《感測器技術與應用》教學大綱
英文名稱：technology of sensor
學分：3學分學時：48學時理論學時：42學時實驗學時：6學時
教學物件：電信專業本科生
先修課程：高等數學、大學物理、電路分析基礎
教學目的：
通過學習本門課程，使學生理解感測器的基礎知識和各種傳統感測器的基本原理，初步掌握感測器系統設計原理，對感測器的發展和現狀有初步了解，了解現代新型感測器的型別和工作方式、原理。使學生初步掌握感測器系統的應用、開發的綜合技術。
教學要求：
本課程的教學側重於對傳統感測器的工作原理、特性的理解，對感測器的技術引數要會求取。對於常用感測器的測量電路要會計算；掌握感測器誤差及誤差補償的相關技術。初步了解近代感測器技術及其工作原理。
教學內容：
緒論（1學時）
1、 感測器的作用
2、 感測器及感測技術
3、 感測器的組成
4、 感測器的分類
5、 感測器的發展新趨勢
基本要求：
初步了解感測器的概念和結構方式及感測器技術的作用和前景。
重點: 感測器的概念與組成。
難點: 感測器的組成。
第一章感測器的一般特性（3學時）
1、 感測器的靜態特性
線性度、靈敏度、精確度、最小檢測量和分辨力、重複性、零點漂移、溫漂
2、 感測器的動態特性
動態特性的一般數學模型、傳遞函式、感測器的動態響應及其動態特性指標
基本要求：
初步了解感測器的靜態特性和動態特性，掌握基本概念
重點：感測器的動、靜態特性
難點：感測器的動態特性
第二章應變式感測器（6學時）
1、 金屬應變片式感測器
金屬絲式應變片、金屬箔式應變片、測量電路、應變式感測器
2、 壓阻式感測器
壓阻效應、晶向和晶面的表示方法、壓阻係數及固態壓阻器件
基本要求：
掌握應變式感測器的工作原理，了解壓阻感測器的基本工作原理
重點：應變式感測器的基本工作原理、測量電路、溫度誤差及其補償，壓阻效應
難點：應變式感測器的測量電路，結晶體的晶向和晶面的表示方法及壓阻係數的概念，固態壓阻器件
第三章電容式感測器（6 學時）
1、 電容式感測器的工作原理
變面積型、變介質型、變極距型
2、 電容式感測器測量電路
等效電路、測量電路
3、 電容式感測器的誤差分析
溫度對結構尺寸的影響、電容電場的邊緣效應、寄生與分布電容的影響
4、 電容式感測器的應用
電容式差壓變送器、電容式測微儀、電容式液位計
基本要求：
掌握電容式感測器的分類、結構和工作原理、測量電路，電容式感測器的應用。
重點：電容式感測器的原理、各種測量電路和應用
難點：掌握幾種測量電路，電容式感測器的誤差分析和電容式感測器的應用
第四章電感式感測器（6學時）
1、 自感式感測器
氣隙型電感感測器的工作原理和特性分析、螺管型感測器、電感線圈的等效電路、測量電路
2、 互感式感測器（差動變壓器）
結構原理和等效電路、變換特徵、誤差因素分析、測量電路及其應用
3、 電渦流式感測器
結構和工作原理、等效電路、線圈形狀、尺寸對效能的影響、測量電路及其應用
基本要求：
掌握氣隙型電感感測器的工作原理和電感線圈的等效電路、測量電路，互感式感測器的結構原理和等效電路，電渦流感測器的結構和工作原理、等效電路、測量電路及其應用，了解螺管型感測器、互感式感測器的變換特徵、誤差因素分析。
重點：氣隙型電感感測器的工作原理和電感線圈的等效電路，互感式感測器的結構原理，電渦流感測器的結構和工作原理。
難點：自感式、互感式、電渦流式、感測器的原理和測量電路及其誤差。
第五章數字式感測器（3學時）
1、 馬盤式感測器
工作原理、碼制和馬盤、二進位製碼與迴圈碼的轉換、應用
2、 光柵感測器
光柵感測器的結構原理、莫爾條紋形成的原理和特點、光柵常用的電路、辨向原理、細分技術
基本要求：
掌握光柵感測器的結構原理，了解馬盤式感測器的工作原理和莫爾條紋的原理特點，辨向原理和細分技術。
重點： 光柵感測器的結構原理
難點： 馬盤式感測器工作原理、碼制和馬盤、二進位製碼與迴圈碼的轉換，莫爾條紋形成的原理和特點、光柵常用的電路、辨向原理、細分技術
第六章熱電式感測器（6學時）
1、 熱電偶
熱電效應，熱電偶基本定律，常用熱電偶及結構，熱電偶冷端溫度補償
2、 熱電阻
常用熱電阻，熱電阻測溫線路，熱電阻特點
3、 整合溫度感測器
4、 熱敏電阻
熱敏電阻的結構和材料、基本引數、主要特性、熱敏電阻的測溫電路、熱敏電阻的應用
