传感器技术教学大纲（通用9篇）
一、课程名称：传感器技术
二、课程代码：812117
三、课程类别： 专业课
四、学时 32
五、先修课程：电路理论电子技术
六、适应专业：海洋技术
七、课程的性质和任务
《传感器与测试技术》是一门多学科交叉而成的专业课程，随着科学技术的飞速发展，人们对信息资源的需要日益增长，要及时获取各种信息，解决工程、生产及科研中遇到的检测问题，必须合理的选择和应用各种传感器。本课程在讲清基本概念、基本理论的基础上，强调工程应用。本课程主要为海洋技术专业的本科生重点介绍各种传感器的工作原理和特性，结合工程应用实际，了解传感器在各种电量和非电量检测系统中的应用，培养学生使用各类传感器的技巧和能力，掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法，了解传感器技术的发展动向。
八、教学目的与要求
使学生初步掌握检测技术的基本知识。培养学生使用各类传感器的能力。使学生能够进一步应用传感器方面的知识解决工程检测中的具体问题。对学科发展有初步认识，掌握基本的共性技术。本课程学习基本要求为：
1、通过本课程的学习，学生应了解以下知识：
（1）传感器、检测系统组成、描述。
（2）传感器测量的共性技术，传感技术的新发展。
（3）传感器的一般工程参数测量方法。
2、通过本课程的学习，学生应熟悉以下知识：
（1）传感器分类方法
（2）传感器动、静态特性的定义、测量方法。
（3）不同传感器等效、测量电路。
（4）传感器的数学模型建立和分析方法。
（5）各种物理效应和功能传感器基本特性。
3、通过本课程的学习，学生应掌握以下知识：
（1）常用传感器静态性能检测及数据处理方法；
（2）电桥测量、线性化处理及检测技术一般共性技术；
（3）R、C、L传感器基本原理、测量方法；
（4）主要传感器工作原理、测量电路
要求理解不同原理传感器的物理概念，常用的电路搭配；能够对常用传感器的性能进行检测并正确处理检测数据；掌握正确使用传感器的方法。了解传感器技术发展前沿状况，培养学生科学素养，提高学生分析解决问题的能力。
九、教学内容及要求
第一章概论
1、了解信息测量的基本知识，掌握测量误差的基础知识。
2、掌握传感器的定义、传感器的一般特性、传感器的重要指标。
重点内容：
测量误差的概念、传感器的定义、传感器的一般特性
教学难点：
随机误差计算、二阶传感器的动态特性及其分析方法。
建议学时数：
4第二章电阻应变传感器
1、了解应变片的结构和材料、电阻应变片的工作特性及参数
2、掌握电阻应变传感器的工作原理、电阻应变传感器测量电桥的分析方法及应用电阻应变传感器的温度误差及线性补偿办法。
3、理解应变式力传感器、应变式压力传感器、应变式加速度传感器的应用 重点内容：
电阻应变传感器的工作原理、差动电桥的概念、测量电桥的分析方法。教学难点：
电阻应变传感器测量电桥的分析方法、电阻应变传感器的温度误差及补偿办法，应变测量电桥性能的提高。
建议学时数：
4第三章电感传感器
1、掌握电感型传感器的工作原理、结构及特点，掌握电感型传感器的工作特性分析方法，带相敏整流测量电桥的工作原理。
2、了解差动变压器零点残余电压消除方法、差动变压器外补偿电路、差动整流电路，电感型传感器的应用。
重点内容：
电感型传感器的工作原理、结构及特点，主要工作特性及测量电路分析方法，带相敏整流测量电桥的工作原理。
教学难点：
电感型传感器测量电路分析方法、带相敏整流测量电桥的工作原理。
建议学时数：
4第四章电容传感器
1、掌握电容传感器的工作原理、结构及特点，差动电容传感器的概念，掌握电容传感器主要工作特性及分析方法
2、了解差动脉冲调宽电路的工作原理，电容传感器的应用及在应用中正确处理所遇到的问题。
重点内容：
电容传感器的工作原理、特点、主要工作特性及配用的测量电路，如何在实际工程测量中正确合理的选择电容传感器。
教学难点：
电容传感器测量电路的分析及（变间隙式）差动电容传感器测量电桥输出电
压的计算、测量误差的分析及减小误差的方法。
建议学时数：
2第五章 热电传感器
1、掌握热电偶的工作原理、工作特性、冷端补偿及测温电路热，电感传感器的基本应用。
2、掌握金属热电阻、半导体热敏电阻工作原理及特性，温敏二级管、温敏晶体管的测温原理，掌握热电传感器的基本应用。
重点内容：
热电偶、半导体热敏电阻、工作特性、测量电路，温度传感器的典型工程应用。
教学难点：
热电传感器测量电路的分析方法及测量误差分析。
建议学时数：
4第六章 压电传感器
1、了解压电材料的压电效应，压电传感器的基本应用。
2、掌握压电传感器工作原理、压电传感器的组成及其测量电路。
重点内容：
压电传感器工作原理及测量电路。
教学难点：
压电传感器测量电路电荷放大器的运用及测量误差的分析。
建议学时数：
2第七章 磁电传感器
1、了解各种霍尔元件、磁敏元件的结构、特点及其基本应用，理解霍尔效应、磁阻效应的基本概念。
2、掌握霍尔传感器的工作原理、主要工作特性、误差及其补偿
重点内容：
霍尔传感器工作原理、主要工作特性、误差分析及其补偿，霍尔传感器的典型应用。
教学难点：
磁敏二极管、磁敏三极管的结构、工作原理，温度特性及补偿，测量误差的分析及计算。
建议学时数：
2第八章 光电传感器
1、理解常用光电器件的光电效应及其应用
2、掌握常用光电器件工作原理、工作特性及典型应用，光栅位移传感器的组成、工作原理、辩向原理及细分技术。
重点内容：
光电效应的基本概念，常用光电器件工作原理、工作特性及典型应用。教学难点：
莫尔条纹的概念，光栅位移传感器的工作原理、辩向原理及细分技术。建议学时数：
4第九章 光纤传感器
1、理解光纤的传光原理与特性，几种光纤传感器的典型应用。
