山东农业大学：电工电子实验教学中心（教学大纲）检测技术与自动化仪表

《检测技术与自动化仪表》教学大纲MeasurementTechniqueandAutomationInstrumentation总学时：45总学分：2.5459理论学时：实验学时：面向专业：自动化课程代码：BB058001大纲执笔人：娄伟大纲审定人：侯加林一、大纲说明1．课程的性质、地位和任务本课程是电气工程及其自动化本科专业自动化方向的专业选修课程。是信息技术的重要组成部分，它所研究的内容是信息的提取与处理的理论、方法和技术。本课程的教学任务是通过本课程的教学使学生系统掌握检测与转换技术的有关理论知识和信息处理的方法。通过本课程的学习，应使学生掌握传感技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以及电量间互相转换技术。以便进行预报、报警、检测、计量、保护、控制、调度和管理等等，以期达到预防自然灾害、预报事故、提高劳动生产率、正确计量、改善产品质量、顺利进行科学试验、进行文明生产和科学管理等目的。2.课程教学的基本要求检测与转换技术是一门实践性较强的课程，该课程有关内容直接应用于工程，可安排在高等数学、电路分析、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、单片机技术等课程之后开设。通过该课程的教学使学生能够系统掌握传感技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以及电量间互相转换技术，为将来走向生产岗位奠定扎实的工程设计安装基础。3.课程简介（100字左右）检测技术与自动化仪表学是研究传感技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以及电量间互相转换技术。主要内容包括检测与转换技术的理论基础、电阻、电感和电容传感器、光电传感器、热电偶、磁电传感器与磁电检测等。4.课程教学改革鉴于本课程的特点，通过参观实际工程与课堂教学相结合提高工程能力，增大信息量。二、大纲内容（一）课程理论教学第一章绪论、检测与转换技术的理论基础（讲课4学时）1.1检测与转换技术的基本概念检测与转换技术、自动监测技术、传感器

《检测技术与自动化仪表》教学大纲 Measurement Technique and Automation Instrumentation 总 学 时： 45 总 学 分： 2.5 理 论 学 时 ： 45 实 验 学 时 ： 9 面 向 专 业 ： 自动化 课 程 代 码 ： BB058001 大纲执笔人： 娄伟 大纲审定人： 侯加林 一、大纲说明 1．课程的性质、地位和任务 本课程是电气工程及其自动化本科专业自动化方向的专业选修课程。是信息技术的重要 组成部分，它所研究的内容是信息的提取与处理的理论、方法和技术。本课程的教学任务是 通过本课程的教学使学生系统掌握检测与转换技术的有关理论知识和信息处理的方法。通过 本课程的学习，应使学生掌握传感技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以及电量间 互相转换技术。以便进行预报、报警、检测、计量、保护、控制、调度和管理等等，以期达 到预防自然灾害、预报事故、提高劳动生产率、正确计量、改善产品质量、顺利进行科学试 验、进行文明生产和科学管理等目的。 2．课程教学的基本要求 检测与转换技术是一门实践性较强的课程，该课程有关内容直接应用于工程，可安排在 高等数学、电路分析、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、单片机技术等课程之后开设。 通过该课程的教学使学生能够系统掌握传感技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以 及电量间互相转换技术，为将来走向生产岗位奠定扎实的工程设计安装基础。 3．课程简介（100 字左右） 检测技术与自动化仪表学是研究传感技术、误差理论、测试计量技术、抗干扰技术以及 电量间互相转换技术。主要内容包括检测与转换技术的理论基础、电阻、电感和电容传感器、 光电传感器、热电偶、磁电传感器与磁电检测等。 4．课程教学改革 鉴于本课程的特点，通过参观实际工程与课堂教学相结合提高工程能力，增大信息量。 二、大纲内容 （一）课程理论教学 第一章 绪论、检测与转换技术的理论基础（讲课 4 学时） 1.1 检测与转换技术的基本概念 检测与转换技术、自动监测技术、传感器

