課程內(nèi)容與考核要求

　　第三章　傳感器及其應(yīng)用

　　一、學(xué)習(xí)目的與要求

　　通過本章的學(xué)習(xí)，了解各種常用傳感器的類型、結(jié)構(gòu)、靜動態(tài)特性、測量范圍、使用條件等，掌握常用傳感器的工作原理及其應(yīng)用。

　　二、課程內(nèi)容

　　第一節(jié)　概述

　　1.傳感器的定義2.傳感器的組成3.傳感器的分類

　　第二節(jié)　電阻傳感器

　　1.電位器2.電阻應(yīng)變式傳感器3.熱電阻式傳感器4.光敏電阻傳感器5.濕敏電阻傳感器6.氣敏電阻傳感器

　　第三節(jié)　電容傳感器

　　1.電容傳感器的工作原理和分類2.變極距型電容傳感器3.變面積型電容傳感器4.變介電常數(shù)型電容傳感器5.電容傳感器應(yīng)用實例

　　第四節(jié)　電感傳感器

　　1.自感式傳感器2.差動變壓器式電感傳感器3.渦流式電感傳感器4.電感傳感器應(yīng)用實例

　　第五節(jié)　磁電傳感器

　　1.動圈式磁電傳感器2.磁阻式磁電傳感器3.磁電傳感器應(yīng)用實例

　　第六節(jié)　壓電傳感器

　　1.壓電效應(yīng)2.壓電元件及其等效電路3.壓電傳感器應(yīng)用實例

　　第七節(jié)　光電傳感器

　　1.光電效應(yīng)2.光電池3.光敏二極管和光敏三極管4.光電傳感器應(yīng)用實例

　　第八節(jié)　熱電傳感器

　　1.工作原理2.基本定律3.熱電偶的冷端溫度處理4.熱電偶應(yīng)用實例

　　第九節(jié)　磁敏傳感器

　　1.霍爾傳感器2.磁敏電阻傳感器3.磁敏傳感器應(yīng)用實例

　　第十節(jié)　其他新型傳感器

　　1.光柵傳感器2.編碼式傳感器3.CCD傳感器4.光纖傳感器5.超聲傳感器6.集成傳感器及智能傳感器

　　三、考核知識點與考核要求

　　1.傳感器的概念

　　識記：傳感器的定義。

　　領(lǐng)會：表述傳感器定義的4層含義；簡述傳感器的組成；表述傳感器的分類方法。

　　2.電阻傳感器

　　識記：電阻傳感器的定義；

　　電阻傳感器的種類；

　　應(yīng)變效應(yīng)及壓阻效應(yīng)概念；

　　應(yīng)變片靈敏度的定義；

　　應(yīng)變片的種類；

　　金屬電阻應(yīng)變片的半導(dǎo)體應(yīng)變片的種類；

　　電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用；

　　熱敏電阻的種類；

　　正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)、突變型負(fù)溫度系數(shù)的含義；

　　光敏電阻的主要參數(shù)。

　　領(lǐng)會：變阻器式傳感器的優(yōu)缺點；

　　金屬電阻應(yīng)變片的工作原理；

　　半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理；

　　半導(dǎo)體應(yīng)變片的優(yōu)缺點；

　　電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用實例；

　　應(yīng)變片的測量電路；

　　應(yīng)變片的應(yīng)用方式；

　　電阻應(yīng)變片在柱式、梁式、環(huán)式等彈性體上貼片的方式；

　　熱電阻式傳感器的工作原理和種類；

　　金屬絲熱電阻的種類和應(yīng)用；

　　鉑電阻和銅電阻的優(yōu)缺點；

　　熱敏電阻的優(yōu)缺點及應(yīng)用；

　　光敏電阻傳感器的工作原理；

　　光敏電阻傳感器的優(yōu)缺點及應(yīng)用；

　　濕敏電阻傳感器的工作原理及種類；

　　氣敏電阻傳感器的工作原理及應(yīng)用。

　　簡單應(yīng)用：變阻器式傳感器輸出電壓與位移的關(guān)系；應(yīng)變片的靈敏度計算。

　　3.電容傳感器

　　識記：電容傳感器的定義；電容傳感器的種類。