2、掌握光纤作为光的传输媒质所具有的特点，它的结构、组成。光纤传感器的工作原理及特点。
重点内容：
光纤的基本概念，光纤传感器的工作原理及特点。光线能在光纤中传输的必要条件。
教学难点：
传输光的调制技术，偏振调制技术。
建议学时数：
2第十章 其它类型传感器简介
1、掌握气敏传感器、湿敏传感器的工作原理及应用。
2、掌握几种传感器稳压、恒流电源，典型实用信号放大电路。
重点内容：
半导体气敏传感器的基本概念，工作原理及特点，主要特性及其改善。教学难点：
气体分子对气敏材料的吸附、解吸原理，气敏传感器灵敏度的提高与稳定改善。
建议学时数：
4十、考核方式：
结束性闭卷考试80％＋平时考核20％
十一、推荐教材和教学参考资源
（一）教材
郁有文.传感原理及工程应用 西安：西安电子科技大学出版社，第三版
（二）教学参考资源
何道清.传感与传感器技术.北京：科学出版社，2004..Ramon Pallas-Areny JohnG Webster传感器和信号调节 北京：清华大学出版社
制定人：常继生
关键词：传感器技术,课程教学,教学方法
作为与现代科学技术紧密相连的一门学科, 传感器技术正在快速发展, 且种类很多, 它涉及到机械、电子、力学、光学、电磁学、热学、材料学、控制学等知识。该课程的开设目的在于培养和锻炼学生组建非电测量和控制系统的实际能力, 进而在综合运用各种知识的基础上, 能够理论联系实际, 合理选择、使用传感器, 基于它的理论性、实践性都很强, 是一门综合性课程, 学生在学习的过程中普遍感到其理论知识抽象难懂, 实践内容难以把握。所以在传感器技术课程的教学过程中如何调动学生学习的积极性, 提高学习兴趣, 进而提高学生的学习成绩及动手能力和创新能力是十分必要的。
1 调动学生积极性
若想让教学效果得到明显提高, 学生主动学习的状态是很重要的, 这就需要把学生从被动学习的状态变为主动, 那么如何才能改变学生的学习状态调动学生学习的积极性呢, 笔者认为应从以下几个方面着手:
1.1 采用任务教学法
学期初开课前把全班同学分成几个学习小组, 每组四到六个人为宜, 教师在每个教学课题中设计一些相关题目, 讲授新课之前都事先布置预习任务, 下发任务书, 使学生明确学习方向, 了解新课题的重点难点及相关知识背景, 学生通过亲自查阅整理资料整理问题答案, 这样, 在掌握课本知识的同时, 提高了他们的自学能力, 拓宽了他们的眼界及思路, 同时也让他们有一种收获的满足感。
1.2 安排设计性实验
对于传感器技术的实验教学, 学生需在实验室完成实验指导书要求的十余种传感器的验证性实验, 除此之外, 在学期末安排每个学习小组完成两个综合性实验, 要求学生通过学习小组成员的集体努力, 独立完成设计、安装和调试的全过程。实践证明, 设计实验对于培养学生综合素质和提高学生的学习积极性具有重要的意义。
1.3 设计分组讨论
设计相关题目, 比如让学生比较在同一场合都可使用的几种传感器的优缺点, 从产品价格、材料性能、使用寿命等方面考虑设计最优方案, 通过小组讨论, 充分调动大家的积极性和思考力, 然后通过小组推荐成员上台演讲, 让大家充分表达自己的观点和看法, 在交流的过程中相互学习并排忧解难。
教学中以上几种方法的应用, 确实调动了学生的学习积极性和主动性, 提高了教学效果和教学效率。同时, 学生的自学能力、团结协作能力和个人素质也同步得到提高。
2 整合教学内容
在传感器技术课程教学过程中打好扎实稳固的基础对日后的学习发展是至关重要的。由于传感器课程信息量大, 要在有限的课时内让学生掌握所学内容, 我们就要在教学过程中遵循“够用为度”的原则, 在课堂组织和教学设计上下功夫, 根据高职院校特点和学生实际, 采用工学结合的教学做一体化项目教学法培养学生能力。
在理论教学过程中, 整合教学内容, 采用案例教学, 侧重实用, 不讲或略讲那些应用性不强的理论推导, 结合专业特点, 强调知识的运用, 使每个课堂鲜活生动, 学生能以饱满的热情参与教学活动中并能从中获取有用的知识, 让单纯的理论学习课堂不再枯燥乏味。例如, 在讲解霍尔式传感器的教学过程中, 将霍尔效应的讲解过程简化, 利用多媒体播放霍尔效应产生动画, 直接给出霍尔电压和外加磁场、通过霍尔元件的电流之间的关系, 然后结合生产实际, 强调其在测量位移、无触点发信、无触点开关、高斯计等方面的应用。
3 培养学生动手能力
在实践教学过程中, 注重学生能力的培养, 给学生多提出一些研究性、启发性学习, 在实验指导过程中, 提示学生自己绘制电路图, 注重规范操作, 仔细观察实验现象, 分析实验结果, 从中发现问题, 通过分析问题, 可以解决问题。例如在电阻应变式传感器线性特性实验中, 提醒学生思考是什么原因可能造成根据测量的结果描出的V-x特性曲线不是直线这样的结果, 半桥和全桥的实验结果有什么样的关系, 排除误差因素是否有操作不当或者电路连接有问题?这样, 学生通过设计电路图, 动手操作, 实验观察并思考, 解决教师所提出的问题, 从而可以对所学理论知识有一个很好的巩固和加深。另外, 鼓励学生课外自己动手创新设计, 从而丰富了学生的课余生活, 学会了学以致用, 也会为今后步入工作岗位打下良好的基础。
4 结语
作为电子信息工程、机电一体化等专业的一门专业必修课, 传感器技术课程的改革对学生能力的培养起着关键作用, 加上传感器技术的迅速发展不断的给教学改革提出了新的目标和要求, 我们在教学过程中作了大量工作, 不断地在教学内容、教学方法、教学手段等方面积极探索, 通过多种途径提高教学质量, 取得了满意的效果, 调动了学生的学习热情, 增加了学生的自信心, 提高了学生的学习成绩和动手动脑能力。
参考文献
[1]魏延萍.传感器技术课程教学方法研究[J].科技信息, 2011 (1) .
