传感器技术 主讲教师 仲志平   安徽师范大学 开课时间 2020-02-17 至 2020-06-07 学习总人数:335人 视频时长:1:44:54


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  • 课程讨论
  • 课程公告

《传感器技术》是信息技术和产业的重要组成部分,是信息化领域感知、采集、转换、传输和信息处理的功能器件。自1996年在物理与电子信息学院首次开设以来,已有24年时间,目前面向学院电子信息工程、自动化、通信工程3个专业的本科生开设,课程总学时为42(其中理论学时为32,实践学时为10),每年授课学生人数在200人左右。

本课程的开设时间为第4学期,教学内容主要包括:绪论、传感器技术基础、电阻式传感器、变磁阻式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、热电式传感器、光电式传感器及光纤传感器等。

通过本课程的学习,要求学生理解各类传感器的工作原理和测量技术,掌握传感器的选用原则和方法、传感器的误差分析及其性能改进途径。提高学生分析自动化领域或工程问题的能力,为进一步从事自动化设备与自动控制系统的分析、设计、产品开发、生产管理、运营与维护等方面提供良好的基础和参考。                                         

经过多年的课程建设,积累了比较丰富的教学资料、齐全的电子文档和电子课件,灵活多样的教学形式。在教材建设上,该课程选用的《传感器技术》(第3版),系由贾伯年等人编著、东南大学出版社出版。与本课程配套的实验教材,由学院教师自行编写的实验指导书。提供了仪表技术与传感器、传感器世界、中华传感器、传感技术学报网、中国传感器网等学习参考资料。

与本课程相关的教学条件也初具规模,学校已建成相当数量的多媒体教室,学院已建成传感器实验室,使课堂教学和实验教学都基本上得到保证。

在教学方法上,除了传统的黑板教学外,还注意引入多媒体辅助教学。与课堂教学配套的实验教学则注意实验内容的选取,使学生能够熟练、规范地使用传感器实验常规仪器,学会常规传感器工作原理的验证、实验数据的处理、实验误差的分析,进一步加深学生对课程内容的理解。

本课程自1996年开设以来,经过相关主讲教师和实验教师的共同努力,使得该课程不断完善,取得一定的教学效果。


  • 仲志平  安徽师范大学
  • 仲志平,男,出生于1964年10月,安徽师范大学物理学专业理学学士、东南大学计算机应用专业工学硕士、复旦大学计算机学院访问学者,安徽师范大学物理与电子信息学院副教授。独立承担过“数据结构”、《操作系统》、《离散数学》、《数据库原理》、《传感器原理与应用》、《网页设计与制作》等课程。教科研:1.        教材出版:网页设计与制作(中国科学技术出版社),第一参编<span style="fon
  • 陈卫松  安徽师范大学
  • 陈卫松,男,1973年生,南京大学信号与信息处理专业博士毕业,物理与电子信息学院副教授、硕士生导师。
  • 黄云飞  安徽师范大学
  • 黄云飞,安徽师范大学教师。主要教授专业必修课“单片机与接口技术”、 “传感器原理与应用”和专业基础必修课“工程制图”。指导学生参加第二课堂,如全国大学生智能车竞赛、全国大学生电子设计大赛,并获得各类奖项。
绪论
第1章 传感器技术基础
> 1.1 线性度
> 1.2 静态特性-重复性
> 1.3 频率响应特性
> 1.4 一阶环节
第2章 电阻式传感器
> 2.1 导电材料的应变电阻效应
> 2.2 横向效应及横向效应系数
> 2.5 电阻应变计的温度效应及其补偿
第3章 变磁阻式传感器
> 3.1 变气隙式自感传感器
> 3.3 差动式变压器
第4章电容式传感器
> 4.1 变极距型电容传感器
第5章 磁电式传感器
> 5.1 霍尔传感器
第6章 压电式传感器
> 6.1 压电陶瓷传感器
第7章 热电式传感器
> 7.1 热电效应
第8章 光电式传感器
> 8.1 外光电效应
第9章 光纤传感器
> 9.1 光纤波导原理
第1章传感器技术基础
第2章电阻式传感器
第3章变磁阻式传感器
第4章电容式传感器第5章磁电式传感器
第8章光电式传感器第9章光纤传感器
习题解析7-7
2020-05-19 09:15:14

用镍铬-镍硅热电偶测得介质温度为800C,若参考端温度为25C,问介质的实际温度为多少?

