基本介紹
- 中文名：感測與檢測技術
- 建設院校：武漢理工大學
- 類別：慕課、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程
- 開課時間：2016年12月14日（首次）
- 授課教師：劉紅麗、羅璠、賀遠華、鄧燕妮
- 授課平台：中國大學MOOC
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課程性質
課程背景
感測器作為數據採集的入口，既是自動控制系統的重要組成部分，物聯網、智慧型工業、智慧型設備、無人駕駛等領域的“心臟”，也是智慧型感知時代下最基礎的硬體之一。作為信息技術的三大支柱之一，各行各業都離不開感測與檢測技術。
課程定位
感測與檢測技術課程是自動化及其相關專業的必修課程、核心課程，實踐性綜合性較強，知識更新較快，與其他學科交叉緊融合。
適應對象
該課程適用於自動化及其相關專業學生學習。
課程簡介
感測與檢測技術課程圍繞實際套用系統，主要介紹感測器原理、基本特性、信號調理技術、誤差分析與數據處理算法等內容。第一章介紹了基本概念、感測器的結構與分類、感測與檢測技術的發展趨勢；第二章介紹了感測器與測量系統的基本特性；第三章介紹了各類誤差分析；第四章介紹了電阻應變式感測器：電阻應變式感測器工作原理、特性、電阻應變式感測器測量電路；第五章至第十二章介紹了電容感測器、電感感測器、壓電式感測器、霍爾式感測器、熱電式感測器、光電感測器、超音波感測器、半導體感測器；第十三章介紹了無線感測器網路；第十四章介紹了信號調理電路；第十五章介紹了測量數據的基本處理算法；第十六章介紹了系統抗干擾技術。
課程大綱
01緒論 課時 知識點1基本概念 知識點2感測器的結構與分類 知識點3測量系統的基本結構 知識點4感測與檢測技術的套用 知識點5感測與檢測技術的發展趨勢 02感測器與測量系統的基本特性 課時 知識點1靜態特性 知識點2靜態性能指標 知識點3動態特性 知識點4不失真測量 03誤差分析 課時 知識點1誤差的定義與表示方式 知識點2誤差的分類 知識點3系統誤差的判別與消除方法 知識點4隨機誤差的機率分布 知識點5隨機誤差的統計特徵參數 知識點6粗大誤差的判別與消除方法 知識點7測量數據的處理 04電阻應變式感測器 課時 知識點1電阻應變式感測器工作原理 知識點2電阻應變片類型與特性 知識點3電阻應變式感測器測量電路 知識點4電阻應變式感測器套用 知識點5彈性元件 知識點6實訓項目-超市電子秤稱重系統 05電容感測器 課時 知識點1電容式感測器的類型 知識點2電容式感測器的工作原理 知識點3電容式感測器的測量電路 知識點4電容式感測器誤差分析與套用 06電感感測器 課時 知識點1自感式電感感測器工作原理 知識點2自感式電感感測器測量電路 知識點3差動變壓器式電感感測器工作原理 知識點4差動變壓器式電感感測器測量電路 知識點5電渦流式感測器工作原理 知識點6電渦流式感測器的套用 07壓電式感測器 課時 知識點1：壓電效應 知識點2：壓電材料 知識點3：壓電感測器的等效電路與測量電路 知識點4：壓電感測器的套用 08霍爾式感測器 課時 知識點1：霍爾效應 知識點2：霍爾感測器的特性、誤差來源及其補償 知識點3：集成霍爾感測器 知識點4：霍爾感測器的套用 知識點5：實訓項目--腳踏車里程表的設計與實現 | 09熱電式感測器 課時 知識點1：熱電偶 知識點2：金屬熱電阻 知識點3：熱敏電阻 知識點4：集成溫度感測器 知識點5：數字溫度感測器 知識點6：實訓項目--環境溫度檢測系統的設計與實現10光電感測器 課時 知識點1光電效應 知識點2光電器件 知識點3光電感測器的工作特性特性 知識點4光電感測器的測量電路 知識點5光電開關 知識點6光電感測器的套用 知識點7實訓項目--紅外報警計數裝置的設計與實現 11超音波感測器 課時 知識點1：超音波感測器的工作原理 知識點2：超音波感測器的特性 知識點3：超音波感測器的測量電路 知識點4：超音波感測器的套用 知識點5：實訓項目--超音波測距系統的設計與實現 12半導體感測器 課時 知識點1：半導體氣敏感測器的工作原理 知識點2：半導體氣敏感測器的套用 知識點3：實訓項目--酒精濃度檢測系統的設計與實現 知識點4：半導體濕敏感測器的工作原理 知識點5：半導體濕敏感測器的套用 知識點6：實訓項目-蔬菜大棚溫濕度檢測系統的設計與實現 13無線感測器網路 課時 知識點1：概述 知識點2：ZigBee無線通信技術 知識點3：ZigBee無線通信技術的套用 知識點4：實訓項目--基於ZigBee技術室內空氣品質檢測系統的設計與實現 14信號調理電路 課時 知識點1：信號調理電路的功能 知識點2：信號放大電路 知識點3：信號濾波電路 知識點4：信號調製解調電路 15測量數據的基本處理算法 課時 知識點1：克服隨機誤差的軟體算法 知識點2：克服粗大誤差的軟體算法 知識點3：克服系統誤差的軟體算法 知識點4：標度變換處理技術 16系統抗干擾技術 課時 知識點1：干擾的來源與分類 知識點2：硬體抗干擾技術 知識點3：CPU抗干擾技術 知識點4：I/O抗干擾技術 |