[2]刘佳.传感器技术课程教学探讨[J].科技创新导报, 2009 (11) .
【关键词】传感器；自动测试技术
一、传感器是什么以及传感器在社会科技生产生活中的重要性
传感器命名来自“感觉”一词，它是设备仪器感受周围环境等参数发生变化的器官。传感器是人类通过设备仪器结合电子技术探知世界的触角。现代社会中，传感器作为抓取自然界信息的主要手段和途径，也被广泛应用于各种行业，成为了信息技术的三大支柱（传感器技术、通信技术、计算机技术）之一。在现代工业生产生活和实验实践中，传感器就是检测和控制系统中的最关键的部分。传感器是感知、获取和检测信息的窗口，它提供系统赖以进行决策和处理所必须的原始数据。
二、传感器与检测技术课程在职业教育中的概况
传感器技术作为与现代技术密切相关的尖端技术，已成为高校自动控制、电子信息、机电一体化等专业的专业课程。该课程的特点是实践性强、且抽象，需要大量的实验实训以及相关基础课程支撑。该课程的培养目标：知识方面使学生建立针对传感器的从原理到应用的系统化认知，掌握各种传感器的特点及使用的一般性原则；就能力培养而言，要培养学生的创新意识和创新能力，引导学生勤思考、能动手、敢创新，使学生具备自主建立不断演进的知识体系的能力，适应终身学习的能力需要。
三、传感器与检测技术课程开设现状
学生学情分析：高职院校的学生，文化基础总体比较薄弱、良莠不齐，个体差异性比较大；学习时情绪化较强，对感兴趣的东西学习积极性较高。而对于内容枯燥的内容则学习效率较低。
由于该课程是自动控制、电子信息、机电一体化等专业的专业课程。特点就是抽象、实验性强。但是传感器课程怎么样去开发实验？怎样才能让学生理解、掌握实验内容？传统的教学方法就是课堂理论教学，课内实验教学两大方面。
理论课堂上教师以灌输知识为主，学生被动的接受知识。教学内容没有从实质上突破传统，理论色彩过于浓重。教学方式单一，学生容易走神。
实验教学主要利用实验的形式作为辅助来理解课本内容，开设少量验证性实验。教师进行演示，学生根据任务要求，进行数据的测量，填写报告，就完成了实验。
四、课程教学的思路
1.实践中做、实践中学
在每年的毕业生实习回校开专业座谈会的时候，经常会提起：“课程怎么开？学生怎么学？”。有同学说，理论课枯燥无味，对于高职类学生，只要求会用就行了，若能改为实验课最好。对此情况根据学院现有设备，对教材进行处理，有选择、有针对性的对内容进行调整。自编 教材讲义，降低了难度。每章节都设计有项目实验，形成了实践、学习、在实践的教学方法。要求学生多动手、多思考，在实践中做、实践中学。变学生由被动学习到主动学习，提高学生学习兴趣。
2.项目导向、任务驱动
为了让学生在实践中做、实践中学自主学习，所以在传感器教学中，引入了项目导向、任务驱动的教学方法。根据课本章节内容，设置一系列相对应的项目实验，将内容知识点融入进去，使学生在实验实践中，既突出技能的提高又充分发挥主观能动性，培养创造思维，培养学生独立思考、分析、解决问题的能力。
3.发挥学生主动学习积极性
俗话说：“巧妇难为无米之炊”，要把設计好的项目付诸于实践，必须有相关的实验器材、设备支撑。对于欠发达地区的职业院校，教学经费比较紧张，相应的教学设备一般比较落后。因此如何克服困难，设计相应的项目情景，完成教学任务，是个让人头疼的问题。在设计项目实验的时候，本着既省经费，又能保证教学质量，达到教学目的的原则，自己动手制作相应的实验设施、或者完成一个实验小项目。并让学生全程参与其中，以学生为主体，发挥学生学习的积极性、主动性，使之自我开发、自我学习。
五、课程教学过程
教学场地就是实验实训基地，教学过程就是一个产品开发、生产的过程。课程教学以实验为主，学生自主学习。下面我以项目：“红外遥控解码的制作与调试”为例进行说明过程。
（1）给定任务，让学生结合自己的知识，设计出相应的方案。
任务：利用单片机和红外原理进行遥控，按下相应的按键，数码管显示相应的数字。
（2）任务分析，确定原理图，选择相应的元器件，进行测量焊接。
（3）编写程序，烧入电路，观察实验效果。
（4）学生自我剖析工作原理，及实验心得。
（5）教师讲解电路工作原理，详细引出红外传感器工作原理。
（6）红外传感器的其他扩展应用。
考试考核不再以一张试卷确定成绩，而已实验中对原理的掌握及应用扩展的表现为主要依据进行评分。
随着电子技术的发展，传感器的应用已越来越广泛。本文结合自己的教学体会，在实验实训中，对传感器课程教学、实验教学和实验方式进行了探讨，提出了提高教学质量、实验教学效果的一些建议。希望通过这些改革与实验大大提高学生的动手能力，提高学生解决问题的能力。
参考文献：
[1]《传感器与检测技术》 主编 周乐挺 高等教育出版社 2005年12月
[2] http：//www.goepe.com/js/detail-65295.html
[3]项目教学法在传感器课程改革中的应用 张淑红 《天津职业大学学报》
作者简介：
2.传感器的分类p1①按被测量对象分类②按工作机理分类③按被测物理量分类④按工作原理分类⑤按传感器能量源分类⑥按输出信号的性质分类p
2三、传感器的特性及主要性能指标p41、传感器的静态特性
2、传感器的动态特性
3、传感器的性能指标p4①高精度、低成本②高灵敏度③工作可靠④稳定性好⑤抗干扰能力强⑥动态特性良好⑦结构简单、小巧，使用维护方便，通用性强p4第二节：传感器检测技术的地位和作用p5第三节：1.测量范围及量程p62.灵敏度p63.线性度p74.重复性p75.稳定性：稳定性即在相同条件、相当长时间内，其输入/输出特性不发生变化的能力p76.精确度p77.动态特性：传感器的动态特性反映了传感器对于随时间变化的动态量的响应特性p88.环境参数p8第四节：传感器的标定与校准p91.传感器的静态标定p92.传感器的动态标定p10第五节：传感器与检测技术的发展方向。
1.开发新型传感器p112.传感检测技术的智能化p113.复合传感器：复合传感器是同时检测几种物理量具有复合检测功能的传感器p124.研究生物感官，开发仿生传感器p12
