检测与转换技术课程教学大纲.docx

检测与转换技术课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：201404106课程中文名称：检测与转换技术课程英文名称：DetectionandConversionTechnique课程性质：专业核心课程/专业选修课程开课专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化开课学期：6总学时：40 (其中理论32学时，实验8学时)总学分：2.5二、课程目标课程总目标：通过本门课程的学习，使学生了解检测与转换技术的一些基本概念、基本 理论和方法，学生通过运用检测与转换技术的技术方法、思维方式结合具体情况进行实 践，能到达理论联系实际、活学活用的基本目标，提高动手能力和应用技能，并使学生 养成善于观察、独立思考的习惯。(1)知识与技能目标 通过学习，学生能够知道各种常用传感器的基本物理效应、工作原理及典型结构，掌握 常用传感器的信号调理电路和转换电路的构成，建立完整的自动检测与转换技术概念, 具备对自动检测与转换系统的分析、设计、仿真及调试能力。(2)过程与方法目标本课程在教学过程中，理论与实践紧密结合，突出学生主体，将科研成果融入到理论教 学中，启发学生善于观察、自主思考、独立分析问题与解决问题，使学生能够灵活运用 所学理论知识与方法，表达注重实际应用技能的培养目标。三、教学基本要求(含素质教育与创新能力培养的要求)通过本课程的学习，培养学生具备应用检测与转换技术相关知识的能力，能够解决信号 检测与转换系统设计过程中传感器选择、使用、信号调理电路分析设计、信号转换电路 分析设计等问题，形成自主设计和搭建信号检测与转换系统的能力，具备以下素质：(1)通过学习养成积极思考问题、主动学习的习惯；(2)通过学习培养较强的自主学习能力和解决问题的能力；(3 )通过学习学会收集、分析、整理参考资料的技能，培养对新技术信息的掌握能力；(4)通过学习能够根据要求，自主完成特定任务的能力；(5)通过学习培养良好的团队合作精神，养成良好的工作责任心。四、教学内容与学时分配1检测与转换技术基础（4学时）1.1 检测系统结构及基本类型检测仪表及系统组成、检测仪表技术指标传感器定义、组成及分类1.2 测量、测量方法与测量误差一测量、测量方法分类：直接测量、间接测量，接触 测量、非接触测量，静态测量、动态测量；测量误差：测量真值、测量误差来源、测量 误差分类、测量准确度；测量误差数据处理随机误差的估计，间接测量中的误差传递算法和误差合成、 分配的基本方法；2变电阻传感器及其信号调理电路（6学时）电阻应变传感器一基本工作原理、电阻应变片分类及结构，信号调理电路（直流 不平衡电桥测量及温度补偿电路、测量放大器电路），以及应变电阻传感器用于应力测 量的实例。2.1 热电阻及热敏电阻传感器一基本工作原理、分类及结构，热电阻测温电路（二线 制、三线制和四线制直流不平衡电桥）、测温误差，以及热电阻传感器用于温度测量的 实例。3变电抗和磁电式传感器及其信号调理电路（6学时）电容传感器基本工作原理、结构形式，信号调理电路（交流不平衡电桥、交流 信号放大电路、调制解调电路、滤波电路），以及电容传感器用于液位测量的实例。3.1 霍尔传感器基本工作原理,霍尔元件材料、结构及特性参数，霍尔元件驱动电 路，集成霍尔器件，以及霍尔传感器用于转速测量的实例。4有源传感器（6学时）光电传感器基本工作原理，光电元件及特性，光电传感器组成、分类，以及光 电传感器在机器人循迹和避障中的应用实例。4.1 热电偶传感器一基本工作原理，热电偶材料及类型，热电偶分度号和分度表，热 电偶测温线路（热电偶基本工作定律，热电偶补偿导线，热电偶冷端温度补偿），以及 热电偶在工业温度测量中典型电路及实例。4.2 压电传感器压电传感器结构和类型，电荷放大电路和电压放大电路以及压电传 感器在工业动压力测量中的应用，以及压电传感器在振动测量中典型电路及实例。5信号自动检测与转换系统（10学时）一般自动检测与转换系统构成，心电信号及其自动检测与转换电路介绍心电信 号特点、心电信号提取方法；心电信号自动检测与转换电路功能分析与电路设计。5.1 心电信号检测中的抗干扰技术一信噪比、干扰分类、干扰作用方式、共模干扰、 共模干扰抑制比；抗干扰技术（屏蔽技术、接地技术、双绞线技术）心电信号检测中的隔离放大与陷波技术隔离放大电路原理及作用、变压器隔离 和光电隔离放大电路构成；陷波电路作用、电路分析；光电隔离放大与50Hz工频陷波 技术在心电信号检测系统中的具体电路分析及仿真。5.2 心电信号转换电路中的模/数转换接口技术CD4051八选一多路模拟开关和AD1674模/数转换器件功能及基本应用电路分析，心电信号测量中89c51单片机与 AD1674模数转换接口电路分析、通讯工作时序分析、控制方法实现。5.3 心电信号模/数转换接口电路整体分析与仿真实现实际心电检测实验装置接口 电路分析、心电信号采集数据的现场转换与转换结果的数字显示；基于CD4051.AD1674. 89C51单片机的心电信号转换接口电路计算机仿真实现。五、教学方法及手段（含现代化教学手段及研究性教学方法）课堂讲授，课堂多媒体课件，网上资源库，网络在线测试，网络在线交流。六、实验（或）上机内容实验一：传感器制作及特性测试实验（必做）（4学时）铜热电阻传感器的制作及 基本参数测试；在直流电桥、差动放大电路下铜热电阻温度测量；基于上位机的温度测 量数据误差分析处理。实验二：传感器信号调理电路综合实验（必做）（4学时）电阻应变传感器在交流 电桥、测量放大电路、移相电路、相敏检波电路、滤波电路下的单臂、半桥、全桥特性 测试。实验三：其他传感器特性测试实验（选做）（8学时）电容、电感、光电、光纤、 霍尔、电涡流、热电偶、气敏湿敏等传感器特性测试。 实验四：心电弱信号检测与转换电路设计实验（选做）（8学时）心电信号的采集、 心电信号测量电路设计（前置放大电路、带通滤波电路、光电隔离电路、50Hz陷波电 路、后置放大电路等设计）、心电信号转换电路设计（51微处理器、AD1674模数转 换电路、MAX232串口电路等设计）。七、前续课程、后续课程前续课程：大学物理A、模拟电子技术、数字电子技术、C语言程序设计与分析、微型 计算机原理与接口技术八、参考教材及学习资源.马忠丽，周雪梅，曾建辉.信号检测与转换技术M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版 社,2013.3.1 .高延滨，周雪梅检测与转换技术M.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,200782 .马忠丽，王辉信号检测与转换实验技术M.哈尔滨:黑龙江人民出版社,2008.63 . 九、考核方式规范要求：学生应遵守哈尔滨工程大学学生手册（本科生）规定的有关上课、作业、 考试和学术老实条例的要求。严格遵守课程设计的纪律要求。教学基本要求项考核形式占总成绩的比理论知识掌握闭卷考试80%平时学习态度到课、作业5%实验技能掌握1 .传感器制作及特性测试实验:实验预习、 实验操作、实验调试、实验数据记录与处 理、作品展示、实验报告撰写（10%）2 .传感器信号调理电路实验：实验预习、 实验操作、实验数据、实验报告撰写（5% ）15%