个人介绍
传感器与检测技术

主讲教师:林雪梅

教师团队:共8

  • 林雪梅
  • 张艳
  • 陈美美
  • 邱建英
  • 何小兵
  • 张智军
  • 张文辉
  • 黄晟
学校: 广东松山职业技术学院
开课院系: 电气工程系
开课专业: 自动化
课程英文名称: Auto-Measurement technology
课时: 52
《传感器与检测技术》课程内容
1、本课程的性质和特点
《传感器与检测技术》是一门学科交叉内容综合的课程,要成为一个优秀的自动检测工程技术人员,必须具有扎实的理论基础和多方面的综合知识。所以本课程既强调对传感器理论原理的掌握,又要求学生有一定的工程设计实践能力,通过本课程的学习,使学生掌握常用传感器的工作原理、输入输出特性、误差分析方法、测量电路以及基本的工程设计方法。要求掌握其基本工作原理和误差分析方法,能合理地选择和使用传感器,使学生建立完整的传感技术的整体概念。本课程对学生学习相关技术基础和专业课程起到承前启后的作用,具有提高学生对相关专业理论的认知能力、增强学生对专业技术工作适应能力和开发创新能力的作用。
2、本课程的基本要求
     本课程共分为十个模块。着重介绍工业、科研、生活中常用传感器的工作原理、测量转换电路及传感器的应用。各模块的重点放在传感器的选型、测量数据分析等解决实际问题的基本技能上。通过对本课程的学习,要求应考者对自动检测技术有一个全面和正确的了解。应考者具体应达到以下要求:
    1)了解各种传感器在工业、生产、科研等过程中的重要地位与作用;
    2)理解并掌握各种传感器的基本原理以及传感器的选型、调试、数据分析的基本方法;
    3)具有解决自动控制方面信号的采集和处理能力,具有系统的设计和应用能力。
本课程期末考核满分为100分,通过分数为60分,其中平时成绩占20%,实验成绩占20%,期末考试成绩占60%。
3、本课程与相关课程的联系 
本课程的前导课程有《电路》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》,后续课程是《单片机原理及应用》和《自动检测技术实训》等课程。

二、课程内容与考核目标 
模块一  检测技术的基本概念
     (一)课程内容
     本模块主要介绍测量的基本概念、测量方法、误差分类、测量结果的数据统计处理,以及传感器的基本特性等内容,是检测与转换技术的理论基础。
    (二)学习要求
     通过本模块的学习,了解测量的基本概念及测量方法,掌握测量误差及分类,了解测量结果的数据统计及处理,掌握传感器及其基本特性。
    (三)考核知识点和考核要求
    1、了解:测量的基本概念及测量方法,测量结果的数据统计及处理,
    2、掌握:测量误差及分类,传感器及其基本特性。
    3、熟练掌握:绝对误差和相对误差的计算,仪表的精度等级。
    
        
   模块二  电阻式传感器
    (一)课程内容
    本模块介绍了电位器、电阻应变片、测温热电阻、气敏电阻及湿敏热电阻的测量原理和应用场合,以及如何利用电阻式传感器进行应变、力、荷重、加速度、压力、湿度、气体成份及浓度等物理量的测量,并介绍了测量转换电路及应用。
    (二)学习要求
    理解并掌握电阻应变片式传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量原理,掌握测量与转换电路以及上述传感器的应用。
    (三)考核知识点和考核要求
    1、了解:电阻应变片式传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的基本结构和特点。
    2、掌握:电阻应变片式传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量原理。
    3、熟练掌握:电阻应变片式传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量方法和应用。
    
