认真、严谨、细致的科学态度及团队合作精神。	验证	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告含有数据记录与分析。	目标1 目标2 目标3
实验	霍尔式传感器位移特性	2	重点：霍尔式传感器原理及应用难点：霍尔效应及测量思政元素：科学的精神在于寻求事实、寻求真理	验证	2人一组，记录实验结果，按要求分别完成实验报告。	目标1 目标2 目标3
实验	光电转速传感器测速实验	2	重点：光电转速的原理和方法难点：光电传感器求转速得原理和测试接线方法	验证	实验2人一组，记录数据并完成实验报告。实验报告含有数据记录与分析。	目标1 目标2 目标3
	备注：项目类型填写验证、综合、设计、训练等。

五、学生学习成效评估方式及标准

考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中，学生的最终成绩是由平时成绩、实验成绩、期末考试等三个部分组成。

1.平时成绩（占总成绩的30%）：采用百分制。平时成绩分考勤（占20%）、课堂表现（占40%）、作业（占40%）三个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.考勤；2.课堂表现；3.作业

优秀

（90～100分）

1.考勤无迟到、缺勤。

2.认真听课、非常积极的参与课堂互动或提出有质量的问题交流。

3. 90％以上的习题解答正确。

良好

（80～89分）

1.迟到、缺勤占考勤记录的10%。

2.认真听课、较积极的参与课堂互动或课后交流。

3. 80％以上的习题解答正确。

中等

（70～79分）

1.迟到、缺勤占考勤记录的20%。

2.较认真听课、参与课堂互动或课后交流的主动性一般。

3. 70％以上的习题解答正确。

及格

（60～69分）

1.迟到、缺勤占考勤记录的30%。

2.听课认真程度一般，参与课堂互动主动性不够。

3. 60％以上的习题解答正确。

不及格

（60以下）

1.旷课超过4次。

2.听课认真程度一般，不参与课堂互动。

3.字迹模糊、卷面书写零乱；超过40％的习题解答不正确。

2.实验成绩（占总成绩的20%）：采用百分制。实验成绩分实验完成度（占50%）和实验报告（占50%）两个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.实验完成情况；2.实验报告

优秀

（90～100分）

1. 所有实验内容。

2. 实验报告书写工整，实验数据完整，有数据分析。

良好

（80～89分）

1. 完成所有实验内容。

2. 实验报告书写工整，实验数据完整，无数据分析。

中等

（70～79分）

1. 完成70%实验内容。

2. 实验报告书写工整，实验数据不全，无数据分析。

及格

（60～69分）

1. 完成60%实验内容。

2. 实验报告书写潦草，实验数据不全，无数据分析。

不及格

（60以下）

1. 完成60%以下实验内容。

2. 实验报告书写凌乱，无实验数据，无数据分析。

3.期末考试（占总成绩的50%）：采用百分制。期末考试的考核内容、题型和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	主要题型	支撑目标	分值
传感器的基本概念和特性	传感器的定义和组成、传感器的分类和应用；传感器静态特性、动态特性的主要技术指标。	填空题选择题简答题	目标1 目标2	12
电阻应变式传感器	电阻应变效应，电阻应变片的温度误差及补偿，电阻应变片传感器的测量电路及其应用。	填空题分析题简答题计算题	目标1目标2 目标3	18
电感式传感器	电感式传感器的分类，差动式电感传感器和差动变压器式传感器工作原理，电涡流传感器的特点和应用，霍尔传感器的原理和应用。	填空题选择题分析题计算题	目标1目标2 目标3	16
电容式传感器	电容式传感器的工作原理和类型，电容式传感器的应用。	填空题选择题分析题计算题	目标1 目标2 目标3	18
压电式传感器	压电效应、逆压电效应及压电材料，压电传感器的测量电路及其应用。	填空题选择题简答题计算题	目标1目标2 目标3	16
光电式传感器与波辐射式传感器	内光电效应和外光电效应，光电器件，波辐射式传感器。	填空题选择题简答题	目标1目标2	10
热电式传感器	热电效应，热电阻效应，热电偶的基本工作定律	填空题选择题简答题	目标1目标2	10

六、教学安排及要求

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：讲师学历（位）：硕士研究生其他：具有硕士研究生及以上学历的高级工程师或讲师
2	授课地点	√教室 √实验室 □室外场地 □其他：
3	学生辅导	线上方式及时间安排：建立企业微信群，随时与学生沟通线下地点及时间安排：根据上课时间安排每周一次线下答疑

七、选用教材

[1] 肖慧荣. 传感器原理及应用；项目实例型[M]. 北京:机械工业出版社，2020年5月

[2] 姜香菊. 传感器原理及应用（第2版）[M]. 北京: 机械工业出版社，2020年6月

八、参考资料

[1] 张洪润邓洪敏郭竞谦. 传感器原理与应用（第2版）[M]. 北京: 清华大学出版社，2021年12月

[2] 卜乐平.传感器与检测技术 [M]. 北京:清华大学出版社，2021年9月

[3] 梁森，传感器与检测技术项目教程[M]. 北京:机械工业出版社，2017年7月

网络资料

[1] 传感器技术_中国大学MOOC(慕课) (icourse163.org)

执笔人：张惠敏

参与人：唐志辉、龙允聪

系（教研室）主任：曹丽娟

学院（部）审核人：连元宏