第二章第一节：参量型位移传感器p131.电阻式位移传感器p132.电阻应应变式位移传感器p153.电容式位移传感器p154.电感式位移传感器p20第二节：发电型位移传感器—压电位移传感器p25第三节：大位移传感器p261.磁栅式位移传感器p262.光栅式位移传感器p273.感应同步器p294.激光式位移传感器p31
第三章 力、扭矩和压力传感器p34第一节：测力传感器p341.电阻应变式测力传感器p342.压电式力传感器p41①压电效应p41②压电晶体及材料③压电式传感器的等效电路和前置放大器p423.压磁式力传感器p44①效应p44②工作原理p45③结构p45第二节：扭矩传感器p461.电阻应变式扭矩传感器p462.压磁式扭矩仪p483.电容式扭矩测量仪p494.光电式扭矩测量仪p495.钢弦式扭矩传感器p50
第三节：压力传感器p501.液柱式压力转换原理p502.活塞式压力转换原理p513.弹性式压力传感元件p514.电量式压力计p53①电容式压力传感器p53②应变式压力传感器p53③压阻式压力传感器p54④电感式压力传感器⑤涡流式压力传感器p55⑥霍尔式压力传感器p55⑦压电式压力传感器p55
第四章 速度、加速度传感器p57第一节：速度传感器p571.直流测速发电机p57
2.交流测速发电机p583.线振动速度传感器p594.变磁通式速度传感器p605.霍尔式和电涡流式转速传感器p616.陀螺式角速度传感器p627.流速风速传感器p64第二节：加速度传感器p661.压电式加速度传感器p672.应变式加速度传感器p693.磁致伸缩式振动加速度传感器p734.力平衡式伺服加速度传感器p735.单片微型平衡式伺服加速度传感器p756.惯性倾角加速度传感器p76
第五章 视觉、触觉传感器p77第一节：视觉传感器p771.光电式摄像机原理p77固体半导体摄像机原理p783.激光式视觉传感器原理p784.红外图像传感器原理p78
第二节：人工视觉p801.人工视觉系统的硬件构成p802.物体识别p81第三节：触觉传感器p851.接触觉传感器p862.压觉传感器p873.滑动觉传感器p88
第六章 第一节：热电偶式传感器p901.基本原理p902.热电偶组成、分类及其特点p91第二节：电阻式温度传感器p931.金属热电阻温度传感器p932.热敏电阻温度传感器p94第三节：非接触式温度传感器p951.全辐射温度传感器p952.高度式温度传感器p963.比色温度传感器p97第四节：半导体温度传感器p98
第七章 气敏、温度、水份传感器p100第一节：气敏传感器p1001.气敏元件工作机理p1002.常用气敏元件的种类p101①烧结型气敏元件p101②薄膜型气敏元件p101③厚膜气敏元件p1023.气敏元件的几种应用实例p102第二节：温度传感器p1051.相对湿度与绝对湿度p1062.氯化锂湿敏元件p1063.半导体陶瓷湿敏元件p1074.热敏电阻式湿敏元件p1085.高分子膜湿敏元件p1096.金属氧化物陶瓷湿敏元件p1117.结露传感器p112第三节：水份传感器p1131.水份传感器的工作原理与结构p1132.直流电阻式水份计的结构原理p114
第八章 传感检测系统的构成p116第一节：传感检测系统的组成p116第二节：电桥p1171.电桥工作原理p1172.电桥的分类与应用p1183.电桥的工作特性指标p1204.电桥调零p122第三节：调制与解调p1221.调制p1232.解调p124第四节：滤波器p1261.无源滤波器p1262.有源滤波器p1293.数字滤波p136第五节：数/模和模/数的转换p1371.数/模转换原理p1372.数/模转换器芯片介绍p1383.数/模转换器的技术指标p1394.模/数转换原理p1405.模/数转换器芯片介绍p1426.模/数转换器的技术指标p143第六节：传感器与模/数转换器的连接通道p1431.放大与滤波环节p1432.多路模拟开关环节p1453.采样保持环节p1464.模/数转换环节p148
第七节：传感检测信号的细分与辨向原理p1491.四倍细分原理p1492.辨向原理p151
3.细分、辨向常用电路p152第八节：传感检测系统中的抗干扰问题p1531.干扰与噪声p1532.抑制干扰的方法p1543.典型噪声干扰的抑制p156第九节：传感检测系统中的微机接口p1561.接口的基本方式p1572.A/D转换器与CPU连接需解决的技术问题p1573.数据转换接口的典型结构p1584.A/D转换器与CPU的接口示例p1595.传感检测系统的显示器及其接口p163第十节：传感器信号的温度补偿及线性化的计算机处理p1681.温度补偿的处理方法p1682.线性化处理方法p1683.线性化与温度补偿实例p170
第九章 信号分析及其在测试中的应用p173第一节：信号的分类p1731.确定性信号p1732.非确定性信号p1733.模拟信号与离散信号p174第二节：信号的幅值描述p1741.信号的均值u p1742.信号的方差p1753.信号的均方值p1754.信号的概率密度函数p（x）p175第三节：信号的相关描述p176第四节：信号的频域描述p178
1.周期信号与离散频谱—傅里叶级数p1782.非周期信号与连续频谱—傅里叶变换p182
3.傅里叶变换的基本性质p1834.非确定性信号的功率谱密度函数p184第五节：信号分析在振动测试中的应用p1881.振动的类型p1882.振动的激励方式p1893.激振器p190
细的传感器技术的发展方向：
1、发现新现象，开发新材料——新现象、新原理、新材料是发展传感器技术，研究新型传感器的重要基础，每一种新原理、新材料的发现都会伴随着新的传感器种类诞生。比如说，在常温状态下，传输速度比任何半导体都快的碳化硅。
2、集成化，多功能化——向敏感功能装置发展传感器的集成化，最近积极地应用了半导体集成电路技术及其开发思想用于传感器制造。如采用微细加工技术MEMS制作微型传感器；采用厚膜和薄膜技术制作传感器等。
