感測器原理及套用(北京交通大學建設的慕課)

感測器原理及套用課程是北京交通大學建設的慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程。該課程於2018年03月26日首次在中國大學MOOC開課，授課教師為史紅梅、邱成、王堯、許西寧、黃靜。據2021年8月中國大學MOOC官網顯示，該課程已運行7學期。

感測器原理及套用課程共十一章，包括電阻式感測器、壓電感測器、磁電式感測器、感測器與檢測技術基礎、半導體感測器、光電式感測器等內容。

基本介紹

• 中文名：感測器原理及套用
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程
• 授課平台：中國大學MOOC
• 開課時間：2018年03月26日（首次）
• 授課教師：史紅梅、邱成、王堯、許西寧、黃靜
• 建設院校：北京交通大學

課程性質

課程定位

感測器原理及套用課程是測控技術與儀器、自動化等專業的課程，通過對電阻式感測器、壓電感測器、磁電式感測器、感測器與檢測技術基礎、半導體感測器、光電式感測器等內容的學習，使學習者了解檢測技術的基本概念和基本理論和感測器的一般特性，掌握感測器的定義、分類及各種常用感測器的工作原理和套用。

適應對象

感測器原理及套用課程適合測控技術與儀器、自動化等專業本科生、考研學生、高職高專以及部分成人教育學生學習。

課程簡介

感測器原理及套用課程共十一章，共48學時。第一章介紹系統誤差通用處理方法等知識點；第二章講述感測器套用、感測器動態特性等內容；第三章介紹金屬應變片溫度誤差與補償等知識點；第四章講述差動變壓器基本特性與測量電路等內容；第五章介紹電容式感測器的等效電路與測量電路等知識點；第六章講述壓電效應及壓電材料等內容；第七章介紹霍爾開關集成感測器等知識點；第八章講述光纖波導基本原理等內容；第九章介紹半導體氣敏感測器結構等知識點；第十章講述熱電偶冷端溫度補償等內容；第十一章介紹數字式溫度感測器DS1820性能特點、工作原理等知識點。

課程大綱

第一章 感測器與檢測技術基礎 1.1.1測量與測量方法 1.1.2測量系統 1.1.3測量誤差 1.2.1隨機誤差的統計處理 1.2.2系統誤差的通用處理方法 1.2.3粗大誤差判別 第一章單元測驗 第二章 感測器概述 2.1.1感測器定義 2.1.2感測器組成 2.1.3感測器分類 2.2.1感測器套用 2.2.2感測器現狀和國內外發展趨勢 2.3.1感測器靜態特性 2.3.2感測器動態特性 2.4.1感測器選用 2.4.2感測器標定 第二章單元測驗 第三章 電阻式感測器 3.1變阻器式感測器 3.2.1應變式感測器工作原理 3.2.2金屬的電阻應變效應 3.3.1電阻應變片的種類 3.3.2金屬應變片的主要特性 3.3.3金屬應變片的溫度誤差與補償 3.4金屬應變片的測量電路 3.5應變式感測器的套用 第三章單元測驗 第四章 電感式感測器 4.1.1變磁阻式感測器工作原理 4.1.2變磁阻式感測器輸出特性 4.1.3變磁阻式感測器測量電路 4.2.1差動變壓器工作原理 4.2.2-4.2.3差動變壓器基本特性與測量電路 4.2.4差動變壓器套用舉例 4.3.1電渦流感測器工作原理 4.3.2電渦流的分布和強度 4.3.3電渦流感測器的套用 第四章單元測驗 第四章單元作業 第五章 電容式感測器 5.1電容式感測器工作原理 5.2電容式感測器的靈敏度及非線性 5.3電容式感測器的等效電路與測量電路 5.4電容感測器套用 第五章單元測驗 第五章單元作業 第六章 壓電感測器 6.1.1壓電效應及壓電材料 6.1.2石英晶體 6.1.3壓電陶瓷 6.1.4壓電感測器 6.2壓電感測器的測量電路

