《自动检测技术》教学大纲 一、课程基本信息 I、课程名称（中/英文）：自动检测技术/Measurement Technique and Instrumentation 2、总学时/学分：543.0 3、开课单位：电气工程与自动化学院 4、面向对象：自动化专业 5、先修课程：大学物理，电路原理，电子技术等 6、课程类型：专业核心课 二、课程简介 本课程是自动化专业必修课程。信息的获取和信号的转换及处理是实现自动化的前提条件，检 测技术与仪表以信息的获取和信号的转换及处理为主线，系统地介绍检测技术的基本理论，各类传 感器的基本原理、结构、特性和应用，过程参数的检测方法及典型仪表。是一门紧密结合工程实际 的技术性课程，是一门自动化专业承上启下的课程。 三、课程的教学目的和基本要求 教学目的：培养学生具有正确地选择传感器及检测装置，正确分析和处理工业生产过程中出现的 各种与课程相关工程实际问题的能力，为后续课程、毕业设计及今后的工作打下良好基础。 基本要求：掌握检测技术的基本概念和基本理论，掌握各类传感器及检测装置的基本原理、结 构、特性和应用，掌握温度、流量、液位等各类过程参数的检测方法。 四、课程教学方法 1.结合学生特点，充分利用实物、图片、视频等多媒体技术，增加学生对传感器、检测仪表的 感性认识，提高教学生动性、趣味性，激发学生的学习热情。 应用背景的案例来激发学生的学习兴趣， 五、课程内容及教学安排 1自动检测的基础知识(6学时) 知识点：掌握自动检测和传感器的基本概念、测量误差、传感器特性，测量数据处理，熟悉 测量不确定度。 重点：自动检测和传感器的基本概念、测量误差、测量数据处理 难点：测量数据处理、测量不确定度 2电阻式传感器原理及应用(5学时) 知识点：应变式传感器、压阻式传感器的工作原理、特性、测量电路和典型应用。 重点：应变式传感器、压阻式传感器的工作原理、测量电路和典型应用 难点：应变式传感器、压阻式传感器的工作原理 3电感式传感器(5学时) 知识点：掌握自感式传感器分类、测量电路和应用：差动变压器传感器的工作原理和应用： 涡流传感器的工作原理、典型应用。 重点：自感式传感器测量电路和应用：差动变压器传感器的应用：涡流传感器的典型应用 难点：自感式传感器、涡流传感器的工作原理
《自动检测技术》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程名称（中/英文）：自动检测技术/ Measurement Technique and Instrumentation 2、总学时/学分：54/3.0 3、开课单位：电气工程与自动化学院 4、面向对象：自动化专业 5、先修课程：大学物理，电路原理，电子技术等 6、课程类型：专业核心课 二、课程简介 本课程是自动化专业必修课程。信息的获取和信号的转换及处理是实现自动化的前提条件，检 测技术与仪表以信息的获取和信号的转换及处理为主线，系统地介绍检测技术的基本理论，各类传 感器的基本原理、结构、特性和应用，过程参数的检测方法及典型仪表。是一门紧密结合工程实际 的技术性课程，是一门自动化专业承上启下的课程。 三、课程的教学目的和基本要求 教学目的：培养学生具有正确地选择传感器及检测装置，正确分析和处理工业生产过程中出现的 各种与课程相关工程实际问题的能力，为后续课程、毕业设计及今后的工作打下良好基础。 基本要求：掌握检测技术的基本概念和基本理论，掌握各类传感器及检测装置的基本原理、结 构、特性和应用，掌握温度、流量、液位等各类过程参数的检测方法。 四、课程教学方法 1.结合学生特点，充分利用实物、图片、视频等多媒体技术，增加学生对传感器、检测仪表的 感性认识，提高教学生动性、趣味性，激发学生的学习热情。 2. 应用案例教学法实现理论与实践的结合，根据讲授内容，提出有关工程实际案例，以工程 应用背景的案例来激发学生的学习兴趣，以提高学习效果；重视应用实践能力和工程意识培养。 五、课程内容及教学安排 1 自动检测的基础知识（6学时） 知识点：掌握自动检测和传感器的基本概念、测量误差、传感器特性，测量数据处理，熟悉 测量不确定度。 重点：自动检测和传感器的基本概念、测量误差、测量数据处理 难点：测量数据处理、测量不确定度 2 电阻式传感器原理及应用（5学时） 知识点：应变式传感器、压阻式传感器的工作原理、特性、测量电路和典型应用。 重点：应变式传感器、压阻式传感器的工作原理、测量电路和典型应用 难点：应变式传感器、压阻式传感器的工作原理 3 电感式传感器（5学时） 知识点：掌握自感式传感器分类、测量电路和应用；差动变压器传感器的工作原理和应用； 涡流传感器的工作原理、典型应用。 重点：自感式传感器测量电路和应用；差动变压器传感器的应用；涡流传感器的典型应用 难点：自感式传感器、涡流传感器的工作原理