1.2测量误差误差的基本概念、随机误差、系统误差1.3传感器的一般特性传感器的静态特性、传感器的动态特性。要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：测量误差及传感器的特性。要求一般理解与掌握的内容有：检测与转换技术的发展趋势。建议教学方法：结合生产、生活实际和实例进行教学思考题：课后思考题与习题第二章电阻、电感和电容传感器（讲课10学时）2.1电位器传感器基本工作原理、电位器函数转换器、电位器传感器的噪声和结构2.2电阻应变传感器电阻丝的应变效应、电阻应变片的结构和粘贴、电阻应变传感器测量电路、半导体应变片2.3热电阻传感器热电阻、热敏电阻、热电阻传感器的应用2.4自感传感器自感电动势与电感、简单的自感传感器原理、差动自感传感器原理、自感传感器结构原理、测量电路。2.5差动传感器工作原理、基本特性、测量电路。2.6涡流传感器高频反射涡流传感器、低频透射涡流传感器。2.7电容传感器的工作原理改变遮盖面积的类型、改变介质介电常数的类型、改变极板之间距离的类型、差动电容传感器2.8电容传感器的一些特殊问题用加云木片的办法提高灵敏度、静电力的计算、电容传感器中一些量的变化范围。2.9电容传感器的测量电路、桥式电路、紧耦合电桥电路、差动脉冲调宽电路、调频电路、谐振电路

1.2 测量误差 误差的基本概念、随机误差、系统误差 1.3 传感器的一般特性 传感器的静态特性、传感器的动态特性。 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：测量误差及传感器的特性。 要求一般理解与掌握的内容有：检测与转换技术的发展趋势。 建议教学方法：结合生产、生活实际和实例进行教学 思考题：课后思考题与习题 第二章 电阻、电感和电容传感器（讲课 10 学时） 2.1 电位器传感器 基本工作原理、电位器函数转换器、电位器传感器的噪声和结构 2.2 电阻应变传感器 电阻丝的应变效应、电阻应变片的结构和粘贴、电阻应变传感器测量电路、半导体应变 片 2.3 热电阻传感器 热电阻、热敏电阻、热电阻传感器的应用 2.4`自感传感器 自感电动势与电感、简单的自感传感器原理、差动自感传感器原理、自感传感器结构原 理、测量电路。 2.5 差动传感器 工作原理、基本特性、测量电路。 2.6 涡流传感器 高频反射涡流传感器、低频透射涡流传感器。 2.7 电容传感器的工作原理 改变遮盖面积的类型、改变介质介电常数的类型、改变极板之间距离的类型、差动电容 传感器 2.8 电容传感器的一些特殊问题 用加云木片的办法提高灵敏度、静电力的计算、电容传感器中一些量的变化范围。 2.9 电容传感器的测量电路、桥式电路、紧耦合电桥电路、差动脉冲调宽电路、调频电 路、谐振电路

2.10电容传感器的应用电容传感器的优缺点及其应用范围、应用举例。要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：各类传测器的构造和工作原理型号和选择方法等。难点：电容传感器、电感传感器的应用。建议教学方法：最好结合实物讲授。思考题：本章后思考题与习题第三章光电传感器（讲课4学时）3.1光电元件光敏电阻、光电池、光敏晶体管。3.2光电传感器的类型及其应用实例光电传感器的类型、应用实例。本章重点、难点：光电传感器的类型及其应用实例。建议教学法：重点讲清其构造原理以及相互连接关系。思考题：本章课后思考题与习题第四章热电偶（讲课8学时）4.1热电偶测温的基本原理理论基础、有关热电偶回路的几点结论。4.2常用热电偶4.3热电偶冷端的温度补偿补偿导线、冷端温度校正法、水浴法、补偿电桥法。4.4热电偶实用测温电路测量某点温度的基本电路、利用热电偶测量设备中的平均温度。4.5特殊热电偶及其应用重点、难点：热电偶的应用。建议教学法：依基本通用内容为重点，对于个体的有些内容可以略讲。思考题：本章后思考题与习题。第五章磁电传感器与磁电检测（讲课4学时）5.1磁电传感器基本原理、传感器结构、传感器的基本计算公式、测量电路

2.10 电容传感器的应用 电容传感器的优缺点及其应用范围、应用举例。 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：各类传测器的构造和工作原理型号和选择方 法等。 难点：电容传感器、电感传感器的应用。 建议教学方法：最好结合实物讲授。 思考题：本章后思考题与习题。 第三章光电传感器（讲课 4 学时） 3.1 光电元件 光敏电阻、光电池、光敏晶体管。 3.2 光电传感器的类型及其应用实例 光电传感器的类型、应用实例。 本章重点、难点：光电传感器的类型及其应用实例。 建议教学法：重点讲清其构造原理以及相互连接关系。 思考题： 本章课后思考题与习题 第四章 热电偶（讲课 8 学时） 4.1 热电偶测温的基本原理 理论基础、有关热电偶回路的几点结论。 4.2 常用热电偶 4.3 热电偶冷端的温度补偿 补偿导线、冷端温度校正法、水浴法、补偿电桥法。 4.4 热电偶实用测温电路 测量某点温度的基本电路、利用热电偶测量设备中的平均温度。 4.5 特殊热电偶及其应用 重点、难点：热电偶的应用。 建议教学法：依基本通用内容为重点，对于个体的有些内容可以略讲。 思考题：本章后思考题与习题。 第五章 磁电传感器与磁电检测（讲课 4 学时） 5.1 磁电传感器 基本原理、传感器结构、传感器的基本计算公式、测量电路