   模块三  电感式传感器
    (一)课程内容
    本模块介绍自感式传感器、差动变压器式传感器的工作原理、电涡流式传感器的工作原理、测量电路,以及电涡流传感器在位移测量、转速测量、厚度测量、探伤和接近开关等方面的应用。
    (二)学习要求
    掌握自感式传感器种类、测量原理和转换电路,掌握差动变压器式传感器的工作原理、主要性能和测量电路,从而了解电感式传感器在工业自动化检测中的应用。了解电涡流式传感器的工作原理、结构及特性,掌握电涡流式传感器的测量转换电路,在工业自动检测技术中能利用电涡流传感器进行位移测量、转速测量、厚度测量、探伤和接近开关等方面的应用。
    (三)考核知识点和考核要求
    1、了解:自感式传感器种类和电感式传感器在工业自动化检测中的应用及电涡流式传感器的工作原理、结构及特性。
    2、掌握:自感式传感器的测量原理和转换电路,差动变压器式传感器的工作原理、主要性能和测量电路。电涡流式传感器的测量转换电路。
     3、熟练掌握:电涡流传感器在位移测量、转速测量、厚度测量、探伤和接近开关等方面的应用。
    
 模块四  电容式传感器
    (一)课程内容
    电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感器元件,通过它将被测物理量转换为电容,在经过转换电路转换为电压、电流、频率。本章介绍了电容式传感器的测量原理、测量转换电路、以及电容式传感器的应用。
    (二)学习要求
    通过本模块的学习,了解电容式传感器的工作原理、结构形式和应用特点。掌握电容式传感器的测量与转换电路,在工业自动检测技术中能利用电容式传感器进行振动、压力、位移、流量等物理量的测量和电容式接近开关等方面的应用。
    (三)考核知识点和考核要求
   1、了解:电容式传感器的工作原理、结构形式和应用特点。
   2、掌握:掌握电容式传感器的测量与转换电路,以及电容式传感器在振动、压力、位移、流量等物理量的测量和电容式接近开关等方面的应用。
    
模块五 霍尔传感器
    (一)课程内容
    本模块介绍了霍尔元件的结构及工作原理、霍尔元件的特性参数、霍尔集成电路、霍尔传感器的应用。
    (二)学习要求
    通过本章的学习,了解霍尔效应、霍尔元件和霍尔元件的特性参数,了解霍尔集成电路,掌握霍尔传感器的应用。
    (三)考核知识点和考核要求
    1、了解:霍尔效应、霍尔元件和霍尔元件的特性参数,霍尔集成电路。
    2、掌握:霍尔传感器的应用。

  模块六  压电式传感器
    (一)课程内容
    压电式传感器是以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下 电介质表面产生电荷,从而实现非电量电测的目的。本模块介绍了压电式传感器的工作原理及超声波的物理特性,测量与转换电路,压电式传感器的结构与材料,以及压电式传感器的应用,并着重分析了超声波在检测中的一些应用,简单介绍无损探伤。
    (二)学习要求
    通过本模块的学习,理解压电效应现象,了解石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料的压电效应,掌握压电式传感器的工作原理、测量与转换电路、以及压电式传感器的应用。
    (三)考核知识点和考核要求
    1、了解:压电效应现象,石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料的压电效应,压电材料的应用特点。
    2、掌握:压电式传感器测量转换电路及应用及掌握超声波传感器的应用和无损探伤。。      

  模块七  温度传感器
    (一)课程内容
    本模块介绍了温度测量的基本概念,热电阻传感器、热敏电阻、热电偶传感器、AD590、DS18B20等温度传感器的工作原理及温度传感器的应用。
    (二)学习要求
    通过本模块的学习,了解温度测量的基本概念和温度传感器的工作原理,掌握热电偶传感器在工业温度测量中的重要作用。理解热电效应和热电偶传感器测温原理。
    (三)考核知识点和考核要求
    1、了解:温度测量的基本概念和温度传感器的工作原理。
    2、掌握:温度传感器的种类及结构。
    3、熟练掌握:温度传感器的应用。
    
  模块八   光电传感器
   (一)课程内容
    光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器,本模块介绍了光电效应、光电元件的结构和工作原理及特性,着重介绍了光电传感器的各种应用。
    (二)学习要求
    通过本模块的学习,了解光电效应和光电效应的分类,掌握光电元件的结构和工作原理及特性,理解光电元件的基本应用电路,掌握光电传感器的各种应用。
    (三)考核知识点和考核要求
    1、了解:光电效应和光电效应的分类。
    2、掌握:各种光电元件的结构和工作原理及基本应用电路。
    3、熟练掌握:光电传感器的各种应用。
    
