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传感技术课教案
学期：2007第2学期
学时： 32
院（部）：微电子与固体电子学院 教研室：1501 授课教师：陶佰万
授课班级 所在系
传感技术教案
年 月 日 星期
章节： 第1章：绪论（2学时）教学任务：
了解传感器的定义、组成、分类方法、应用和的发展方向；传感器的主要应用领域；传感器的发展动向；传感器的命名方法。重点及难点：
传感器的定义和作用；传感器由哪几部分组成和各部分的作用；传感器的分类方法，功能型传感器和结构型传感器的异同。教学内容提要：
1.传感器的定义，传感器的组成。2.传感器的分类方法。
3.结构型传感器与功能型传感器。4.传感器的应用。5.传感器的发展动向。6.传感器的命名方法。复习思考题、作业：
第1章复习思考题
1.传感器的定义与组成。
2.传感器有哪些分类方法？什么是结构型传感器与功能型传感器？ 3.传感器如何命名？MZ11和MZ91表示什么传感器？ 课后小结：
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章节： 第2章传感器基理论（上）（2学时）
教学任务：了解感测系统的组成、传感器在感测系统中的作用；信号及其分类；信号的频谱分析方法；传感器的静态和动态特性；传感器的静态特性的数学表示方法。传感器的静态特性及其主要参数。
重点及难点：感测系统的组成；信号的频谱分析方法；传感器的静态特性的数学表示方法；量程、分辨力、线性度等静态参数的表示方法和使用中的意义。教学内容提要：
1.检测系统及其组成。2.信号及其特性分析。3.信号的频谱分析方法； 4.传感器的静态特性。
5.主要的静态特性参数的意义及其表示。复习思考题、作业：
第2章复习思考题 1.检测系统及其组成。2.什么叫信号?怎样分类？
3.什么是传感器的静态特性，有哪些重要的静态特性参数。课后小结：
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年 月 日 星期
章节：第2章传感器基理论（下）（2学时）
教学任务：
传感器动态特性的数学表示；传感器动态分析的特殊性；传递函数和频率响应函数；一阶传感器与二阶传感器；传感器的时域和频域分析。
重点及难点：
传感器的动态特性的数学表示，传递函数和频率响应函数的物理意义，一阶传感器与二阶传感器的时域与频域中的特性。
教学内容提要：
1.传感器动态特性函数的数学表示。2.传感器动态分析的特殊性。3.传递函数和频率响应函数。
4.一阶系统（一阶传感器）的频率特性。5.二阶系统（二阶传感器）的频率特性。6.一个良好的传感器在频域和时域的表现。复习思考题、作业：
1.什么是传感器的动态特性？研究与分析传感器的动态特性有哪些方法？ 2.什么是一阶传感器与二阶传感器和它们的时域和频域的特点？ 3.动态良好的传感器在时域和频域上的特点。课后小结：
第3章不讲
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章节： 第4章 电位器、电感及电容式传感器（2学时）教学任务：
掌握电位器传感器的工作原理和应用；电感式传感器的工作原理、分类和应用；电涡流式传感器的工作原理和应用；电容式传感器的工作原理与应用。重点及难点：
各类结构型传感器的工作原理、分类。电感式传感器与涡流传感器工作机理的异同。这些传感器目前的主要应用场合。教学内容提要：
1.电位器式传感器的工作原理和电位器传感器的应用。2.电感式传感器的工作原理与分类。3.电感式传感器的应用。4.电涡流式传感器。5.电容式传感器。复习思考题、作业：
第4章复习思考题
1.电位器式传感器的工作原理与优缺点。2.比较电感式传感器与涡流式传感器的异同。3.电容式传感器的工作原理。4.本章讨论的传感器从电、磁特性上看是一种什么类型的传感器？从工作特点看是什么类型的传感器？
5.用本章讨论的传感器设计一种非接触的测量位移的传感器。课后小结：
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章节： 第5章 应变式传感器（3学时）
教学任务：了解压阻式传感器的工作原理、应变片的结构及其分类；应变传感器的测量电路；应变式传感器的应用。重点及难点：