5.2磁电检测剩余磁场法、直流矫顽力法、磁导率法。本章重点、难点：磁电传感器的类型及其应用实例。建议教学法：重点讲清其构造原理及应用。思考题：本章课后思考题与习题第六章压电传感器（讲课4学时）6.1压电传感器的工作原理压电效应、压电材料。6.2压电元件的常用结构形式6.3压电传感器的等效电路6.4压电传感器的测量电路电压放大器、电荷放大器、高阻抗输入前置放大器举例。本章重点、难点：压电传感器的类型及其应用实例。建议教学法：重点讲清其构造原理以及相互连接关系。思考题：本章课后思考题与习题第七章位移-数字传感器（讲课4学时）7.1角度-数字编码器脉冲盘式角度-数字编码器、码盘式角度-数字编码器、光电式角度-数字编码器。7.2光栅与电子细分光栅、莫尔条纹及光栅测量装置、光栅光学系统、电子细分。7.3感应同步器感应同步器的结构、种类及工作原理、数字为之测量系统、本章重点、难点：位移传感器的类型及其应用实例。建议教学法：重点讲清其构造原理以及相互连接关系。思考题：本章课后思考题与习题第八章常用半导体传感器（讲课4学时）8.1霍尔传感器工作原理材料及结构特点、电磁特性、误差分析及误差补偿方法、霍尔传感器的应用8.2气敏传感器概述、snO2的基本性质、SnO2气敏元件的结构及工作原理、主要性能参数

5.2 磁电检测 剩余磁场法、直流矫顽力法、磁导率法。 本章重点、难点：磁电传感器的类型及其应用实例。 建议教学法：重点讲清其构造原理及应用。 思考题： 本章课后思考题与习题 第六章压电传感器（讲课 4 学时） 6.1 压电传感器的工作原理 压电效应、压电材料。 6.2 压电元件的常用结构形式 6.3 压电传感器的等效电路 6.4 压电传感器的测量电路 电压放大器、电荷放大器、高阻抗输入前置放大器举例。 本章重点、难点：压电传感器的类型及其应用实例。 建议教学法：重点讲清其构造原理以及相互连接关系。 思考题： 本章课后思考题与习题 第七章 位移-数字传感器（讲课 4 学时） 7.1 角度-数字编码器 脉冲盘式角度-数字编码器、码盘式角度-数字编码器、光电式角度-数字编码器。 7.2 光栅与电子细分 光栅、莫尔条纹及光栅测量装置、光栅光学系统、电子细分。 7.3 感应同步器 感应同步器的结构、种类及工作原理、数字为之测量系统、 本章重点、难点：位移传感器的类型及其应用实例。 建议教学法：重点讲清其构造原理以及相互连接关系。 思考题： 本章课后思考题与习题 第八章 常用半导体传感器（讲课 4 学时） 8.1 霍尔传感器 工作原理材料及结构特点、电磁特性、误差分析及误差补偿方法、霍尔传感器的应用 8.2 气敏传感器 概述、sno2 的基本性质、sno2 气敏元件的结构及工作原理、主要性能参数