3、向未开发的领域挑战——生物传感器到目前为止，正大力研究。开发的传感器大多为物理传感器，今后应积极开发研究化学传感器和生物传感器。特别是智能机器人技术的发展，需要研制各种模拟人的感觉器官的传感器，如已有的机器人力觉、触觉传感器、味觉传感器等。
光电传感器因其灵敏轻便等优势而被广泛应用于自动化设备检测装置中。20世纪80年代，美国军事领域开始应用光电传感器信息融合技术；2013年3月15日，美国国防先期计划研究局（DARPA）公布了在阿灵顿召开的已进入第二阶段的MIST-LR项目会议，指出在未来的第三阶段，将开发出能够提升飞行器性能的原型系统传感器，极大发挥其在民用和军事两个方面的助推器作用。
1 应用必要
第一，光电传感器获取信息的过程实际是一个多对一的对应抽样过程，在将客观世界空间的信息传输至传感器这一过程中信息丢失的问题难以避免；第二，军事领域中光电传感器的数量庞大，急需处理的信息量也繁多冗杂，这些都会给人工处理带来一定困扰，而光电传感器信息融合技术的应用巧妙地解决了这一信息综合处理的难题；第三，应用环境决定了光电传感器性能发挥的好坏，但截至目前尚未有一个国家可以开发出适用于任何环境下且性能优于其他类型的光电传感器。
2 概念优点
光电传感器信息融合的过程正是为了完成目标分类、识别及跟踪等任务而进行信息自动分析综合处理的过程。军事领域中的目标识别及跟踪可以实现光电传感器目标属性中的监视功能，有利于精确定位与预估判决。我国航天技术的高速发展离不开当前最热门的技术之一――航天技术上光电传感器信息融合技术，它能够有效提高空间的分辨率和系统的可靠性，无疑成为我国GDP增长的“助推器”。
3 工作原理
光电传感器能够有效检测到光强度变化的情况并将光强度的变化转换为电信号的变化。通常情况下，光电传感器这种小型电子设备由三部分组成：发送器、接收器与检测电路。发送器负责向目标发射来源于发光二极管、激光二极管及红外射二极管等的光束，不间断发射出的光束经过像光圈、透镜这种光学元件后达到由光电二极管、光电三极管及光电池构成的接收器中，接收器接收到光束后会将其传输至能够过滤该信号是否有效并决定是否应用的检测电路。详细流程见下图所示。
需要强调的一点是发射板和光导纤维作为光电传感器结构元件的一种也独具特色。众所周知，三角形的结构最为稳定，因此由极细小的三角锥体反射材料组成的三角反射板是一种能保证光束可以准确无误地从反射板返回的发射装置，其结构极其稳固且具有极强的实用性。
4 应用领域
4.1研制抄表系统
为及时结算用户的电费，一般由电力部门派专门的抄表人员到有关用户处定期走家串户地查看、抄写设置在现场的电能表，通过人工读取、记录、计算和收费。这不仅浪费人力，而且还会因人工读取造成不必要的误差，给用户带来不必要的麻烦和损失，甚至会发生不法分子假冒抄表人员入室作案而影响社会治安。因此，无论是电力部门还是用户们均迫切要求改变当前的落后状态。随着微电子技术、传感器技术、计算机技术及现代通讯技术的发展，可以利用光电传感器来研制自动抄表系统。
电能表的铝盘受电涡流和磁场的作用下产生的转矩驱动而旋转，采用光电传感器则可将铝盘的转数转换成脉冲数。如在旋转的光亮的铝盘上局部涂黑，再配以反射式光电发射接收对管，则当铝盘旋转时在局部涂黑处便产生脉冲，并可将铝盘的转数采样转换为相应的脉冲数，并经光电耦合隔离电路，送至CPU的T0端口进行计数处理。采用光电耦合隔离器可以有效地防止干扰信号进入微机，再结合其它传输方式便可形成自动抄表系统。目前自动抄表系统没有大规模使用与当前的技术有莫大关系，这套技术还有很多需要改进之处，相信在未来几年随着技术的发展，自动抄表将在全国范围内实现。
4.2节能灯具设计
光敏传感器、红外传感器、颜色传感器已进入各种自控节能LED照明系统的设计方案之中，它们的自主控制、方便应用使得不少公共照明LED灯具和居家照明灯具实现智能化。光电传感器可以协助公共照明的LED灯具实现灯光的自动开启关闭，可以智能的感应人和车辆进出而自动开关灯光，可以智慧的控制LED灯光开启的时间和控制亮度，甚至按人类的意愿自动调整光线的色温，营造人类想要的光氛围。
4.2.1光敏传感器应用
光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，它能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制LED灯具的自动开关。对于远程的照明灯具，如街灯、庭院灯、草坪灯等都可经济而简单的实现节能自动控制。太阳能路灯本身是利用太阳光发电、储能的LED照明灯具，无需电网供电也就无需架设成本不菲的输电线路，因此使用光敏传感器可以实现极低成本、自动开启关闭的节能管理。
4.2.2红外传感器应用
红外热释电传感器（PIR）在LED照明中的应用已有近十年的`历史。红外传感器的视角有限，需要搭配菲涅尔透镜才能扩大探测区，才能监视移动的热源（人或车）。菲涅尔透镜有两个作用：一是聚焦作用，将热释红外信号折射在PIR上；二是将探测区内分为若干个明区和暗区，使进入探测区的人能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。
4.3航天技术应用
我国神舟十号发射成功后到与天宫一号的自动交会对接，2000多项航天技术成果移植国民经济成为经济发展“倍增器”，其中光电传感器技术发挥了重要作用。神舟十号和天宫一号对接机构十分复杂，由上百个传感器、上千轴承组合而成。对接任务要求严丝合缝且不能漏气。另外考虑到飞行器在太空环境中失重要经历高低温的变化，因此必须保证对接时不出现故障。手控交会对接时要有精确的传感器测量设备，不断测量两个飞行器之间的距离、相对速度和姿态等，稍有差池后果不堪设想。最后对接时，要求轴向误差≤18cm。这些对航天员的身心都是极大的挑战，要求他们具有极高的眼手协调性、操作精细性和过硬的心理素质等。在交会对接的过程中，航天员需要紧盯电视图像，根据实时传输的数据让两个航天器一点点逼近，根据仔细计算决定速度变化方案完成交会对接，其中传感器起到决定性作用，为实现航天梦奠定最强基础。
4.4工业自动化装置
