1、湖南科技經貿職業學院課 程 教 案課程名稱： 傳感器原理與應用 任課教師： 閆德鑫 所屬系部： 電氣信息工程學院 教學班級： 2013電子、通信、自動化 教學時間： 2014學年下學期 課程基本信息課程名稱傳感器原理及應用課程代碼總計：64 學時講課： 32 學時 實驗：32 學時課程設計：2 周學 分類別必修課（） 選修課（ ） 理論課（ ） 實驗課（ ）任課教師閆德鑫職稱助教授課對象專業班級： 2013電子、自動化、通信 共 3個班課程簡介（不超過1000字）一、課程性質 ：傳感器原理及應用是自動化專業、機械制造的一門具有自身的體系，是實踐性很強的課程。課程的任務是使應考者獲得各種信息、解

2、決工程、生產及科研中遇到的各種具體的檢測問題，掌握合理選擇和善于應用各種傳感器原理及傳感技術，培養學生分析問題和解決問題的能力，為以后深入學習相關后續課程，以及工程檢測的應用打好基礎。實驗是教學的重要環節之一，通過實驗可以鞏固和豐富已學過的理論知識，發現和探討新的問題、掌握實驗方法、培養操作技能，增強動手能力，縮短書本知識和實際的距離。傳感器技術是生產過程中檢測、監測各種物理量的方法和手段，通過實驗可對各種不同的傳感器及測量電路原理和組成有直觀的感性認識。二、課程目標與要求：通過本課程的學習，應考者應達到以下要求：本課程介紹多種傳感器，以論述常見的、應用廣泛的傳感器，它們是電阻應變式、電感式、

3、電容式、壓電式、磁電式、熱電式和光電式等傳感器；第九章至十三章章介紹國內外近年來研制與開發新型傳感器，它們是氣敏、濕敏、超聲波、核輻射、數字式等傳感器，因此，第二章至第八章里的傳感器是重點要掌握的。后面章節作為了解。基本教材和主要參考資料傳感器技術與應用樊尚春主編 北京航空航天大學出版社出版傳感器原理及應用，唐賢遠 編著，成都電子科技大學出版社自動檢測技術，吳訓一 編著，機械工業出版社傳感器技術手冊，袁希光主編，國防工業出版社出版湖南科技經貿職業學院每章備課首頁章 名 稱第一章傳感器概述教 的學 要目 求1掌握傳感器的基本概念2掌握傳感器的組成框圖（p2，圖1-1）。3掌握傳感器的靜態性能和動

4、態性能。4了解傳感器的課程性質和課程任務。5了解傳感器的作用地位、分類和發展趨勢。內容提要1.1傳感器的定義及分類1.2傳感器的作用與地位1.3傳感器技術的發展動向1.4傳感器的特性與標定重 難點 點重 點:傳感器的概念、組成以及傳感器的特性難 點:傳感器的特性課 時 分 布 表節（單元）內 容課 時1.1傳感器的定義及分類1.2傳感器的作用與地位1.3傳感器技術的發展動向21.4傳感器的特性與標定2作業布置：輔導安排：1次 湖南科技經貿職業學院課程授課教案授課內容1.1傳感器的定義及分類1.2傳感器的作用與地位1.3傳感器技術的發展動向1.4傳感器的特性與標定教學目的與要求分析問題并能利用已

5、學知識解決實際問題的能力掌握傳感器的基本概念、組成及特性了解傳感器的作用地位以及發展趨勢重點難點傳感器的定義、組成和特性參考資料傳感器技術與應用樊尚春主編 北京航空航天大學出版社出版傳感器原理及應用，唐賢遠 編著，成都電子科技大學出版社自動檢測技術，吳訓一 編著，機械工業出版社傳感器技術手冊，袁希光主編，國防工業出版社出版教學方法案例教學、講述法、引導法、討論法教學手段案例教學、講述法、引導法、討論法教學過程教學手段方法設計1 傳感器定義、組成、分類及作用地位新技術革命的到來，世界已經開始進入信息時代。傳感器是構成現代信息技術的三大支柱（傳感器技術、通信技術、計算機技術）之一，相當與人類的“感

6、官” 。例一：糧倉溫度、濕度檢測例二：日常生活中的電冰箱、洗衣機、電飯煲、音像設備、電動自行車、空調器、照相機、電熱水器、報警器等家用電器都安裝了傳感器；例三：感溫、 感煙火災報警器一 傳感器的定義傳感器是一種能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件和裝置。二 傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉換元件、基本電路三部分組成如圖1-2所示圖1-2傳感器結構圖三 傳感器的分類 a） 按傳感器輸入物理量分類可分為加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、負荷傳感器、扭矩傳感器、溫度傳感器、氣敏傳感器等。b）按傳感器工作原理分類 可分為電阻應變式、電感式、壓電式、電容式、渦流

7、式、光電式、電磁式、熱電式等。c） 按傳感器的輸出信號性質分類可分為模擬式傳感器、數字式傳感器。d） 按能量的傳遞方式分類從能量的觀點看，所有傳感器可分類為有源傳感器與無源傳感器兩大類四 傳感器的作用地位2 傳感器現狀和國內外傳感器發展趨勢一 傳感器現狀二 傳感器的發展方向 1.向高精度發展2.向高可靠性、寬溫度范圍發展3.向微型化發展4.向微功耗及無源化發展5.向智能化數字化發展3 傳感器的特性與技術指標傳感器一般要變換各種信息量為電量，描述這種變換的輸入與輸出關系表達了傳感器的基本特性。對不同的輸入信號，輸出特性是不同的，對快變信號與慢變信號，由于受傳感器內部儲能元件（電感、電容、質量塊、

8、彈簧等）的影響，反應大不相同。快變信號要考慮輸出的動態特性，即隨時間變化的特性；慢變信號要研究靜態特性，即不隨時間變化的特性。一 傳感器靜態特性當輸入量（X）為靜態（常量）或變化緩慢的信號時（如溫度、壓力），傳感器的靜輸入輸出關系稱靜態特性。1.線性度2靈敏度 3遲滯 4重復性 二 傳感器動態特性傳感器的動態特性是指傳感器的輸出對隨時間變化的輸入量的響應特性。例如用階躍函數作為輸入來研究其動態特性，這種方法稱為階躍響應法。用正弦函數做輸出來研究其動態特性，稱為頻率響應。1 瞬態響應傳感器的瞬態響應是時間響應，下面以單位階躍響應來評價傳感器的動態性能指標。一階傳感器的單位階躍響應其響應通式為：一階傳感器的傳遞函數為：一階傳感器的單位階躍響應信號為： 時間常數越小響應曲線越接近輸入階躍曲線，因此值是一階傳感器重要的性能參數。二階傳感器的單位階躍響應二階傳感器的單位階躍響應通式為：二階傳感器的傳遞函數：傳感器輸出的拉氏變換：二階傳感器對階躍信號的響應在很大程度上取決與阻尼比和固有頻率，越高。傳感器響應越快。一般取0.7-0.8。瞬態響應特性指標】1）上升時間tr： 輸出由穩態值的10%變化到穩態值的90%所用的時間。2）響應時間ts： 系統從階躍輸入開始到輸出值進入穩態值所規定的范圍內所需要的時間。3）峰值時間tp： 階躍響應曲線達到第一個峰值所需時間。4）超調量 ： 傳感器輸出超過