感測器技術(武漢大學建設的慕課)

感測器技術課程是武漢大學建設的慕課、國家精品線上開放課程。該課程2016年03月22日首次在中國大學MOOC開課，授課教師是吳瓊水、張錚、周輝。據2021年8月中國大學MOOC官網顯示，該課程已經開課12次。

該課程共十一講，包括感測器的概念、感測器的一般特性、應變式感測器、電容式感測器、電感式感測器、壓電式感測器、數字式感測器、熱電式感測器、熱電式感測器等。

基本介紹

• 中文名：感測器技術
• 外文名：Sensor Technology
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程
• 授課教師：吳瓊水、張錚、周輝
• 建設院校：武漢大學
• 授課平台：中國大學MOOC
• 開課時間：2016年03月22日（首次）

課程性質

課程背景

感測器技術和通信技術、計算機技術構成了21世紀信息社會的三大支柱，感測器技術是現代檢測儀器儀表和自動測控系統的重要技術基礎。現實世界裡感測器起到在生活的多方面起到了重要作用，自動路燈，燃氣泄漏報警，銀行大門的自動開合，汽車自動避障，炸彈智慧型引爆，飛機姿態自動平衡，機械臂精準定位，以及智慧型手機的觸控、指紋感應、橫豎屏自動轉換、電子羅盤等等，無一不是感測器的精確運用。

課程定位

感測器技術課程是作為測控、光電、電子、機電、套用物理等相關專業的一門重要的主幹課程。在武漢大學，感測器技術是電子信息學院全體本科生的專業基礎課程。該課程是武漢大學電子信息學院重點課程，武漢大學2010課程，以及湖北省高等學校教改研究項目課程。

適應對象

該課程適合於電子類相關專業各種不同層次的學生學習。可適合於大專院校在校本科生、考研學生、高職高專以及部分成人教育學生學習。

課程簡介

感測器技術課程以多種日常生產生活中常用的感測器為素材，較為詳細地介紹了感測器的工作原理、基本結構、相應的測量及檢測電路和在各個領域中的實際套用。該課程內容包括十一講內容，第一至三講介紹感測器的基本理論、概念、發展趨勢與一般特性；第四到十一講介紹了應變式感測器、電容式感測器、電感式感測器、壓電式感測器、數字式感測器、熱電式感測器、熱電式感測器等不同感測器的原理與套用。

課程大綱

第1周-第0章 緒論 0.1什麼是感測器 0.2感測器的作用和地位 0.3感測器現狀和國內外發展趨勢 0.4~檢測系統的組成原理 0.5感測器的定義、組成和分類方法 0.6本課程的特點和教學內容 第1周測試 第2周-第1章~感測器的一般特性1 1.0~引言 1.1.1靜態特性指標-線性度 1.1.2差動法提高線性度 1.1.3靜態特性指標-靈敏度、精確度 1.1.4靜態特性指標-最小檢測量和分辨力 1.1.5靜態特性指標-遲滯和重複性 1.1.6靜態特性指標-穩定性和溫漂 第2周感測器靜態特性單元測驗 第3周-第1章感測器的一般特性2及應變式感測器 1.2.1感測器動態特性-基本概念 1.2.2感測器動態特性-一般數學模型 1.2.3感測器動態特性-傳遞函式 1.2.4感測器動態特性-動態回響及動態特性指標 2.0.1應變式感測器-引言 2.1.1應變式感測器-金屬絲式感測器基本原理 第3周單元測驗 第4周應變式感測器 2.1.2金屬絲式感測器-基本結構 2.1.3金屬絲式感測器-基本測量電路 2.1.4金屬絲式感測器-基本特性指標 2.1.5金屬絲式感測器-溫度誤差與溫度補償方法 2.1.6金屬絲式感測器-力感測器基本結構 2.2.1壓阻式感測器 2.3.1應變式感測器套用示例 第4周單元測驗 第5周電容式感測器 3.0.1引言 3.1.01電容式感測器基本原理-變面積型 3.1.02電容式感測器基本原理-變介電常數型 3.1.03電容式感測器基本原理-變極板間距型 3.2.01測量電路-交流不平衡橋 3.2.02測量電路-變壓器電橋 3.2.03測量電路-差動脈寬調製電路 3.2.04測量電路-運算放大器測量電路 第5周單元測驗 第6周電容式感測器、電感式感測器 3.4.01電容式感測器套用-差壓變送器 3.4.02電容式感測器套用-液位計 3.4.03電容式感測器套用-其它 3.4.04電容式感測器套用-指紋採集 3.4.05電容式感測器套用-觸控螢幕 4.0.01電感式感測器-引言 4.1.01電感式感測器-變氣隙型感測器 第6周測驗題 3.3.01電容式感測器-誤差分析 第7周電感式感測器 4.1.02自感式感測器-螺線管型自感感測器 4.1.03自感式感測器-等效電路