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习题解析9-0
2020-05-19 08:56:22

如图所示,请叙述光纤液位传感器的工作原理。556.png


答:当测头置于空气中,没有接触液面时,光线射到纤芯与空气界面时,发生全内反射而返回到光电二极管,如图(a)所示;当测头接触液面时,由于液面折射率大于空气,全内反射被破坏,将有部分光线透射到液体内,使返回到光电二极管的光强变弱,如图(b)所示。返回光强发生突变时,表明测头已经接触到液位。利用液位传感器进行防洪报警。

习题解析9-2
2020-05-19 08:07:09

一阶跃光纤,已知n1=1.46n2=1.45,外部介质为空气n0=1。试求光纤的数值孔径和最大入射角。

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习题解析2-8
2020-05-18 13:29:05

一试件受力后的应变2×10-3,丝绕应变计的灵敏系数为2,初始阻值为120Ω,温度系数为-50×10-6/℃,线膨胀系数为14×10-6/℃;试件的线膨胀系数为12×10-6/℃。试求,温度升高20℃时,应变计输出的相对误差。

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习题解析2-6
2020-05-18 13:24:28

有栅长为3mm5mm两种丝式应变计,其横向效应系数分别为5%3%,欲用来测量泊松比为0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力梯度较大)。试问:应选用哪一种应变计?为什么?

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习题解析2-4
2020-05-18 09:20:07

述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。

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习题解析3-2
2020-05-18 08:46:06

为什么在设计电感式传感器时应尽量减小铁损?试述减小铁损的方法。

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习题解析5-0
2020-05-18 07:33:50

某霍尔元件尺寸为L=10mm,w=3.5mm,d=1.0mm,沿L方向通以电流I=1.0mA,在垂直于L和w的方向上加有均匀磁场B=0.3T,灵敏度为22V/(A.T),试求输出霍尔电势及载流子浓度。 

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习题解析1-8
2020-05-18 07:24:04

设一力传感器可作二阶系统来处理。已知传感器的固有频率为800KHz,阻尼比ξ=0.4,问在使用该传感器测定400Hz正弦变化的外力时会产生多大的振幅相对误差和相位误差。

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习题解析1-11
2020-05-18 07:23:12

某测振传感器可为二阶系统来处理,其幅频特性见图1-10。已知传感器的固有频率为800 Hz,阻尼比ξ=0.4,问:用该传感器测定正弦振动时,若要求幅值误差小于2%,求允许使用的频率范围及相应的最大相位误差;欲用来测量复合周期振动,应对传感器的那个参数进行调整?怎样调整?[提示:按系统不失真条件考虑]

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习题解析1-10
2020-05-18 07:22:31

有一个二阶系统如图1-12所示,求其输入为F=A·u(t)的阶跃响应,并画出响应曲线图(假定特征方程的根r1r22个不相等的实根)。

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如图中阻尼比大于1的特性曲线。


习题解析1-9
2020-05-18 07:21:51

今有两加速度传感器均可作为二阶系统来处理,其中一只固有频率为25KHz,另一只为35KHz,阻尼比ξ=0.3,若欲测量频率为10KHz的正弦振动加速度,应选用哪一只?试计算测量时将带来多大的振幅误差和相位误差?

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习题解析2-11
2020-05-18 07:20:58

一圆筒型力传感器的钢质弹性筒截19.6cm2,弹性模量E=2×1011N/m24阻值R1=R2=R3=R4=120欧姆,K=2的应变计如表2-7(a)所示布片,并接入差动全桥电路。试问,(1)当输入电压为3V加载后测得输出电压为U0=2.6mV时,求载荷大小?(2)此时,弹性件贴片处的纵向应变和横向应变各是多少?

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如果还不清楚,查阅教材55、56页内容。


习题解析2-10
2020-05-18 07:20:18

为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件?现用一等强度梁:有效长l=150mm,固支处宽b=18mm,厚h=5mm,弹性模量E=2×105N/mm2,贴上4片等阻值,K=2的电阻应变计,并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。试问,(1)悬臂梁上如何布片?(2)当输入电压为3V,有输出电压为2mV时的称重量是多少?