4电容式传感器(4学时) 知识点：掌握电容式传感器的工作原理、测量电路、典型应用：了解电容式传感器主要性能 的特点和设计要点测量电路：了解容橱式传感器工作原理及应用。 重点：电容式传感器的工作原理、典型应用： 难点：电容式传感器的测量电路 5磁电式传感器(4学时) 知识点：磁电感应式传感器的工作原理、测量电路和应用：霍尔传感器的工作原理、结构、 主要特性参数、误差及补偿和典型应用。 重点：磁电感应式传感器的应用：霍尔传感器的工作原理、和典型应用。 难点：磁电感应式传感器的工作原理、测量电路。 6压电式传感器(3学时) 知识点：掌握压电式传感器的工作原理、测量电路和应用。 重点：压电效应、测量电路和典型应用。 难点：压电式传感器的测量电路 7光电式传感器(5学时) 知识点：熟悉光电效应原理和光电器件种类，光电式传感器应用，掌握光电码盘原理及应 用，了解光纤传感器、光栅传感器原理与典型应用 重点：光电效应、光电器件种类，光电式传感器应用 难点：光电效应、光纤传感器和光栅传感器原理 8温度检测(9学时) 知识点：掌握热电阻式传感器的工作原理、三线制接法、典型应用：掌握热电偶传感器的工 作原理、冷端补偿方法、结构及安装，了解非接触式测温原理、种类、特点。 重点：电阻式传感器的工作原理、三线制接法、典型应用：掌握热电偶传感器的工作原理、 冷端补偿方法。 难点：三线制接法和冷端补偿方法 9流量检测(9学时) 知识点：掌握流量的基本概念，掌握差压式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量 计、超声流量计、质量流量计的工作原理和特点，掌握流量仪表的选用。 重点：流量的基本概念，差压式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计的工作原理 和特点。流量仪表的选用。 难点：差压式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计的工作原理和流量仪表的选用 10物位检测(4学时) 知识点：掌握常用物位检测仪表的原理及特点，掌握物位检测仪表的选用。 重点：电容式、压力式和浮力式物位检测的原理及特点：物位检测仪表的选用。 难点：浮力式物位检测的原理 六、教材及主要参考书 教材：马修水.传感器与检测技术M杭州：浙江大学出版社，2009.8
4 电容式传感器 （4学时） 知识点：掌握电容式传感器的工作原理、测量电路、典型应用；了解电容式传感器主要性能 的特点和设计要点测量电路；了解容栅式传感器工作原理及应用。 重点：电容式传感器的工作原理、典型应用； 难点：电容式传感器的测量电路 5 磁电式传感器（4学时） 知识点：磁电感应式传感器的工作原理、测量电路和应用；霍尔传感器的工作原理、结构、 主要特性参数、误差及补偿和典型应用。 重点：磁电感应式传感器的应用；霍尔传感器的工作原理、和典型应用。 难点：磁电感应式传感器的工作原理、测量电路。 6 压电式传感器（3学时） 知识点：掌握压电式传感器的工作原理、测量电路和应用。 重点：压电效应、测量电路和典型应用。 难点：压电式传感器的测量电路 7 光电式传感器（5学时） 知识点：熟悉光电效应原理和光电器件种类，光电式传感器应用，掌握光电码盘原理及应 用，了解光纤传感器、光栅传感器原理与典型应用 重点：光电效应、光电器件种类，光电式传感器应用 难点：光电效应、光纤传感器和光栅传感器原理 8 温度检测（9学时） 知识点：掌握热电阻式传感器的工作原理、三线制接法、典型应用；掌握热电偶传感器的工 作原理、冷端补偿方法、结构及安装，了解非接触式测温原理、种类、特点。 重点：电阻式传感器的工作原理、三线制接法、典型应用；掌握热电偶传感器的工作原理、 冷端补偿方法。 难点：三线制接法和冷端补偿方法 9 流量检测（9学时） 知识点：掌握流量的基本概念，掌握差压式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量 计、超声流量计、质量流量计的工作原理和特点，掌握流量仪表的选用。 重点：流量的基本概念，差压式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计的工作原理 和特点。流量仪表的选用。 难点：差压式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计的工作原理和流量仪表的选用 10 物位检测（4学时） 知识点：掌握常用物位检测仪表的原理及特点，掌握物位检测仪表的选用。 重点：电容式、压力式和浮力式物位检测的原理及特点；物位检测仪表的选用。 难点：浮力式物位检测的原理 六、教材及主要参考书 教材：马修水.传感器与检测技术[M].杭州：浙江大学出版社，2009.8