基本要求：
掌握熱電效應，熱電偶基本定律，常用的熱電阻，熱敏電阻的結構和材料、基本引數、主要特性和應用。了解熱電阻測溫線路，整合溫度感測器和熱敏電阻的測溫電路
重點：熱電效應，熱電偶基本定律，常用的熱電阻，熱敏電阻的結構和材料、基本引數、主要特性和應用
難點：熱電效應，熱電偶基本定律，整合溫度感測器
第七章固態感測器（7學時）
1、 磁敏感測器
霍爾元件、磁敏二極體和磁敏三極體
2、 光敏感測器
光電效應、光敏電阻、光電池、光敏二極體和光敏三極體、光電感測器的型別和應用
3、 電荷耦合器件
電荷耦合器件的結構與工作原理、ccd影象感測器、ccd影象感測器的特性引數、光電陣列器件在檢測中的應用
4、 氣體感測器
接觸燃燒式氣體感測器、半導體氣體感測器、氧化鋯氧氣感測器、其他感測器的應用
5、 濕度感測器
濕度表示方法、濕度感測器的主要引數、電解質濕度感測器、陶瓷濕度感測器、高分子濕度感測器
基本要求：
掌握霍爾效應、光電效應、光敏電阻、光電池的基本原理和電荷耦合器件的結構與工作原理，了解幾種氣體感測器和濕度感測器的原理和應用，ccd影象感測器、ccd影象感測器的特性引數、光電陣列器件在檢測中的應用
重點：霍爾效應、光電效應、光敏電阻、光電池的基本原理
難點：霍爾效應、光電效應、光電池的基本原理，電荷耦合器件的結構與工作原理、ccd影象感測器、ccd影象感測器的特性引數，幾種氣體感測器和濕度感測器的原理
第八章光導纖維式感測器（4學時）
1、 光導纖維導光的基本原理
斯乃爾定理，光纖結構
2、 光纖感測器結構原理和分類
光纖感測器結構原理，光纖感測器分類
3、 光纖感測器的主要元器件
光纖、光源、檢測器
4、 光纖感測器的應用
溫度的檢測，壓力的檢測，液位流量流速的檢測
基本要求：
掌握光導纖維導光的基本原理，光纖感測器結構原理和分類，光纖感測器的主要元器件，了解光纖感測器的應用
重點：掌握光導纖維導光的基本原理，光纖感測器結構原理和分類
難點：理解光纖感測器結構原理，光纖感測器對溫度的檢、壓力的檢測和液位流量流速的檢測
實驗專案：
實驗一：直流全橋的應用――電子秤實驗（2學時綜合
基本要求：
利用金屬應變計結合輸出電橋特性自行設計一電子稱。
重點：根據應變計特性設計使其輸出滿足一定的分辨力和線性度要求。
難點：合理調整放大電路的放大倍數；輸出的調零方法。
實驗二：電容式感測器的位移特性實驗（2學時驗證
基本要求：
電容式感測器的結構與測量原理，轉換電路的實現，誤差主要**，測位移的實現原理與優點。
重點：電容式感測器的結構與測量原理
實驗三：直流激勵時霍爾式感測器位移特性實驗（2學時驗證
基本要求：
霍爾元件特性與結構特點，調零方法。
重點：霍爾元件特性與結構特點，誤差原因。
參考教材：
1、賈伯年主編，《感測器技術》，2000
2、王洪業編著，《感測器技術》，湖南科學出版社，1985
3、徐同舉編著，《新型感測器基礎》，機械工業出版社，1987
4、何偉仁、王恆、宋增福編著，《感測器新技術》，中國計量出版社，1989
執筆人：權義萍
感測器知識
稱重感測器實際上是一種將質量訊號轉變為可測量的電訊號輸出的裝置。用感測器茵先要考慮感測器所處的實際工作環境，這點對正確選用稱重感測器至關重要，它關係到感測器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。在稱重感測器主要技術指標的基本概念和評價方法上，新舊國標有質的差異 傳統概念上...
感測器簡介
科技名詞定義 中文名稱 感測器英文名稱 sensor measuring element transducer 定義1 能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用輸出訊號的器件或裝置。所屬學科 機械工程 一級學科 感測器 二級學科 感測器一般名詞 學科 定義2 接受物理或化學變數 輸入變數 形式的...
感測器複習
感測器原理與應用 習題訓練1 一填空1.通常感測器由 敏感元件 轉換元件 基本轉換電路 三部分組成，是能把外界 非電量 轉換成 電量 的器件和裝置。2.金屬絲在外力作用下發生機械形變時它的電阻值將發生變化，這種現象稱 應變 效應 半導體或固體受到作用力後電阻率要發生變化，這種現象稱 壓阻 效應。直線...