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习题解析3-18
2020-05-18 07:18:22

计算P3-2所示差动变压器式传感器接入桥式电路(顺接法)时的空载输出电压U0;已知初级线圈激励电流为I1,电源角频率为ω,初、次级间的互感为:MaMb,两个次级线圈完全相同。又若同一差动变压器式传感器接成(b)所示反串电路(对接法),问两种方法中哪一种灵敏度高?高几倍?[提示:1将图(a)次级简化为图(c)等效电路(根据已知条件Za=Zb;2)空载输出电压,与图(c)计算结果比较。]

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习题解析3-19
2020-05-18 07:17:54


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习题解析3-21
2020-05-18 07:15:56

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习题解析4-0
2020-05-18 07:06:48

已知差动式电容传感器的初始电容C1=C2=100PF,交流信号源电压有效值U=6V,频率f=100KHz。求,

    (1)在满足有最高输出灵敏度条件下设计交流不平衡电桥电路,并画出电路原理图;

    (2)计算另外两个臂的匹配阻抗值;

    (3)当传感器电容变化量为±10PF时,求桥路输出电压。

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习题解析4-9
2020-05-08 08:14:42

变间隙(极距)式平行板电容传感器,如图P4-3所示。当初始极板距离δ0=1mm时,若要求测量线性度为0.1%。求允许的间隙最大变化量是多少?

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期中检查
2020-04-21 14:53:46

各位同学,下午好!

学期教学内容已经过半,线上教学是与线下教学密切配合的。“e会学”平台上已经安排的教学内容,线下教学一般不会再次详细介绍,根据教学进度,由同学们自己利用空余时间提前或及时观看学习,并完成配套的随堂练习和作业,否则会影响后期内容的学习。每个章节教学内容学习结束之后,还配有章节测试,目的是为了检测大家对本章知识点的掌握情况,希望没有跟上教学进度的同学,针对自己线上学习情况抓紧时间完成。免得学习任务堆积影响后期学习效果。

学习公告
2020-02-18 10:49:00

同学们,大家好!本学期《传感器技术》课程线上开课时间为:2020年2月17日至2020年6月7日。

课程教学方法:采用线上线下混合式教学。线上学习资源:主要是我在安徽省网络课程学习中心(e会学)上线的省级质量工程项目《传感器技术》MOOC课程,上面含有15讲上课视频、随堂练习、课件、考试等资源,大家可以根据上课进度观看视频、完成随堂练习和测试,系统根据同学们完成情况,自动给出各项评分,并将各项成绩按照一定的比例计入学期总评。

线下学习,采用网络平台“雨课堂”直播和面授形式授课,教学内容包括预习、测试、练习、答疑和互动等形式,每项任务都需要在规定时间内完成。

课程性质:专业必修课程

总学时:42(其中,理论课32个学时,实验课10个学时

教材:采用东南大学出版社出版,贾伯年等编著的《传感器技术》

参考资料:包括两大类一是参考书:清华大学出版社出版、孙建民等编著的《传感器技术》;国防工业出版社出版、刘迎春等编著的《传感器原理、设计与应用》和《现代新型传感器原理与应用》;电子工业出版社出版、吴兴惠编著的《敏感元器件及材料》等。二是网络学习资源:仪表技术与传感器、传感器世界、中华传感器、传感技术学报网、中国传感器网等。

疫情当前,保重身体!


2019-2020学年度第2学期《传感器技术》课程开课公告
2020-01-30 10:42:18

最新版e会学学生端操作手册.pdf

e会学APP操作手册.pdf

安徽师范大学物理与电子信息学院 2018级自动化专业的同学们,你们好!

本学期开设的《传感器技术》课程,将采用线上、线下混合教学模式进行授课。请同学们按照下列步骤操作:

1、注册:附件中“e会学APP操作手册”或“最新版e会学学生端操作手册”中提供的方式进行注册;

2、每次课前按照老师要求线上观看课程视频、完成随堂练习、作业或考试等工作,你们所做的工作都会按比例自动计入课程成绩的总评中;

3、视频中未涉及的教学内容将在课堂上完成。

4、禁止发布与课程学习无关的任何内容。

由于是首次采用这种模式进行授课,希望同学们能积极配合。谢谢!

仲志平