参考书： [1]徐科军.传感器与检测技术（第2版）M.北京：电子工业出版社，2008.2 [2]何金田，张全法.传感检测技术例题习题及试题集M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版 社.2008.4 3)梁森自动检测技术及应用M北京：机械工业出版社.2006.10 [4]董爱华.检测与转换技术M北京：中国电力出版社，2007.12 [5]孙克军.常用传感器应用技术问答M.北京：机械工业出版社，2009.1 [6]单成样，牛彦文，张春传感器设计基础一 一课程设计与毕业设计指南M北京：国防工业 出版社，2007.9 [7]刘君华.传感器技术及应用实例M.北京：电子工业出版社，2008 七、考核要求 考核方式：出勤、作业40%+期中考试20%+期末考试40% 期中、期末考试形式：半开卷 八、其它说明 推荐学习网站： L.中国传感器网http:/ww.sensor.com.cn 2.自动检测技术与应用课程网http:/w,1 iangsen.net业 3.上海交通大学检测技术基础精品课程网站 http://course.jingpinke.com/bk/2004/A040069/1sxg.htm 《自动检测技术实验》教学大纲 一、课程基本信息 l、课程名称（中/英文）：自动检测技术实验/Experiment of Measurement Technique and Instrument 2、总学时/学分：36/1.0 3、开课单位：信息科学与工程分院 4、面向对象：自动化专业 5、先修课程：大学物理，电路原理，电子技术等 6、课程类型：专业核心课 二、课程简介 本课程是自动化专业必修课程，属于检测技术与仪表课程的实践应用环节。课程以加深理解传感 器、检测技术系统为目标，设置温度、压力、液位、流量等参数检测的实践环节及涉及多种传感器 的课程设计环节。主要任务在于使学生通过实践环节，巩固理论课的知识，熟悉传感器在工业中的 应用。 三、课程的教学目的和基本要求 教学目的：培养学生具有认识、使用常用传感器、检测仪表的能力，以及设计组建检测系统的能 力，通过实践应用环节使学生巩固理论课知识，为后续课程学习及今后步入自动化工程领域工作打 下扎实的基础。 基本要求：熟练掌握工业过程温度、压力、流量、液位等过程参数的检测，并且熟悉过程检测系 统的设计与实施
参考书： [1]徐科军.传感器与检测技术（第2版）[M].北京： 电子工业出版社,2008.2 [2] 何金田，张全法.传感检测技术例题习题及试题集[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版 社,2008.4 [3] 梁森.自动检测技术及应用[M].北京：机械工业出版社,2006.10 [4] 董爱华.检测与转换技术[M].北京：中国电力出版社,2007.12 [5] 孙克军.常用传感器应用技术问答[M].北京：机械工业出版社, 2009.1 [6] 单成祥，牛彦文，张春.传感器设计基础——课程设计与毕业设计指南[M].北京：国防工业 出版社,2007.9 [7] 刘君华.传感器技术及应用实例[M].北京:电子工业出版社，2008 七、考核要求 考核方式：出勤、作业40％＋期中考试20％＋期末考试 40％； 期中、期末考试形式：半开卷 八、其它说明 推荐学习网站： 1. 中国传感器网http://www.sensor.com.cn/ 2. 自动检测技术与应用课程网http://www.liangsen.net/ 3. 