光电传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，在工业上常用于非接触测量物位、距离和条码等信息，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。随着现代检测技术的发展出现了很多新型的光电传感器，特别是CCD图像传感器的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。相关应用行业的系列产品如下：
1）光电式烟雾报警器。没有烟雾时，发光二极管发出的光线直线传播，光电三极管没有接收信号，没有输出；有烟雾时，发光二极管发出的光线被烟雾颗粒折射，使三极管接受到光线，有信号输出，发出报警。如今频遭吐槽的雾霾天气说明环境污染问题严重，而光电式烟雾报警器则可通过光在烟道里传输过程的变化检测到烟道中的烟尘浊度；2）点钞机的计数传感器。具有结构微型化、操作简便化、使用耐用型等特点的点钞机在我们的日常生活中应用频繁，其不光在金融机构中被大量使用，也逐渐成为一些大型企事业单位必备的办公用品，成就其的正是结构简单、响应速度快、精确度高的光电传感器。点钞机的技术传感器采用两组由一个红外发光二极管和一个接收红外光的光敏三极管组成的红外光电传感器，没有钞票时，接收管受光照导通而输出为0；有钞票时，接收管光通量不足而输出为1且产生一个脉冲信号，经检测电路输入至负责计数和显示的单片机。只有不断提升光电传感器的性能，才能满足商业经济和财务自动化日新月异变化而产生的高要求。
参考文献
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[2]赵娟妮.多传感器数据融合技术及其在光伏电站监控系统中的应用.科技信息，2013（7）.
[3]魏宏飞，赵慧.多传感器信息融合技术在火灾报警系统的应用[J].现代电子技术，2013（6）.
感测技术以信息的获取、转换和处理为主要内容与计算机技术、通信技术等一起,成为信息技术的支柱学科,为生产发展和科技进步做出了重要贡献。这门课程是对已学课程知识的综合应用,也为后续课程夯实了基础。
1 感测技术教学现状以及存在的问题
感测技术课程教学一些问题不容忽视,存在学校传授的相关知识体系与社会要求不符的矛盾,课本内容陈旧与新技术、新应用发展速度快的矛盾,内容多与学时少的矛盾,理论多与实践少的矛盾等。
1.1 传统教学内容
目前感测技术课程内容包括传感器和检测技术两部分,主要内容是传感器部分,检测技术内容较少。
教材传感器部分主要内容是介绍传感器的工作原理、内部结构、转换电路,甚至是敏感元件的制作材料和工作原理等,内容多而繁杂,不仅涉及电学、磁学、力学、光学、声学、化学、生物学、数学、材料、机械原理、计算机技术等多门学科,还涉及工业现场的一些实际情况及制作工艺学等。其中很多内容学生都不甚了解,过多篇幅阐述这部分内容容易增加学生的畏难情绪,降低学生学习的积极性。
现行教材传感器部分没有涉及新型传感器技术的理论知识及其应用,不利于学生拓宽知识面,不符合宽口径人才培养模式。
课程中,检测技术内容仅限于检测的基本概念,检测的一般方法。
1.2 传统教学手段
传统教学手段是理论教学加实验,而且以理论教学为主。以我校为例,大纲规定总课时为44学时,其中,理论教学36学时,实验8学时。理论教学,教师讲得费力,学生听得茫然,学生积极性不高。实验也基本是对着实验报告验证数据,收效甚微。
1.3 传统考核方法
课程考核方法一般是以考试为主,辅以作业、考勤评价学生学习状况,这种考核方法无法激发学生学习的积极性和主动性,不能真实反映学生的学习能力、对知识的掌握程度及其专业应用能力。
2 教学改革的思路及实现
2.1 优化教学内容体系
2.1.1 归纳整理,淡化理论
目前,本科毕业生中从事理论研究和传感器设计的比较少,只需要他们粗线条地掌握常用传感器的工作原理以满足后续课程需求,并能依据有关产品手册选用传感器以适应未来工作的要求。因此,只需概略性地介绍传感器的基本理论和基本结构,而不必深究其内部的结构和原理。
2.1.2 增加新型传感器和传感器的新应用
针对教材中新传感器、传感器新应用内容少这一问题,我们在教学过程中增加了许多新型传感器,如:智能传感器、网络传感器、无线传感器、虚拟仪器等。结合中国和世界重大科技活动,引导学生关注传感器新的应用领域,如:传感器在嫦娥探月、神舟飞船等工程中的应用,在物联网、智能电网中的应用等。
2.1.3 增加新的检测技术和分析、处理技术
在传统的检测技术基础之上,我们增加了多传感器融合技术、数据驱动技术等较为前沿的数据分析和处理技术,测量不确定度与回归分析。增加了感测数据的传输,传感器网络等内容。
2.2 多样化教学手段
理念决定方法。教师是主导,学生是主体,在教学中,学生作为学习和吸收知识的主体,教师要引导学生去学习,激发学生的学习兴趣,发挥学生的学习主动性提高学生的学习能力。教学手段的改进也是基于这样的理念。
对于整合后的教学内容,根据不同内容的特点,相应地我们也采取了多样化的教学手段。
2.2.1“模块化”教学模式
传感器这部分内容中各种传感器除了工作原理不同外,其知识结构基本相同。根据其特点,我们采用了“模块式”的教学模式,将学生根据其兴趣分成若干小组,每小组负责一类他们感兴趣的传感器,让他们自己以教材为基础,参考、查阅相关资料,做出所负责部分内容的PPT课件,在课前给学生20分钟时间让他们自己讲解,然后其他组点评。课堂上教师只要做一些补充就行了。刚开始我们担心的问题很多,如学生的自学能力等。实际教学效果远比我们设想的要好。每组同学都很认真,查阅的资料也很丰富,PPT做得也十分漂亮。由于增加了点评这一环节,同学们除了关注本组内容,也很热心其他组的内容,竞争氛围浓厚。
2.2.2“开放型”教学模式
讲完每一类传感器理论内容后,我们在原来的实验内容基础上,设计了拓展实训。在规定课外时间内,开放学校的实验室,让学生在实验室平台上做些修改去完成实训任务。由于实验室开放时间和实验仪器的限制刚开始时,实训任务完成得并不理想。后来我们借助虚拟仪器和Matlab仿真,设计了一些拓展实训任务,效果很好,也符合学生的口味。
