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课程编码：08465040

课程名称：传感器实验及课程设计

英文名称：the course design of sensor

开课学期：6

学时/学分：20/1

适用对象：测控技术与仪器、电气工程及其自动化等本科生

指导教材：传感器课程设计教程

参考书：传感器原理及检测技术实验指导与习题集

主要仪器设备：CSY—910型传感器实验仪、传感器实验扩展装置、计算机、示波器、万用表等

执笔人：凌振宝

一、课程性质、目的与任务

传感器课程设计是测控技术与仪器专业开设的一门独立实践课程，也是电气工程及自动化专业的选修课程。本课程以各类传感器的性能测试、实际应用设计为线索，完成磁敏传感器、温度传感器、光电传感器、应变传感器、电感传感器、电容传感器、压电传感器、光纤传感器、温湿度传感器、智能传感器等基本型、设计性和综合性实验与设计内容，通过课内和课外相结合，自主申请实验项目和实验室开放课题相结合，使员工掌握不同种类传感器的使用方法和设计要点的基本技能，加深员工对“传感器原理及检测技术”理论知识的理解，为从事仪器系统开发与设计打下基础。

二、教学基本要求

1、通过磁敏传感器实际制作或应用，掌握感应式传感器的工作原理及其性能和霍尔式传感器的工作原理及其特能。

2、通过热电偶、热敏电阻和集成温度传感器AD590的性能测试的方法及应用，掌握热电偶的原理、热敏电阻和电流输出型温度传感器的工作原理和使用方法，并计算和分析温度传感器灵敏度、线性度。

3、了解各种光电器件的特性，通过光敏三极管和光敏电阻的实际参数测试，掌握光电传感器的工作原理与应用方法。

4、通过应变式传感器实验，掌握理论课上所讲授的应变片的工作原理，并完成单臂、半桥、全桥的性能测试，总结它们之间的相互关系。

5、了解差动变压器的结构，通过差动变压器静态位移性能测试和差动变压器零点残余电压的补偿电路设计，掌握理论课上所讲授的差动变压器的工作原理和零点残余电压的补偿措施。

6、通过差动变面积式电容传感器的静态及动态特性测试，掌握差动变面积式电容传感器的工作原理及其特性，了解电容变换器的工作原理。

7、通过压电式传感器的动态响应和引线电容对电压放大器与电荷放大器的影响实验，掌握压电式传感器的工作原理、结构及应用和验证引线电容对电压放大器的影响，了解电荷放大器的原理和使用方法。

8、通过气敏、湿度传感器性能测试，掌握气敏、湿度传感器的工作原理及其特性，掌握测量可燃性气体、环境湿度的方法和设计电路。

9、通过基于IEEE 1451的温湿度智能传感器现场应用演示，掌握基于该标准的智能传感器协议的特点、系统组成及实际应用领域。

三、教学内容及要求：

1、磁敏传感器：自行设计感应式传感器，利用传感器实验仪放大器和显示模块完成磁场测试的实验内容；利用集成霍尔式传感器，自行设计放大器电路，实现转速测量，将转速结果通过显示模块显示。该两项实验内容员工可任选其一作课内实验，另一项实验内容通过课外或实验室开放完成。

2、温度传感器：利用传感器实验仪上的热电偶完成测温实验，根据实验结果，查分度表，计算并分析该热电偶的灵敏度和线性度；通过设计热敏电阻测量电路和放大器，利用传感器实验仪上的显示模块显示被测温度，计算并分析该热敏电阻的灵敏度和线性度；识别集成温度传感器AD590管脚，通过设计测量电路和放大器，利用传感器实验仪上的显示模块显示被测温度，计算并分析该温度传感器AD590的灵敏度和线性度。该三项实验内容员工可任选其一作课内实验，剩余两项项实验内容通过课外或实验室开放完成。

3、光电传感器：设计光敏三极管测量电路，通过电机带动黑白相间条纹园盘旋转，利用传感器实验仪上的显示模块计数白条纹数量，经过计算得出电机转速；设计光敏电阻测量电路、放大器和发光二极管亮度可调电路，利用传感器实验仪上的显示模块显示电位器不同刻度对应的输出值，绘制光敏电阻光谱特性曲线。该两项实验内容员工可任选其一作课内实验，另一项实验内容通过课外或实验室开放完成。

4、应变式传感器：利用传感器实验仪上粘贴的应变片，员工分别连接三种电桥：单臂、半桥、全桥，完成位移测量实验，要求三种电桥所用放大器增益不变，根据测量结果，计算灵敏度，比较三种电桥之间的相互关系。该部分内容为课内实验。

5、电感传感器：利用传感器实验仪上的差动变压器，将两只次级线圈反向串接，由音频振荡器给初级提供激励信号，调整差动变压器中衔铁的位置，用示波器观察输出波形，然后，通过电桥平衡网络对差动变压器的零点残余电压进行补偿，观察零点残余电压波形。该部分内容可作为课内实验或通过课外或实验室开放完成。

6、电容传感器：将传感器实验仪上的差动变面积式电容传感器连接到电容变换器，经放大和滤波，在电压表和示波器上显示可动极板相对变化情况，记录测试数据，计算系统灵敏度，分析电容变换器电路工作原理。该部分内容可作为课内实验或通过课外或实验室开放完成。

7、压电式传感器：将传感器实验仪上的压电传感器接到电荷放大器，给振动台的激振线圈加激励信号，观察压电传感器的输出波形，然后再将压电传感器接到电压放大器，通过滤波、放大和相敏检波器，更换不同长度屏蔽线，观察实验输出结果，分析并比较引线电容对电压放大器和电荷放大器的影响。该部分内容可作为课内实验或通过课外或实验室开放完成。

8、气敏、湿度传感器：识别气敏传感器管脚，设计其测量电路，将传感器输出接直实验仪上的放大器，通过显示模块显示不同气体浓度对应的数据，分析产生测量误差的原因；设计湿敏电阻测量环境湿度的检测电路，利用实验仪上的显示模块显示被测湿度，计算该传感器的重复性误差。该两项实验内容员工可任选其一作课内实验，另一项实验内容通过课外或实验室开放完成。

9、智能传感器：利用传感器国际标准协议IEEE 1451制作的网络化实验传感器装置，通过连接Internet网络远程调用，观察被测现场多种参数测量结果。该部分内容可作为课内课程设计或通过课外或实验室开放完成。

四、学时分配

注：电感传感器、电容传感器、压电式传感器三种实验至少选其一作为课内实验；

五、考核方式：考查，成绩由出勤率、作品验收、实验报告三部分决定。