上海交通大学检测技术基础精品课程网站 http://course.jingpinke.com/bk/2004/A040069/lsyg.htm 《自动检测技术实验》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程名称（中/英文）：自动检测技术实验/ Experiment of Measurement Technique and Instrument 2、总学时/学分：36/1.0 3、开课单位：信息科学与工程分院 4、面向对象：自动化专业 5、先修课程：大学物理，电路原理，电子技术等 6、课程类型：专业核心课 二、课程简介 本课程是自动化专业必修课程，属于检测技术与仪表课程的实践应用环节。课程以加深理解传感 器、检测技术系统为目标，设置温度、压力、液位、流量等参数检测的实践环节及涉及多种传感器 的课程设计环节。主要任务在于使学生通过实践环节，巩固理论课的知识，熟悉传感器在工业中的 应用。 三、课程的教学目的和基本要求 教学目的：培养学生具有认识、使用常用传感器、检测仪表的能力，以及设计组建检测系统的能 力，通过实践应用环节使学生巩固理论课知识，为后续课程学习及今后步入自动化工程领域工作打 下扎实的基础。 基本要求：熟练掌握工业过程温度、压力、流量、液位等过程参数的检测，并且熟悉过程检测系 统的设计与实施
四、课程教学方法 以小组为单位完成各实践环节，每个实践环节安排讨论时间，学生对实验的结论等进行探讨，培 养学生综合分析问题的能力以及团队精神。课程设计安排答辩环节，培养学生口头表达能力。 五、课程内容及教学安排 1.环节1(4学时) 令环节项目名称：温度检测系统实验 ◇环节目的： (1) 掌握热电偶测温的方法： (2) 掌握温度检测系统的动态特性测定方法： (3) 掌握热电偶检定的方法： (4) 掌握热电偶冷端温度补偿的基本概念及方法。 令环节形式： 实验课 ◆环节考核方式： 实验操作(50%)+实验报告(50%)】 令环节内容、方法： (1) 热电偶对象特性的测定 恒温电阻炉温度保持稳定（至给定的稳定度），将铠装热电偶温度传感器突然放入恒温电阻炉 中，记录其动态输出信号数据并分析结果，绘制热电偶动态特性曲线，并求出时间常数和传输滞后 时间。 (2) 热电偶温度检定 将管型检定炉的温度控制在设定的某一检定点温度内，二等标准热电偶和被校热电偶热端对齐扎 紧，一起放进检定炉工作区内。恒温由PZ150-1和多点转换开关等组成检测系统按检定步骤用同名法 分别测量标准热电偶和被检热电偶的电势值进行直接比较即可进行检定和分度。记录实验数据，计 算误差百分比，分析误差产生的原因。 2.环节2(4学时) 令环节项目名称：压力检测系统实验 ◇环节目的： (1) 了解弹簧管压力表的工作原理、构造、装配和调整方法。 (2) 掌握活塞式压力计的使用以及对压力表进行精度等级的校验。 (3) 掌握弹簧管压力表的精度等级划分，机械仪表变差的测定。 (4) 熟悉L,S802性能指标、参数设定等，掌握用其校验各类压力仪表与压力变送器 令环节形式：实验课 令环节考核方式：实验操作(50%)+实验报告(50%) 令环节内容、方法： (1)活塞压力校验仪
四、课程教学方法 以小组为单位完成各实践环节，每个实践环节安排讨论时间，学生对实验的结论等进行探讨，培 养学生综合分析问题的能力以及团队精神。课程设计安排答辩环节，培养学生口头表达能力。 五、课程内容及教学安排 1. 环节1（4学时） ² 环节项目名称：温度检测系统实验 ² 环节目的： （1） 掌握热电偶测温的方法； （2） 掌握温度检测系统的动态特性测定方法； （3） 掌握热电偶检定的方法； （4） 掌握热电偶冷端温度补偿的基本概念及方法。 ² 环节形式： 实验课 ² 环节考核方式： 实验操作（50％）＋实验报告（50％） ² 环节内容、方法： （1） 热电偶对象特性的测定 恒温电阻炉温度保持稳定（至给定的稳定度），将铠装热电偶温度传感器突然放入恒温电阻炉 中，记录其动态输出信号数据并分析结果，绘制热电偶动态特性曲线，并求出时间常数和传输滞后 时间。 （2） 热电偶温度检定 将管型检定炉的温度控制在设定的某一检定点温度内，二等标准热电偶和被校热电偶热端对齐扎 紧，一起放进检定炉工作区内。恒温由PZ150-1和多点转换开关等组成检测系统按检定步骤用同名法 分别测量标准热电偶和被检热电偶的电势值进行直接比较即可进行检定和分度。记录实验数据，计 算误差百分比，分析误差产生的原因。 2. 环节2（4学时） ² 环节项目名称：压力检测系统实验 ² 环节目的： （1） 了解弹簧管压力表的工作原理、构造、装配和调整方法。 （2） 掌握活塞式压力计的使用以及对压力表进行精度等级的校验。 （3） 掌握弹簧管压力表的精度等级划分，机械仪表变差的测定。 （4） 熟悉LS802性能指标、参数设定等，掌握用其校验各类压力仪表与压力变送器。 ² 环节形式：实验课 ² 环节考核方式：实验操作（50％）＋实验报告（50％） ² 环节内容、方法： （1） 活塞压力校验仪