由于采用了“模块化”“开放型”教学模式,传感器这部分内容所用时间相对以前大大减少,而且教学效果尤为突出。
2.2.3“启发式”教学模式
新型传感器、传感器的新应用和新的检测技术也基本上以学生为主体,限于学生的知识面,一般都是教师给出范围,在课堂上针对不同问题,给学生一定的信息,启发学生。由学生小组去查找资料,以小论文的形式上交,详细摘要做成PPT在课堂上讲解。当然也有不少同学有自己的新发现。
以上模式中,都是以学生小组为一个学习单位,而且每一次小组成员都不同,这样既加强了学生的团队观念,又激发了他们的竞争意识。
2.3 改革考核方法
针对上述整合后的内容和多样化的教学手段,我们改革了考核方法,制订了相应的考核评价体系。其主要内容由4部分组成:传感器部分的资料查阅和PPT的制作;拓展实训部分的完成情况;新知识的资料查阅情况和PPT的制作;期末考试,当然还要考虑出勤等因素。考试已经不是我们考核的唯一方式了。
3 结束语
教学内容、教学手段和考核方法是一体的,它们之间相辅相成,相互促进。整合后的教学内容需要与之相应的教学手段和考核方式来实现,多样化的教学手段能使教学任务事半功倍,设置合理的考核评价体系不仅考核学生的学习内容,也应该能评价学生的学习能力。通过传感器与检测技术课程教学的改进,激发了学生学习的积极性和主动性,加深了学生对这门课程的理解,提高了学生的学习能力,融知识传授、能力培养、素质教育为一体。
参考文献
[1]胡向东,刘京诚,余成波.传感器与检测技术[M].北京:机械工业出版社,2009
[2]朱成杰,欧阳名三,陈静.感测技术课程教学方法的探讨与改革[J].中国科技信息,2009,5
关键词：传感器与自动检测技术；教学内容；教学模式；工程思维
“传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课，是一门必修课，也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术，现代检测系统通常集光、机、电于一体，软硬件相结合。
“传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授，重知识，轻技能；教师之间也缺乏沟通，教学资源不能得到充分利用，教学效果不理想，学生学习兴趣不高。
一、教学过程中发现的问题及改革必要性分析
笔者在独立学院讲授“传感器与自动检测技术”课程已有四年，最开始沿用了研究型大学的教学计划和教学大纲，由于研究型大学是以培养研究型人才为主，而独立学院是以培养应用型人才为主，在人才培养目标上有较大差异，在逐渐深入的过程中发现传统方案不太符合学院培养应用型人才的定位，存在以下几方面的问题。
1.重理论，轻实践
该课程是应用型课程，其中也有大量的理论知识、数学推导，而传统的研究型教学方法普遍都以理论教学为主，在课堂上大篇幅讲解传感器的原理，进行数学公式推导，相比而言传感器的应用通常只是通过一个实例简单介绍，导致最后大多数学生只是粗略地知道该传感器的结构，而不知道如何用，在哪里用。
2.教学模式单一
该课程传统上以讲授的教学方式为主，将现成的结论、公式和定理告诉学生，学生不能主动地思考和探索，过程枯燥乏味，导致学生产生了厌学情绪。同时理论教学与实训、实践教学脱节问题也很严重。
3.教学实验安排不合理
传统的实验课程安排，验证性实验比例高达80%，综合设计性实验极少，缺少实训、实践环节。然而应用型人才的培养应该以实践教学为核心，重点培养学生的工程思维和实践能力、动手能力，以在学生毕业时达到企业对技术水平与能力的要求，使学生毕业后能尽快适应工作岗位。
二、适合独立学院培养应用型人才的教学方案改革
传统的传感器与自动检测技术课程重理论、轻实践，教学模式单一，教学实验以验证性实验为主，这种方案能够培养研究型人才，但却无法培养合格的应用型人才。在教学过程中，笔者潜心研习，并反复实践，总结出以下几个可以改革的方面。
1.优化教学内容，注重工程思维
本课程一个很重要的内容是各种类型传感器的原理，传统的教学要讲清楚其中的来龙去脉，而本人则认为针对应用型人才培养，充分讲授清楚基本概念、基本原理和基本方法即可，涉及大额数学公式可以选择重要的进行讲解，其他则可作为学生的自学内容，让学生课余自学。同时应该重点讲解该传感器的工程应用实例；另一方面要结合最新实际工程讲解。这样才能激发学生的学习兴趣，培养学生应用型工程学习思维。
2.改革教学方法，改变教学模式
传统的教学是“灌输式”的方法，无论学生是否接受，直接把要讲的内容全部讲述给学生，而这也违背了培养学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力的出发点和归宿。笔者认为应该应用工程案例教学，实行启发式、讨论式、研究式等与实践相结合的教学方法，发挥学生在教学活动中的主体地位。
3.与工程实际相结合，与其他课程相结合
教学过程中要从不同行业提取典型的工程应用实例，精简以后作为实例进行讲解。在进行教学时，要培养学生的系统观，让学生明白这不是一门独立的课程，而是与自动控制原理、智能控制理论等课程相融合的，以达到融会贯通的学习效果。
4.实验环节改革
实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验，学生容易感到枯燥无味，毫无学习积极性，很少有学生进行独立思考并发现问题，实验效果极不理想。为了改变这种模式化的教育，笔者将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验。在实验教学中根据客观条件在适当减少验证性实验的基础上，增加了开拓性实验项目以及设计综合性实验。
5.改革教学评价方法，提高课堂教学效率
高效的学习成果反馈机制是促进教学相长的必要手段，目前该课程都是通过课程作业进行学习效果反馈，可以采用每一个章节布置一道设计型题目，让学生更加广泛地查阅资料，并在一定知识广度的基础上深入分析题目中用到的内容，进而从更深的层面分析解决问题，以达到深度、广度相结合的效果。