　　領(lǐng)會：電容傳感器的工作原理；

　　變極距型電容傳感器的工作原理及應(yīng)用；

　　變面積型電容傳感器的種類、輸出特性及應(yīng)用；

　　變介電常數(shù)型電容傳感器的工作原理及應(yīng)用；

　　電容式壓差傳感器的結(jié)構(gòu)原理；

　　差動電容加速度傳感器的結(jié)構(gòu)原理；

　　電容式位移傳感器的結(jié)構(gòu)原理。

　　簡單應(yīng)用：變極距型電容傳感器的靈敏度計算；

　　差動結(jié)構(gòu)變極距型電容傳感器的電容量差值計算；

　　變面積型電容傳感器靈敏度和輸出特性的計算；

　　電容式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理及計算。

　　4.電感傳感器

　　識記：電感傳感器的工作原理及種類；

　　自感式傳感器的分類；

　　渦流效應(yīng)。

　　領(lǐng)會：自感式傳感器的工作原理；

　　自感式傳感器的結(jié)構(gòu)、輸出特性及靈敏度；

　　差動變壓器式電感傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理；

　　渦流式電感傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用；

　　高頻反射式渦流傳感器的工作原理；

　　低頻透射式渦流傳感器的工作原理；

　　渦流傳感器的工程應(yīng)用。

　　簡單應(yīng)用：自感式位移傳感器的自感系數(shù)L的計算；

　　自感式傳感器靈敏度的計算；

　　渦流傳感器轉(zhuǎn)速測量的結(jié)構(gòu)、工作原理及計算。

　　5.磁電傳感器

　　識記：磁電式傳感器的種類及工作原理；動圈式磁電傳感器分類及結(jié)構(gòu)。

　　領(lǐng)會：線速度型動圈式磁電傳感器的原理及結(jié)構(gòu)；

　　角速度型動圈式磁電傳感器的原理及結(jié)構(gòu)；

　　磁阻式磁電傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)；

　　磁阻式磁電傳感器的應(yīng)用。

　　簡單應(yīng)用：線速度型傳感器感應(yīng)電勢與運動速度的計算；

　　角速度型傳感器感應(yīng)電勢與角速度的計算。

　　6.壓電傳感器

　　識記：正壓電效應(yīng)及逆壓電效應(yīng)的概念。

　　領(lǐng)會：石英晶體的壓電效應(yīng)及種類；

　　壓電陶瓷的壓電效應(yīng)；

　　壓電元件的等效電路及后接放大器的形式；

　　電荷放大器與電壓放大器的優(yōu)缺點；

　　壓電式加速度傳感器的類型及工作原理。

　　簡單應(yīng)用：壓電傳感器配接電壓放大器的輸出電壓計算；

　　壓電傳感器配接電荷放大器的輸出電壓計算。

　　7.光電傳感器

　　識記：光電傳感器的概念；外光電效應(yīng)的概念。

　　領(lǐng)會：內(nèi)光電效應(yīng)的類型及工作原理；

　　光電池的結(jié)構(gòu)與等效電路；

　　光敏二極管和光敏三極管的結(jié)構(gòu)、符號及接線；

　　光電傳感器測量零件表面狀態(tài)的工作原理；

　　光電傳感器測量轉(zhuǎn)速的工作原理。

　　簡單應(yīng)用：光電傳感器在工業(yè)上應(yīng)用的4種基本形式及其原理。

　　8.熱電傳感器

　　識記：溫度傳感器分類；

　　常用熱電偶的主要性能和特點；

　　熱電效應(yīng)的概念；

　　熱電勢的概念；

　　接觸電勢的概念；

　　溫差電勢的概念；

　　熱電偶的串、并聯(lián)。

　　領(lǐng)會：熱電偶的工作原理；

　　均質(zhì)導(dǎo)體定律；

　　中間導(dǎo)體定律；

　　中間溫度定律；

　　標(biāo)準(zhǔn)電極定律；

　　熱電偶的冷端溫度處理的方法及原理；

　　熱電偶冷端電橋補(bǔ)償法原理及電路。

　　簡單應(yīng)用：熱電偶測溫方法及熱電勢和溫度的關(guān)系分析。