应变效应和影响灵敏度的因素；应变片的结构及弹性元件的作用；电桥电路的种类与灵敏度的关系；实际应用中应变片的安装。教学内容提要： 1.应变片的工作原理 2.应变片的结构与材料。3.应变式传感器的测量电路 4.应变式传感器的应用。复习思考题、作业：
第5章复习思考题
1.应变式传感器的工作原理。
2.弹性元件在力传感器中的作用和对弹性材料的基本要求。3.应变片的分类。
4.应变传感器在测量时，有几种类型的电桥电路？哪一种灵敏度高？为什么？
课后小结：
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章节： 第6章压电式传感器（4学时）教学任务：
了解压电效应和压电系数和压电传感器的工作机理；压电式传感器的等效电路与测量电路；压电传感器的应用。重点及难点：
压电效应与逆压电效应；压电元件的等效电路；电压灵敏度与电荷灵敏度；电压放大器与电荷放大器。
教学内容提要：
1.压电效应与逆压电效应。2.压电方程与压电常数。3.压电式传感器的等效电路。4.电压放大器与电荷放大器。5.压电传感器的应用
复习思考题、作业：写实验报告 第6章复习思考题
1.什么是压电效应与逆压电效应？ 2.压电元件有哪些等效电路？
3.什么是电压灵敏度与电荷灵敏度？两者有何关系？
4.压电传感器的前置放大电路有何作用？常用的前置电路有哪些？
5.单片压电元件等效电容为C，输出电荷为q输出电压为U。求两片串联与并联时的电容、电荷与输出电压各是多少？ 课后小结：
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章节： 第7章 压阻式传感器（2学时）教学任务：
掌握压阻式传感器式的工作原理；了解压阻效应和压阻系数的物理各向异性；弄清压阻传感器与应变片工作机理的异同；压阻传感器的设计与制造的特点。重点及难点：
晶面晶向的表示方法，压阻效应的形成物理机制，压阻系统的表示方法，硅不同晶面的压阻系数和影响因素；压阻在硅片上的安置原则。教学内容提要：
1.晶体的晶面、晶向。2.压阻效应和压阻系数。
3.硅不同晶面的压阻系数和影响压阻系数的因素。4.压阻式传感器的设计与制造。复习思考题、作业：
第7章复习思考题 1.什么是压阻效应？
2.比较金属应变片与半导体应变片和它们的优缺点。3.影响压阻系数的主要因素。
4.什么是扩散型压阻传感器（固态压阻传感器）？
5.什么叫的各向异性？目前用阻传感器那种材料制作？常用的有那些晶面？ 课后小结：
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章节： 第8章气体与湿度传感器（上）（4学时）
教学任务：了解气体传感器在信息社会中的作用；气体传感器的分类；气体导热式气体传感器；半导体气体传感器及其分类；电阻式半导体气体传感器；体控制型电阻式传感器和薄膜电导型气体传感器；氧化锆传感器和氧化钛氧传感器；气体传感器的应用。重点及难点：接触燃烧式气敏元件和气体导热式气体传感器导的工作机理；半导体电阻式传感器的工作机理；固体电解质气敏传感器的工作机理。教学内容提要：
1气体传感器在信息社会中的应用和气体传感器的分类。2接触燃烧式气敏元件和气体导热式气体传感器。3.半导体气体传感器及其分类。4.电阻式半导体传感器的主要结构。
5.固体电解质气敏传感器氧传感器的结构与工作原理。6.氧化锆传感器和氧化钛氧传感器 7.非电阻型半导体气体传感器 8.气体传感器的应用。复习思考题、作业：
第8章复习思考题（气体传感器部分）1.接触式气体传感器的工作机理和优缺点。2.半导体气体传感器及其分类。
3.直热式气体传感器的工作机理和特性。
4.氧化锆氧传感器和氧化钛氧传感器它们的工作原理。课后小结：
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章节：第8章气体与湿度传感器（下）（3学时）
教学任务：了解湿度传感器的作用和湿度的表示方法；湿度传感器的主要参数；电介质湿度传感器的工作机理和类型；陶瓷湿度传感器的分类；MgCr2O4-TiO2陶瓷湿度传感器的性能；有机物及高分子聚合物湿度传感器；毛发湿度计；干湿球湿度计；石英振动式湿度传感器。重点及难点：