（註：課程大綱排版從左到右列）
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 學時安排 | 授課教師 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2016年12月14日~2017年02月22日 | 3小時每周 | 劉紅麗、羅璠、賀遠華 | 3433 |
第2次開課 | 2017年02月24日~2017年05月31日 | 4小時每周 | 劉紅麗、羅璠、賀遠華、鄧燕妮 | 3337 |
第3次開課 | 2017年09月05日~2018年01月04日 | 劉紅麗 | 2927 | |
第4次開課 | 2018年02月27日~2018年06月10日 | 劉紅麗、羅璠、賀遠華、鄧燕妮 | 4124 | |
第5次開課 | 2018年10月22日~2019年01月20日 | 3小時每周 | 劉紅 | 5751 |
第6次開課 | 2019年02月18日~2019年05月31日 | 5小時每周 | 3272 | |
第7次開課 | 2019年09月02日~2020年01月10日 | 3~5小時每周 | 4499 | |
第8次開課 | 2020年02月20日~2020年06月30日 | 3小時每周 | 劉紅麗、羅璠、賀遠華、鄧燕妮 | 9961 |
第9次開課 | 2021年02月27日~2021年05月31日 | 4小時每周 | 劉紅麗 | 2144 |
課程特色
該課程從系統出發，把握“總-分-總”課程體系結構，堅持從實踐中來到實踐中去的原則，將課程內容分解成16個教學單元，每個單元從經典案例出發，把需要傳授的知識分解為需要解決的問題，再通過學生設計和開發的系統將知識點整合在一起。教學資源儘量多樣化以適應學生的學習需求，如單元導學、單元教學目標、PPT教案、授課視頻、實訓、微課和作業等。
引入新型領域的先進理論、方法和技術，還將科研項目和企業實際需要解決的問題以及學生製作的優秀實訓項目，製作成經典的教學案例，實時更新和完善線上教學資源。
教學目標
1.使學生掌握感測與檢測技術的基本概念，檢測系統的基本特性，信號分析及其在檢測技術中的套用，各種常用感測器的工作原理、測量電路以及套用，掌握信號調理技術，測量誤差分析和測量數據的基本處理算法，系統抗干擾技術，了解21世紀現代檢測技術的初步知識，並掌握各種常見物理量的測量和套用方法。
2.要求掌握感測器原理和測量數據處理技術，根據系統的要求和性能指標， 能夠設計/開發現代測量系統。
3.學生能夠設計實驗方案，完成實驗，並能分析實驗數據並得出結論， 具有撰寫報告的能力。
4.通過該課程的案例設計與分析教學環節，增強學生自主學習意識。及時了解感測與檢測技術的發展動態，促使學生有探索知識行為。
學習預備
預備知識
該課程的先修課程包括電路原理、電子技術基礎、自動控制原理、微機原理及接口技術。
學習資料
書名 | 作者 | 出版地 | 出版時間 | 出版社 |
|---|---|---|---|---|
《感測與檢測技術（第二版）》 | 劉紅麗 | 北京 | 2012年 |
電子文獻
美國NI、TI公司網站，中國國內知名的感測器網站；
微信公眾號：感測器與物聯網 感測器專家網，感測器解決方案。
所獲榮譽
2017年12月26日，感測與檢測技術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”。
2020年11月24日，感測與檢測技術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
劉紅麗，武漢理工大學自動化學院副教授。主要從事現代感測與檢測技術、智慧型儀器、物聯網與無線感測器網路、計算機測控技術方面的教學和科研。
鄧燕妮，武漢理工大學教授。
賀遠華，武漢理工大學副教授。
羅璠，武漢理工大學講師。
