現代傳感器原理及應用課程教學大綱一、課程基本信息課程編號：201404113課程中文名稱：現代傳感器原理及應用課程英文名稱：PrincipleandApplicationofModernSensor課程性質：專業核心課程開課專業：測控技術與儀器開課學期：7總學時：32總學分：2二、課程目標目標1：掌握現代傳感器的基本原理和知識，能夠將其用于復雜的自動化工程中信息檢測、監測與控制問題的分析，提出解決自動化工程問題的解決方案。（對應指標點3-3）目標2：能夠運用現代傳感器原理和工藝技術，創新性地設計一些復雜的傳感器系統，以獲得有效結論，從社會、健康、安全、法律、及環境等角度，能夠評價傳感器制作工藝對社會、健康、安全等影響問題。（對應指標點3-4）目標3：理解基于傳感器的檢測儀器及測控系統工程實踐對環境保護以及持續發展的影響。（對應指標點7-1）通過本門課程的學習，使學生掌握現代傳感器的一些基本概念、基本理論、傳感器設計及制造工藝技術，學生通過運用傳感器設計與制造方法，結合具體應用實踐案例，能達到理論聯系實際、活學活用的基本目標，提高學生的傳感器設計能力、研究能力及應用技能，并使學生養成善于觀察、獨立思考的習慣，同時強化學生的職業道德意識和職業素質養成意識。三、教學基本要求1、通過學習現代傳感器專業知識，能夠掌握傳感器的基本原理、設計技術及制造工藝，并應用于解決自動化工程中信息檢測、監測與控制問題。（對應目標1）掌握熱線式傳感器的基本原理，傳感器標定方法；掌握厚膜壓力傳感器基本工作原理，傳感器的結構設計方法；掌握極限電流氧傳感器基本工作原理；掌握薄膜風速、風向傳感器基本原理及制造工藝：掌握紅外氣體傳感器基本原理，紅外氣體傳感器基本結構和組成；了解MEMS傳感器技術的發展及現狀；了解酶傳感器和微生物傳感器。通過現代傳感器設計方法與應用技術，提出解決自動化工程問題的解決方案。2、能夠根據現代傳感器的制造技術，從健康、安全等角度進行評價。（對應目標2）根據復雜工程需要，創新性地設計傳感器系統，從傳感器制造工藝角度，能夠評價傳感器制作過程中所產生的噪聲、廢氣、廢水、廢物對社會發展、人身健康、工作安全、環境污染等影響問題。3、從環境保護以及持續發展影響角度，理解基于傳感器的檢測儀器及測控系統工程實踐對環境保護的重要性。（對應目標3）通過學習、研討、調研，深入理解基于傳感器的檢測儀器及測控系統工程作用，以及對環境可持續發展的現實意義，通過撰寫研討報告來驗證目標達成度。四、教學內容與學時分配1緒論（2學時）1.1現代傳感器的概念、用途、發展歷史、發展趨勢，國內外現狀；1.2現代傳感器的功能材料、設計方法、制造工藝技術、信號處理技術。2絲式傳感器（4學時）2.1熱絲流量傳感器——基本工作原理,傳感器結構設計，傳感器制造工藝技術；流量標定方法，傳感器特性方程建立，工程應用實例。

2.2絲式熱導傳感器——熱導池檢測原理，傳感器結構設計，氫分析儀工程應用實例。2.3熱線式傳感器——基本工作原理，催化機理，傳感器結構設計，傳感器制造工藝技術；氣體靜態標定方法，傳感器分段式特性方程建立，酒精檢測應用實例。3厚膜傳感器（4學時）3.1厚膜壓力傳感器——基本工作原理，傳感器結構，傳感器結構及電極圖形設計，傳感器制造工藝技術；工程應用實例。

3.2厚膜溫度傳感器——基本工作原理，傳感器功能結構，敏感線條結構設計，溫度標定方法，傳感器分段式特性方程建立，工程應用實例。3.3厚膜氣體傳感器——半導體式工作原理，傳感器敏感材料、加熱材料、載體材料，傳感器陣列式結構設計，絲網印刷制造工藝技術；氣體動態標定方法，工程應用實例。4HTCC傳感器（4學時）4.1濃差電池氧傳感器——基本工作原理，傳感器結構及功能材料，傳感器結構及電極圖形設計，傳感器制造工藝技術；工程應用實例。

4.2極限電流氧傳感器——基本工作原理，應用環境特點，極限電流型結構設計，電極圖形設計，傳感器HTCC制造工藝技術；氧氣標定方法，傳感器特性曲線，工程應用實例。4.3分壓型氧傳感器——基本工作原理，應用環境特點，分壓型結構設計，分層絲網印刷及互連技術、疊層技術、等靜壓技術、燒結技術，工程應用實例。5薄膜傳感器（6學時）5.1薄膜壓力傳感器——基本工作原理，功能結構設計方法，真空蒸發成膜工藝技術，傳感器封裝技術，信號轉換電路，溫度誤差串并聯補償。壓力標定技術，測量數據處理方法，工程應用實例。

5.2薄膜風速、風向傳感器——基本工作原理，結構設計方法，濺射成膜工藝技術，風洞標定技術，工程應用實例。

5.3薄膜濕度傳感器——基本工作原理，高分子敏感材料，基底及電極功能結構，旋涂成膜工藝技術，應用環境特點，分壓型、分流型、包和鹽法標定技術，工程應用實例。6

紅外傳感器（4時）

紅外輻射的基本知識，紅外測溫原理、紅外氣體傳感器基本原理，紅外氣體傳感器基本結構和組成，濾光片制造方法、探測器制造方法，紅外瓦斯氣體傳感器工程應用舉例，性能參數，應用問題，發展方向。7電化學傳感器（2學時）電化學傳感器基本工作原理，傳感器結構，制造工藝技術，傳感器封裝技術，信號轉換電路，應用技術，技術瓶頸及發展方向。工程應用實例。8

MEMS傳感器（2學時）MEMS傳感器技術的發展及現狀，MEMS傳感器特點，集成化MEMS傳感器、陣列化MEMS傳感器、網絡化MEMS傳感器應用。9生物傳感器（2學時）生物分子傳感器、酶傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、生物電子學傳感器、仿生學傳感器基本結構，工作原理，功能材料，生物傳感技術工程應用舉例。10傳感器發展展望（2學時）傳感器性能改善的技術途徑，傳感器制造的先進工藝技術方向，國際傳感器的發展趨勢熱點；國內外知名研究單位及生產廠商；傳感器在物聯網、智慧農業、數字化礦山、智能家居應用。五、教學方法及手段課堂講授，課堂多媒體課件，網上資源庫，網絡在線交流。六、實驗（或）上機內容無七、前續課程、后續課程前續課程：大學物理A、模擬電子技術、數字電子技術、C語言程序設計與分析、微型計算機原理與接口技術，檢測檢測與轉換技術。后續課程：無八、參考教材及學習資源[1]張洪潤，張亞凡，鄧洪敏.傳感器原理及應用[M].北京:清華大學出版社,2008.7.[2]王汝琳，王詠濤.紅外檢測技術[M].北京:化工工業出版社,2006.6.[3]單成祥.傳感器的理論與設計基礎及其應用[M].北京:國防工業出版社,1999.8[4]彭軍.傳感器與檢測技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2003.11[5]樊尚春，劉廣玉.新型傳感技術及應用[M].北京:中國電力出版社,2005.8[6]朱利安W.加德納，微傳感器MEMS與智能器件[M].北京:中國計量出版社,2007.9九、考核方式教學要求考核形式占總成績比例通過學習現代傳感器專