本文针对传感器与自动检测技术传统研究型大学的方案，提出了三个方面的问题，并根据四年的教学积累，在教学内容、教学模式、实验环节、教学评价及反馈等几个方面进行了探讨分析并提出了一套改革的方法和措施。本方案以实际工程应用实例为核心，在教学内容上侧重于传感器应用方面的讲解，以提出问题、分析问题、解决问题为主线调动学生的学习积极性和主动性，培养学生的工程思维和能力，重视实验环节，以设计性、综合性实验代替验证性实验培养学生将抽象的知识具体化、培养学生的实际应用能力、动手能力和创新能力。
参考文献：
[1]吴建平，甘媛.“传感器”课程实验教学研究[J].成都理工大学学报.
[2]曹良玉，赵堂春.传感器技术及其应用.课程改革初探[J].中国现代教育装备.
[3]李玉华，胡雪梅.传感器及应用.课程教学改革的探讨Ⅱ技术与市场.
一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）
(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计)
1．下列不是电感式传感器的是（
）。
A 变磁阻式自感传感器 器
B 电涡流式传感器
C 变压器式互感传感器
D 霍尔式传感
学号
2．传感器在不考虑迟滞蠕变等因素的影响下，其静态特性方程
y = a 0 + a1 x + a 2 x 2 + LL a n x n
中，定义为理论灵敏度的量为（an
）。
姓名
A
a0
B
a1
C
a2
D
3．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（
）
A．压力
B．力矩
C．温度
D．厚度
4．属于传感器动态特性指标的是（
）
专业班级
A．重复性
B．线性度
C．灵敏度
D．固有频率
5．按照工作原理分类，压电式传感器属于（
）
A．光电式传感器
B．阻抗式传感器
C．电势式传感器
D．电阻式传感器
6．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（
）
A．变极板面积型
B．变极距型
C．变介质型
D．容栅型
（B）
7．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（
）
A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片
B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联
C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片
D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片
8．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（
）
A．电缆的安装与固定方式
B．电缆的长度
C．前置放大器的输出阻抗
D．前置放大器的输入阻抗
9．固体半导体摄像元件 CCD 是一种（
）
A．PN 结光电二极管电路
B．PNP 型晶体管集成电路
C．MOS 型晶体管开关集成电路
D．NPN 型晶体管集成电路
10．下列器件中是基于外光电效应制成的是
。
A
光敏电阻
B
光电池
C
光电倍增管
D
光敏晶体管
二、填空题：(每空 1 分，共 25 分)1.测量系统的静态特性指标主要有迟滞、______、______、灵敏度、稳定性、精度等。
2.电容式传感器可分为________、________、________三种基本类型。
3.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的________相等。
4.在热电偶中，当引入（B）
无影响。这一结论被称为热电偶的________定律。
…………………………………………密…………………………封……………………………………线…………………………………
5.测量误差可分为___________、___________和_________三种误差。
6.工业上压力计常使用的弹性元件有________、_________、_________。
7.工业上流量的单位有_________和__________。
学号
8.差压式流量计由__________、___________、___________组成。
(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计)
9.非接触式测温计的种类有__________、__________、__________。
10.机械量包括_________、_________、_________、__________。
姓名
三、简答题：(每题 4 分，共 24 分)1.简述传感器定义和组成。
系 专业班级
2.
写出工业用热电阻的分度号、材料及测量温度范围？
学院
（B）
3.
质量流量计有哪几种类型？
4.
简述电磁流量仪组成及特点？
5.
简述色谱仪的分析原理和工作流程。
6.
有那些非接触式测温方法？。
（B）
四、简述热电偶测温原理，说明热电偶测温时为何要冷端补偿，冷端补偿有那几种方法？（10 分）
…………………………………………密…………………………封……………………………………线…………………………………
学号(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计)姓名
五、测量某电路电流共五次，测得数据分别为： 168.41、168.54、168.59、168.40、168.50，试用 3σ准则检查测量之中是否有坏值，如有坏值，求出去掉坏值后的算术平均值标 准误差。（10 分）
学院
系 专业班级
（B）
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