　　9.磁敏傳感器

　　識記：磁敏傳感器的概念；

　　霍爾效應(yīng)的概念。

　　領(lǐng)會：霍爾傳感器的原理；

　　霍爾元件的結(jié)構(gòu)與基本測量電路；

　　產(chǎn)生磁阻效應(yīng)的原理。

　　簡單應(yīng)用：霍爾位移傳感器的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；

　　霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)及輸出信號頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。

　　10.其他新型傳感器

　　識記：計量光柵的原理與作用；

　　計量光柵的類型；

　　長光柵和圓光柵的類型與作用；

　　莫爾條紋的概念；

　　編碼式傳感器的分類；

　　光電編碼器的分類。

　　領(lǐng)會：莫爾條紋的性質(zhì)；

　　光柵傳感器組成及工作原理；

　　光柵傳感器的辨向電路及其原理；

　　4倍頻細(xì)分技術(shù)的概念與方法；

　　光電增量式編碼器的結(jié)構(gòu)與原理；

　　絕對碼盤的結(jié)構(gòu)與原理；

　　CCD傳感器的原理、特點與種類；

　　光纖傳感器的原理與應(yīng)用；

　　光纖傳感器的組成與分類；

　　超聲傳感器的工作原理與檢測過程；

　　集成傳感器與智能傳感器的概念；

　　智能傳感器的特點；

　　典型智能傳感器的結(jié)構(gòu)圖。

　　簡單應(yīng)用：莫爾條紋的間距表達(dá)式與計算分析。

　　綜合應(yīng)用：設(shè)計采用熱電偶冷端電橋補(bǔ)償法的測溫系統(tǒng)，畫出電路圖，并說明其工作原理；

　　熱電偶測量切削溫度的方法、原理及特點，畫出測量系統(tǒng)簡圖。

　　以框圖形式設(shè)計采用位移傳感器的測量位移的系統(tǒng)，并說明各環(huán)節(jié)的作用；

　　以框圖形式設(shè)計采用力傳感器的測量車削切削力的測力系統(tǒng)，并說明各環(huán)節(jié)的作用。

　　四、本章重點、難點

　　重點：傳感器的定義；傳感器的組成；電阻傳感器；電容傳感器；電感傳感器；磁電傳感器；壓電傳感器；熱電傳感器；光柵傳感器。

　　難點：應(yīng)變效應(yīng)及壓阻效應(yīng)概念；

　　正溫度系數(shù)、負(fù)溫度系數(shù)、突變型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的含義；

　　半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理；

　　電阻應(yīng)變片的靈敏度計算；

　　變阻器式傳感器輸出電壓與位移的關(guān)系；

　　變極距型電容傳感器的工作原理及應(yīng)用；

　　變面積型電容傳感器的種類、輸出特性及應(yīng)用；

　　變面積型電容傳感器靈敏度和輸出特性的計算變極距型電容傳感器的靈敏度計算；

　　渦流效應(yīng)；

　　自感式位移傳感器的自感系數(shù)L的計算；

　　自感式傳感器靈敏度的計算；

　　線速度型傳感器感應(yīng)電勢與運動速度的計算；

　　角速度型傳感器感應(yīng)電勢與角速度的計算；

　　石英晶體的壓電效應(yīng)及種類；

　　正壓電效應(yīng)及逆壓電效應(yīng)的概念；

　　壓電傳感器配接電壓放大器的輸出電壓計算；

　　壓電傳感器配接電荷放大器的輸出電壓計算；

　　均質(zhì)導(dǎo)體定律；

　　中間導(dǎo)體定律；

　　中間溫度定律；

　　標(biāo)準(zhǔn)電極定律；

　　熱電偶的冷端溫度處理的方法及原理；

　　光柵傳感器組成及工作原理；

　　光柵傳感器的辨向電路及其原理；

　　4倍頻細(xì)分技術(shù)的概念與方法。

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