熟悉活塞式压力校验仪的构造、作用原理及使用方法。用其检定普通压力表，记录检定数据，确 定被校压力表的精度等级，画出被校压力表的校正曲线。 (2)数字压力校验仪的实验 了解LS802数字式校验仪的特性、技术指标、可校验参数（如压力、电流、电压），掌握LS802 的零点调整、基本参数（比如量程、单位）设定、校表步骤。最后用其检定普通压力表，记录检定 数据，确定被校压力表的精度等级，画出被校压力表的校正曲线。 3.环节3(4学时) 令环节项目名称：液位检测系统实验 令环节目的： (1) 了解液位测量的基本方法、工作原理以及常用检测仪表的使用与校验方法。 (2) 了解如何正确进行仪表误差分析。 (3) 了解差压变送器ST3000的工作原理，并能熟练使用ST3000来检测流量、液位等 参数 (4 了解差压变送器KYB18及常用数显仪表XMT-121的工作原理，并能熟练使用它 们来检测流量、液位等参数。 (5) 通过实验了解零点迁移的基本概念，通过本实验能够对各种差压变送器进行零 点、满度调校。 令环节形式：实验课 令环节考核方式：实验操作(50%)+实验报告(50%) 令环节内容、方法： (1) ST3000差压变送器实验 使用ST3000差压变送器来检测液位高度，并与实际液位标尺值进行比较，同一坐标内画出 ST3000与数显仪的曲线，同时进行误差分析，求出ST3000差压变送器的测量精度等性能指标。 (2) KYB变送器及数显仪表实验 使用KYB18差压变送器及数显仪表形成液位检测回路来检测液位高度，并与实际液位标尺值进行 比较，同一坐标内画出KYB与数显仪的曲线，同时进行误差分析。求出差压变送器的测量精度等性 能指标。 4.环节4(4学时) ◇环节项目名称：流量检测系统实验 ◇环节目的： (1) 了解孔板、电磁，涡轮，转子流量计的工作原理、外形构造及使用方法。 (2) 掌握流量仪表检定的基本方法一一体积法的工作原理。 (3) 通过整理实验数据、进一步了解影响流量计测量精度的一些主要因素。 女环节形式：实验课 ◆环节考核方式：实验操作(50%)+实验报告(50%)
熟悉活塞式压力校验仪的构造、作用原理及使用方法。用其检定普通压力表，记录检定数据，确 定被校压力表的精度等级，画出被校压力表的校正曲线。 （2） 数字压力校验仪的实验 了解LS802数字式校验仪的特性、技术指标、可校验参数（如压力、电流、电压），掌握LS802 的零点调整、基本参数（比如量程、单位）设定、校表步骤。最后用其检定普通压力表，记录检定 数据，确定被校压力表的精度等级，画出被校压力表的校正曲线。 3. 环节3（4学时） ² 环节项目名称：液位检测系统实验 ² 环节目的： （1） 了解液位测量的基本方法、工作原理以及常用检测仪表的使用与校验方法。 （2） 了解如何正确进行仪表误差分析。 （3） 了解差压变送器ST3000的工作原理，并能熟练使用ST3000来检测流量、液位等 参数。 （4） 了解差压变送器KYB18 及常用数显仪表XMT-121的工作原理，并能熟练使用它 们来检测流量、液位等参数。 （5） 通过实验了解零点迁移的基本概念，通过本实验能够对各种差压变送器进行零 点、满度调校。 ² 环节形式：实验课 ² 环节考核方式：实验操作（50％）＋实验报告（50％） ² 环节内容、方法： （1） ST3000差压变送器实验 使用ST3000差压变送器来检测液位高度，并与实际液位标尺值进行比较，同一坐标内画出 ST3000与数显仪的曲线，同时进行误差分析，求出ST3000差压变送器的测量精度等性能指标。 （2） KYB变送器及数显仪表实验 使用KYB18差压变送器及数显仪表形成液位检测回路来检测液位高度，并与实际液位标尺值进行 比较，同一坐标内画出KYB与数显仪的曲线，同时进行误差分析。求出差压变送器的测量精度等性 能指标。 4. 环节4（4学时） ² 环节项目名称：流量检测系统实验 ² 环节目的： （1） 了解孔板、电磁，涡轮，转子流量计的工作原理、外形构造及使用方法。 （2） 掌握流量仪表检定的基本方法——体积法的工作原理。 （3） 通过整理实验数据、进一步了解影响流量计测量精度的一些主要因素。 ² 环节形式：实验课 ² 环节考核方式：实验操作（50％）＋实验报告（50％）