8.3湿敏传感器温度与湿度测量的重要性、湿度表示方法和单位、湿度的测量方法及湿敏元件本章重点、难点：半导体传感器的类型及其应用实例。建议教学法：重点讲清其构造原理以及相互连接关系。思考题：本章课后思考题与习题第九章智能化技术（讲课2学时）9.1智能化的基本概念提高了测量精度、增加了功能、提高了自动化程度。9.2智能化的实现测量数据的统计处理、非线性特性软件线性化处理、温度补偿的软件处理、对周期信号进行测量译码机数字显示。本章重点、难点：智能化的基本概念，实现智能化的方法。建议教学法：现状及发展。思考题：本章课后思考题与习题第十章自动监测系统设计初步（讲课3学时）10.1传感器的选择对传感器的要求、选择传感器的一般原则。10.2非线性特性的线性化造成非线性的原因、线性化。10.3可靠性问题自动监测系统可靠性的计算、提高可靠性的措施、外来干扰的防治与抑制。本章重点、难点：各种传感器的选择及其应用。建议教学法：根据工程需要讲解。思考题：本章课后思考题与习题（二）课程实验教学本课程实验学时共9学时，设4个实验，分别如下：实验一便面积式电容传感器特性实验（2学时）了解变面积式电容传感器的基本结构；掌握变面积式电容及二极管环形电桥的工作原理；掌握变面积式电容传感器的调试方法。实验二电阻式传感器的全桥性能实验（2学时）

8.3 湿敏传感器 温度与湿度测量的重要性、湿度表示方法和单位、湿度的测量方法及湿敏元件 本章重点、难点：半导体传感器的类型及其应用实例。 建议教学法：重点讲清其构造原理以及相互连接关系。 思考题： 本章课后思考题与习题 第九章 智能化技术（讲课 2 学时） 9.1 智能化的基本概念 提高了测量精度、增加了功能、提高了自动化程度。 9.2 智能化的实现 测量数据的统计处理、非线性特性软件线性化处理、温度补偿的软件处理、对周期信号 进行测量译码机数字显示。 本章重点、难点：智能化的基本概念，实现智能化的方法。 建议教学法：现状及发展。 思考题： 本章课后思考题与习题 第十章 自动监测系统设计初步（讲课 3 学时） 10.1 传感器的选择 对传感器的要求、选择传感器的一般原则。 10.2 非线性特性的线性化 造成非线性的原因、线性化。 10.3 可靠性问题 自动监测系统可靠性的计算、提高可靠性的措施、外来干扰的防治与抑制。 本章重点、难点：各种传感器的选择及其应用。 建议教学法：根据工程需要讲解。 思考题： 本章课后思考题与习题 （二）课程实验教学 本课程实验学时共 9 学时，设 4 个实验，分别如下： 实验一便面积式电容传感器特性实验（2 学时） 了解变面积式电容传感器的基本结构；掌握变面积式电容及二极管环形电桥的工作原 理；掌握变面积式电容传感器的调试方法。 实验二电阻式传感器的全桥性能实验（2 学时）

了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法；掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法：掌握全桥电路的工作原理和性能。实验三温度传感器及温度控制实验（3学时）熟悉半导体型温度传感器AD590的基本性能：应用AD590实现对温度的检测和简单控制。实验四接近式叠尔传感器实验（2学时）了解利用开关型集成霍尔传感器制作接近开关的方法；掌握开关型集成霍尔传感器及其转换电路的工作原理。三、本课程考试方式、方法建议采用课程结束闭卷考试，考试题型为：填空题、选择题、问答题、计算题。四、建议教材及教学参考书建议使用教材：《现在检测技术及仪表》，孙传友主编，高等教育出版社出版，2006年，第一版。主要参考书：1、《现在检测技术与系统》，蔡萍主编，高等教育出版社，2002：2、《检测技术》，施文康主编，机械工业出版社，2000；3、《现在检测技术与测试系统设计》，刘君华主编，西安交通大学出版社，2001;4、《检测与转换技术》，常健生主编，机械工业出版社，1998

了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法；掌握电阻应变式传感器放大电路的调 试方法；掌握全桥电路的工作原理和性能。 实验三 温度传感器及温度控制实验（3 学时） 熟悉半导体型温度传感器 AD590 的基本性能；应用 AD590 实现对温度的检测和简单控制。 实验四接近式霍尔传感器实验（2 学时） 了解利用开关型集成霍尔传感器制作接近开关的方法；掌握开关型集成霍尔传感器及 其转换电路的工作原理。 三、本课程考试方式、方法 建议采用课程结束闭卷考试，考试题型为：填空题、选择题、问答题、计算题。 四、建议教材及教学参考书 建议使用教材：《现在检测技术及仪表》，孙传友主编，高等教育出版社出 版，2006 年，第一版。 主要参考书： 1、《现在检测技术与系统》，蔡萍主编，高等教育出版社，2002； 2、《检测技术》，施文康主编，机械工业出版社，2000； 3、《现在检测技术与测试系统设计》，刘君华主编，西安交通大学出版社， 2001； 4、《检测与转换技术》，常健生主编，机械工业出版社，1998