6.3壓電感測器套用 第六章單元測驗 第六章單元作業 第七章 磁電式感測器 7.1磁電感應式感測器 7.2霍爾式感測器 7.3霍爾開關集成感測器 7.4霍爾式感測器套用實例 第七章單元測驗 第七章單元作業 第八章 光電式感測器 8.1光電效應 8.2.1光敏電阻 8.2.2光敏二極體、光敏三極體 8.3光耦器件 8.4光電池 8.5.1光纖感測器概述、光纖的結構 8.5.2光纖波導的基本原理 8.5.3光在光纖中的傳播 8.5.4光纖的分類 8.5.5光纖的傳輸損耗 8.5.6光纖的連線 8.6.1光纖感測器的原理 8.6.2光纖感測器的組成 8.6.3光纖感測器的分類 8.6.4典型光纖感測器1 8.6.4典型光纖感測器2 第八章單元測驗 第九章 半導體感測器 9.1.1氣敏感測器概述 9.1.2敏感測器機理 9.1.3半導體氣敏感測器的結構 9.1.4半導體氣敏感測器的套用 9.2濕敏感測器概述 9.2.1濕敏感測器1、2 9.2.2濕敏感測器3、4 第九章單元測試 第十章 熱電式感測器 10.1.1熱電效應1 10.1.1熱電偶的基本定律2 10.1.2熱電偶的種類與結構 10.1.3熱電偶冷端的溫度補償 10.2熱電阻 10.3熱敏電阻 10.4熱釋電紅外感測器 第十章單元測試 第十一章 其他感測器 11.1集成溫度感測器 11.2數字式溫度感測器DS1820的性能特點、工作原理1 11.3數字式溫度感測器DS1820的性能特點、工作原理2 11.4超音波感測器 11.5流量及流速感測器 11.6火災感測器 第十一章單元測試

（註：課程大綱排版從左到右排列）

開課信息

開課次數	開課時間	授課老師	學時安排	參與人數
第1次開課	2018年03月26日-2018年07月30日	史紅梅、邱成、王堯	3小時每周	5694
第2次開課	2018年09月03日-2019年01月25日			4863
第3次開課	2019年03月01日-2019年07月28日	史紅梅、邱成、王堯、許西寧、黃靜		3495
第4次開課	2019年09月15日-2020年01月31日			4260
第5次開課	2020年02月24日-2020年07月20日			7499
第6次開課	2020年09月07日-2021年01月31日	史紅梅、邱成	4小時每周	3128
第7次開課	2021年09月06日-2022年01月15日	史紅梅	3小時每周	待定

（註：表格內容參考資料）

教學目標

通過對感測器原理及套用課程的學習，使學習者達到以下目標：

1、了解感測器技術的發展概況；

2、了解檢測技術的基本概念和基本理論和感測器的一般特性；

3、掌握感測器的定義、分類及各種常用感測器的工作原理和套用；

4、具備在被測環境下選取合適的感測器的基本方法的能力。

學習預備

預備知識

學習感測器原理及套用課程需要具備大學物理、電路基礎等課程相關知識。

學習資料

書名	作者	出版時間	出版社
《感測器原理及工程套用（第四版）》	郁有文	2015年	西安電子科技大學出版社
《感測器與檢測技術》	胡向東	2013年	機械工業出版社
《感測器與感測器技術》	何道清	2008年6月1日	科學出版社

（註：表格內容參考資料）

考核標準

1、感測器原理及套用課程總成績由單元測試、期末考試兩部分的成績組成，其中單元測試占總成績的70%，期末考試占總成績的30%（註：單元測試和期末考試比例可能會有一定的微調）。

2、感測器原理及套用課程總成績按百分制計分，60分至80分者頒發合格證書；80分及高於80分者頒發優秀證書。

所獲榮譽

2019年，感測器原理及套用課程被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。

2020年11月24日，感測器原理及套用課程被中華人民共和國教育部認定為“首批國家級一流本科課程”。

教師簡介

史紅梅，北京交通大學機械與電子控制工程學院教授，從事軌道交通安全檢測技術等領域研究工作。

邱成，北京交通大學機械與電子控制工程學院副教授，從事智慧型檢測與故障診斷等領域研究工作。

王堯，北京交通大學機械與電子控制工程學院副教授，從事機電液系統先進控制等領域研究工作。

許西寧，北京交通大學機械與電子控制工程學院副教授，從事智慧型檢測與故障診斷等領域研究工作。

黃靜，北京交通大學機械與電子控制工程學院講師，從事機電液系統先進控制等領域研究工作。