4.1.04自感式感測器-測量電路 4.2.01互感式感測器-基本結構與原理 4.2.02互感式感測器-變換特徵 4.2.03互感式感測器-誤差因素分析 4.2.04互感式感測器-測量電路-差動整流電路 4.2.05互感式感測器-測量電路-二極體相敏檢波電路 4.2.06互感式感測器-套用舉例 第7周測驗題 第8周電感式感測器、壓電式感測器 4.3.01電渦流感測器-基本原理Part1 4.3.02電渦流感測器-基本原理Part2 4.3.03電渦流感測器-低頻透射式、測量電路 4.3.04電渦流感測器套用 4.3.05電感式感測器套用舉例 5.0.01壓電式感測器-引言 5.1.01壓電式感測器-壓電效應 5.1.02壓電式感測器-壓電效應微觀機理 5.1.03壓電式感測器-壓電陶瓷 5.2.01壓電式感測器-壓電材料 第8周單元測驗 第9周壓電式感測器、數字式感測器 5.3.01壓電式感測器-測量電路 5.4.01壓電式感測器-套用 6.1.01數字式感測器-脈衝盤 6.1.02數字式感測器-絕對編碼器 6.1.03數字式感測器-絕對編碼器-編碼 6.1.04數字式感測器-編碼器套用 6.2.01數字式感測器-光柵感測器-莫爾條紋 6.2.02數字式感測器-光柵感測器-莫爾條紋特性 6.2.03數字式感測器-光柵感測器-方向與細分 6.2.04數字式感測器-光柵感測器套用 第9周測驗 第10周熱電式感測器 7_0_01熱電式感測器-緒論 7_1_01熱電偶-基本工作原理 7_1_02熱電偶-基本定律 7_1_03熱電偶-材料與基本結構 7_1_04~熱電偶-冷端補償與測量電路 7_2_01熱電阻-原理 7_2_02熱電阻-常見熱電阻及測量電路 7_3_01集成溫度感測器 7_4_01熱敏電阻及其套用 第10周單元測驗 第11周光電式感測器 8_0_01光電感測器-緒論 8_1_01光電感測器-光電效應 8_2_01光電感測器-光敏電阻 8_3_01光電感測器-光電池 8_4_01光電感測器-光電倍增管 8_5_01光電感測器-光敏二極體和光敏三極體 8_5_02光電感測器套用 8_6_01圖像感測器 第11周單元測驗 ~預備知識

（註：課程大綱排版從左到右列）

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2016年03月22日~2016年07月05日	吳瓊水、張錚、周輝	2.5小時每周	15902
第2次開課	2016年09月13日~2016年12月21日	吳瓊水		11836
第3次開課	2017年02月22日~2017年06月10日		1.5~2.5小時每周	8632
第4次開課	2017年09月08日~2017年12月31日		2~3小時每周	9022
第5次開課	2018年02月28日~2018年05月31日			6610
第6次開課	2018年09月12日~2018年12月05日		2~4小時每周	6896
第7次開課	2019年02月18日~2019年05月15日	吳瓊水、張錚、周輝	1~2小時每周	4897
第8次開課	2019年09月23日~2019年12月31日	吳瓊水	1~2小時每周	6667
第9次開課	2020年02月10日~2020年05月06日	吳瓊水、張錚、周輝	2小時每周	13744
第10次開課	2020年09月01日~2020年12月07日	吳瓊水		3757
第11次開課	2021年02月17日~2021年05月25日			5733
第12次開課	2021年09月06日~2021年12月05日		2~3小時每周	待定

（註：表格內容參考資料）

課程特色

1.注重原理的介紹。讓學生熟悉各種常見感測器的基本工作原理，從而能夠知悉各種感測器的基本特性和指標特徵，能夠為以後實際套用中所涉及到的感測器的準確選型提供知識指導。

2.注重系統套用方法的教學。這門課程除了原理的介紹，每種感測器，課程還會精選一些套用示例，並介紹一些感測器信號調理電路，使學生具備感測器的初步套用能力。

3.聯繫生產生活，注重感測器在工業生產以及日常生活中的實際套用介紹。主要講授日常生活以及工業生產中常用或常見的感測器，包括常見的力、熱、光、聲、位移等物理量以及一些濕度、氣體等化學量感測器，以及一些新型的感測器技術等。

教學目標

通過該課程的學習，使學生能夠掌握感測器的基本理論，熟悉所學感測器的基本特徵和簡單的信號調理方法，具備初步的感測器套用能力，具備利用感測器技術解決一些工業生產和日常生活中自動化系統套用的初步能力。

學習預備

預備知識

學習該課程需要具有一定的模擬電路或電路分析基礎知識。

所獲榮譽

2017年12月，該課程被中華人民共和國教育部認定為首批“國家精品線上開放課程”。

教師簡介

吳瓊水，武漢大學電子信息學院測試計量技術及儀器系副教授，主要從事光譜與成像儀器開發、生物醫學儀器開發、工業線上分析儀器開發、計算機軟體開發等工作。

周輝，武漢大學教授。

張錚，武漢大學高級工程師。