  模块九  数字式位置传感器
    (一)课程内容
    数字式位置传感器在先进制造系统、数控机车等场合得到广泛应用,本章从结构、原理、应用等方面介绍了几种常用的数字式位置传感器,讨论了位置测量的方式,着重介绍了数字式角编码器、光栅传感器,它们均能直接给出数字脉冲信号,既具有很高的精度,又可以测量很大的位移量。
    (二)学习要求
    通过本模块的学习,了解位置测量的方式,认识到数字式位置传感器在先进制造系统中的重要作用。理解数字式角编码器、光栅传感器测量原理,掌握数字式角编码器、光栅传感器的应用。
    (三)考核知识点和考核要求
    1、了解:位置测量的方式。
    2、掌握:数字式角编码器、光栅传感器测量原理和应用。
    
      
 模块十   检测技术的综合应用
    (一)课程内容
    本模块介绍了现代检测系统的基本结构,简单介绍了传感器的综合应用。
    (二)学习要求
    通过本模块的学习,了解传感器的综合应用。
    (三)考核知识点和考核要求
    本章仅作知识性了解,不作考试要求。

三、关于试卷结构及考试的有关说明
1、本大纲各单元所规定的考核要求中各知识点都是考试的内容,试题覆盖到单元,适当突出重点单元模块,加大重点内容的覆盖密度。
2、命题不应有超出大纲中考核知识点范围的试题,考核目标不得高于大纲中所规定的相应最高能力层次要求。
3、试题的难度可分为:容易,中等偏易,中等偏难,难;其所在试卷中所占分数比例大致为:40%,30%,20%,10%。
4、试题题型有:选择题(单选或多选)、填空题、判断题、计算题、综合分析题。
5、考试方式及时间:笔试、闭卷,时间为120分钟。
成绩评定:百分制。本课程期末考核满分为100分,通过分数为60分,各教学环节占总分的比例:实验、作业及平时测验:40%,期末考:60%.
教师团队

林雪梅

职称:讲师

单位:广东松山职业技术学院

部门:电气工程系

职位:教研室副主任

张艳

职称:教师

部门:电气工程学院

陈美美

职称:教师

部门:电气工程学院

邱建英

职称:教师

部门:电气工程学院

何小兵

职称:教师

部门:电气工程学院

张智军

职称:高级实验师

单位:广东松山职业技术学院

部门:电气工程系

职位:电气系办公室主任

张文辉

职称:技师

单位:广东松山职业技术学院

部门:电气工程系

职位:教师

黄晟

职称:教师

部门:电气工程学院

教学方法

《传感器与检测技术》教学方法

1多媒体演示结合网络教学 
  该课程工程实践性较强,为了更形象生动的讲清楚各种传感器的工作原理,在多媒体课件中引入了大量的动画、图片、视频等多媒体素材,同时利用网络让学生了解各种传感器的生产厂家、性能指标、安装注意事项、具体应用实例等。避免大量的理论阐述,利用逼真动画及网络上实际应用的例子吸引学生注意力,提高学生们的学习兴趣。 
2启发探讨教学 
  传统的灌输式教学方式已很难激发学生学习热情,故在授课过程中教师应积极转变角色,由知识的灌输者变为引导者,即每种传感器演示结束后,设置了几个实际现场将遇到的问题,先让学生依据教材去思考,再由教师和学生一起探讨问题的解决方案,然后教师提出重点问题,学生作答,在一问一答的过程中完成理论难点和重点的学习。另外也可让学生利用课余时间自主学习后,在课堂上分成若干小组进行讨论,最后提交相应报告。这样可充分发挥学生的主观能动性,活跃课堂气氛。 
3教学内容进行模块化整合 
  将教学内容主要分为3个模块,其内容层次清晰,重点突出,并且有机的结合在一起,形成了一个完整的体系。 
(1)检测技术模块,包括检测技术的基础知识,智能检测技术等内容。将传统检测技术和现代检测技术相比较,从而拓宽学生的视野。(2)传统传感器模块,包括典型传感器的工作原理、特性分析和测量电路及其信息处理。以掌握理论,强调应用为教学重点。(3)新型传感器模块,包括数字化传感器、固态图像传感器等内容,这部分内容的讲授旨在让学生了解新型传感器在各个领域中的典型应用以及传感器技术的最新发展和应用进展。 
4实践教学环节改革 
  自动检测技术是一门应用技术学科,具有很强的实践性,因此实践环节是该课程的重中之重。针对课程特点,实践环节改革思路如下: 
(1)利用网络资源进行辅助教学,学生可以在进行实验前了解本课程的实验教学环境、实验教学大纲、所开设的实验项目、基本仪器使用说明等,为实验作好准备,同时也提供一个相互交流的平台;利用课程相关的国内外网站的网址,如中国工控网以及各种传感器生产厂家的网址等,让同学们浏览、查阅。了解各种传感器的性能指标和选择、安装、使用过程中应注意的问题。