绝对湿度、相对湿度和露（霜）点的定义使用场合和彼此的关系；电介质湿度传感器的工作机理；陶瓷湿度传感器工作机理；干湿球湿度计的测湿原理。教学内容提要：
1.湿度与科研生产和日常生活的关系。2.湿度的表示方法。
3.电介质湿度传感器的工作机理和类型。
4.陶瓷湿度传感器的分类和MgCr2O4-TiO2陶瓷湿度传感器的性能。5.有机物及高分子聚合物湿度传感器。
6.毛发湿度计、干湿球湿度计和石英振动式湿度传感器。复习思考题、作业：
第8章湿度传感器部分复习思考题
1.什么叫相对湿度与露点？讨论相对湿度和露点的关系。2.比较电介质湿度传感器与陶瓷湿度传感器。3.薄膜氧化铝传感器的工件机理。4.有机湿度传感器的类型。5.干湿球湿度计的工作原理。课后小结：
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章节： 第9章热学量传感器（5学时）教学任务： 了解热电偶、热电阻、热敏电阻等温度传感器的工作原理、物理过程、主要材料和应用场合。重点及难点：
热电偶中的热电效应和热电偶基本定律；热电阻与半导体热敏电阻的工作机理；PTC与NTC的意义和温度电阻关系。教学内容提要：
1.热电偶的物理基础。2.热电偶的结构及材料。
3.热电偶的分度方法及主要特性。
4.热电阻传感器的工作原理、材料及结构。
5.半导体热敏电阻的分类、工作机理及其主要参数。6.热敏电阻的主要特性及其应用。7.其它温度传感器。复习思考题、作业：
第9章复习思考题
1.什么是接触电热（帕尔帖）电势和温差（汤姆孙）电势。2.热电偶的工作机理。
3.什么叫中间导体定律？有何用处。
3热电阻的工作原理和可供应用的热电阻。
4.半导体热敏电阻的类型、温度电阻特性与工作原理。
5.简述热电偶、热电阻、热敏电阻和晶体管温度传感器的测温范围。课后小结：
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章节：第10章光学传感器（5学时）教学任务：
介绍光电效应和光电器件的基本特性，光电器件的主要类型和工作原理；固体图像传感器工作原理；红外传感器分类和主要应用；激光传感器的工作机理和应用。重点及难点：
内光电效应与外光电效应，光电器件的基本参数；光敏电阻与光电池的工作机理，固体图像传感器的工作机理；红外探测器的分类与特点；激光的产生和激光的特点。教学内容提要：
1.光电效应与光电器件的基本特性。2.光敏电阻的基本特性和主要参数。3.光敏二极管和光和敏三极管。4.光电池与光电位敏感器。5.固体图像传感器。
6.红外传感器与红外探测器。7.激光传感器及应用。复习思考题、作业： 第10章复习思考题 1.光电效应的种类。
2.光电管、光敏电阻、光电二极管和光电池是用什么效应工作的？ 3.什么是色敏元件及其工作原理。
4.红外光的波长有多长？什么叫红外窗口？ 5.有哪些类型的红外光传感器？ 6.激光是怎样产生的？它有何特性。7.激光传感器有哪些用途？ 课后小结：
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章节： 第11章光纤传感器（4学时）
教学任务：本章节重点讲述光导纤维传感器的工作原理和分类；介绍光导纤结构、主要对数数和类型；光纤传感元件间的耦合与连接、调制技术和典型的光纤传感器。重点及难点：
光纤传感器的两种类型—传光型和功能型的原理理及其应用；光纤传感器的组成；光纤的类别和主要参数；光纤传感器元件间的耦合与连接；光纤光波调制技术。教学内容提要：
1.光导纤维传感器的工作原理及其应用。2.光纤结构和主要参数。3.光纤传感器的组成。
4.光纤传感器元件之间的耦合与连接。5.光纤的光波调制技术 6.典型的光纤传感器 复习思考题、作业：
第11章复习思考题
1.什么叫光纤传感器？简述光纤传感器的工作原理和光纤的类型。2.光纤传感器的类型，光纤传感器由哪些部分组成？
3.什么叫色散？光纤中有哪些类型的色散？它们会产生哪些后果。4.什么是光纤的激励？有哪些激励方式？ 课后小结：
第一章 光纤传感器1.1 概论1.1.1 光纤传感器技术的形成及其特点 （1） 来源上世纪70年代发展起来的一门崭新的技术，是传感器技术的新成就。最早用于光通信技术中。在实际光通信过......
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