(2)减少验证性实验,增加设计性、综合性实验,增加学生自主设计实验;如:利用一些简单的元器件,让学生自己搭接电路实现功能的创新性实验。利用Arduino软件让学生自己设计红外报警电路、温度检测电路等实用电路。

实践创新产品及学生作品

创新电子实验平台

b

本产品是本项目组研发的一个小型的传感器学习实验台,是结合了面包板插接及调试方便的优点及PCB板电子元器件相对固定的连接优点设计出来,还具备了操作简单,显示直观,方便检测,便于移动,设备齐全等功能。

特点如下:

1、灵活性强:实验传感器模块采用可以灵活更换的方式配接相应芯片完成实验功能 ,满足实验需求。

2、实验面板采用加厚优质敷铜线路板,材料获取途径广,性价比高。

3、综合性强:根据不同的实验功能,还可以完成模拟电子技术实验、数字电子技术类的实验。

4、保护功能完善:提供的所有电源短路软截止保护功能,故障消除自恢复。所有的直流稳压电源都具有过载告警功能,故障消除自恢复。

5、自制实验电路板:结合面包板插接及调试方便的优点及PCB板电子元器件相对固定的连接方式设计而成,构思巧妙,实用性强。

6、设计性强:能自主完成传感器各种设计性实验。


下面作品为自动检测技术综合实验项目-酒精传感器浓度测试小制作。


结题验收

   

                        

                     

   

             

 

                      

  

参考教材

《自动检测技术》2018.01 21世纪应用型人才培养”十三五规划教材 主编:林雪梅 张智军


获奖情况


教学相关成果




课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 传感器的基本概念
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1.2 测量方法
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1.3 误差的概念
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1.4 检测系统的基本特性
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1.5 传感器的选用原则
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2.1 应变式传感器
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2.2 压阻式传感器
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2.3 气敏传感器、湿敏传感器
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2.4 酒精传感器性能实验
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3.1 自感式传感器
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3.2 互感式传感器
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3.3 电涡流传感器
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3.4 接近开关
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3.5 电涡流传感器性能实验
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4.1 电容式传感器的工作原理
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4.2 电容式传感器的测量转换电路
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4.3 电容式传感器的应用
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4.4 电容式接近开关
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5.1 霍尔元件的工作原理
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5.2 霍尔集成电路
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5.3 霍尔传感器的应用
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6.1 压电效应
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6.2 压电传感器测量电路
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6.3 压电传感器应用
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6.4 超声波传感器
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7.1 热电阻
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7.2 热敏电阻
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7.3 集成温度传感器
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7.4 热电偶
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7.5 温度传感器性能实验
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8.1 光电效应
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8.2 光电传感器的应用
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8.3 光电开关
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8.4 光电传感器性能实验
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8.5 红外传感器性能实验
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9.1 光栅传感器
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9.2 光电编码器
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10.1 高炉炼铁自动检测与控制
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10.2 传感器在汽车中的应用
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10.3 传感器在全自动洗衣机中的应用
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10.4 传感器在电冰箱中的应用
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