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1、高纲 1494江苏省高等教育自学考试大纲06016 传感器原理及应用南京信息工程大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室课程性质与课程目标一、课程性质和特点传感器原理及应用课程是江苏省高等教育自学考试物联网工程专业（本科段） 考试计划规定的专业核心课，是为培养自学应考者了解和掌握传感器原理及应用的 基本知识、理论和应用而设置的一门专业核心课。本课程是一门实践性很强的专业必修课，课程详细介绍了各类传感器的工作原 理、测量电路和应用场合，阐述了主要传感器的类型和设计选用原则与方法。本课 程既是前期课程的延续，又是后续各专业课的基础，在整个专业课程体系中起着承 前启后的作用。在教学中注重知识的建构性
2、、学习者的主导性与学习的互动性，引 导学生创造性地运用知识，自主发现问题、研究问题和解决问题。学生通过本课程 的学习，掌握常用传感器的基本原理、应用基础知识，并具备初步的检测系统设计 能力，为从事工程技术工作和科学研究工作奠定基础。二、课程目标通过本课程的学习，要求考生应具有以下的理论知识和应用技能： 掌握基本传感器的原理、结构与应用，熟悉智能传感器和网络传感器，了解新 型传感器和设计中的相关技术及其实现方法。本课程要求学生了解和掌握基本理论，同时具备较强的操作能力及对常用传感 器的应用能力。本门课程的考试旨在考核学生对各类传感器的基本原理、性能特点 及常用转换电路、应用方法和结构设计的掌握情
3、况。考生应独立完成考试内容，在 回答试卷问题时，要求概念准确，逻辑清楚，必要的解题步骤不能省略，电路图应 清晰正确。在自学过程中，要求考生在通读教材，理解和掌握所学基本原理知识及基本方 法的基础上，结合习题与思考题的练习，提高分析问题和解决问题的能力。三、与相关课程的联系与区别本课程需要有许多先期基础知识课程的支撑，学习本课程前，考生应具备的知 识基础有：模拟电子技术、数字电子技术、电路等课程。四、课程的重点和难点本课程的重点为传感器结构、功能特点、基本原理和概念，应使学生牢固掌握 传感器与检测技术所必需的基本理论，传感器的基本特性，各种传感器尤其是光电 传感器的基本原理，结构、性能和实际应用
4、。考生要注意把握重点和考核知识点内容，用考核目标和各章的考核要求检验学 习的效果，也要了解一般内容的知识点。II考核目标本课程自学考试大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四 个层次规定其应达到的能力层次要求。四个能力层次是递升的关系，后者必须建立 在前者的基础上。各能力层次的含义是：识记（I）:要求考生能够识别和记忆本大纲中规定的有关知识点的主要内容（如 定义、表达式、公式、格式、原则、原理、重要结论、方法及特征、特点等），并能 够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。领会（II）:要求考生能够领悟和理解本大纲中规定的有关知识点的内涵及外延, 熟悉其内容要点和它们之间的
5、区别与联系，并能正确地解释说明和论述。并能根据 考核的不同要求对有关问题进行逻辑推理和论证,做出正确的解释、叙述和说明。简单应用（III）:要求考生能够运用本大纲中规定的少量知识点，学会使用几种 常见的传感器,解决外界信息检测的简单应用问题,并能绘制出简单功能扩展应用 的电气原理图，分析和说明系统的功能。综合应用（W）：要求考生能够运用本大纲中规定的多个知识点，面对较复杂的 外部信息检测应用问题，进行系统设计和信号调理电路设计，绘制出系统功能扩展 应用的电气原理图，分析和解决一般工程应用问题。I 课程内容与考核要求绪论一、学习目的与要求通过本章的学习，了解传感器的分类、基本特新及其广泛应用的重
6、要意义。明 确学习内容和目的，以及本课程的性质和任务。二、课程内容（考试内容）1. 传感器的定义2. 传感器的分类3. 传感器基础简介三、考核知识点掌握传感器的定义和几种分类方法，熟练掌握基本特性参数、基本测试单元和 控制单元的构成及其原理，了解传感器的转换原理，通过几个传感器的应用实例电 路，认识其在各行业中的重要性。四、考核要求1. 识记(1) 传感器的定义；(2) 几种分类方法；(3) 基本特性。2. 领会(1) 传感器的转换原理；(2) 传感器的应用。五、本章重点、难点重点：传感器的基本特性参数、基本测试单元和控制单元的构成及其原理。难点：传感器的动态特性。第 1 章 温度传感器一、学
7、习目的与要求 通过本章的学习，熟悉并掌握温度传感器的工作原理和硬件组成结构。熟练掌 握热电阻、热电偶、热敏电阻、结型半导体温度传感器及集成温度传感器的测温原 理和测量与控制原理，深入理解其典型的应用电路，并会设计实际的简单的应用电 路；了解非结型半导体温度传感器、其它几种温度传感器的原理。二、课程内容1.1 电阻型温度传感器1.2 热电偶1.3 PN 结型温度传感器1.4 热释电器件1.5 新型温度传感器及发展趋势三、考核知识点（1）热电阻、热电偶的测温原理和测量方法；（2）热敏电阻的温度特性和应用电路；（3）非结型半导体温度传感器的原理；（4）结型半导体温度传感器的原理及其典型的应用电路；（
8、5）集成温度传感器的原理及其应用；（6）温度的测量和控制原理。四、考核要求1. 识记（1）电阻型温度传感器、热电偶的概念；（2）热敏电阻的分类及其特性；（3）热电效应（第一效应塞贝克效应、第二效应珀尔帖效应、第三效应汤姆逊 效应）；（4）热电偶的基本定律；（5）PN 结型温度传感器工作原理。2. 领会（1）热电阻的结构及测量电路；（2）热电偶的种类和结构；（3）热释电器件、集成温度传感器的工作原理。3. 简单应用常见温度传感器的应用电路分析。五、本章重点、难点重点：热电阻、热电偶、热敏电阻、结型半导体温度传感器及集成温度传感器 的测温原理和测量与控制原理。难点：典型应用电路的分析和设计。第 2
9、 章 光敏传感器一、学习目的与要求通过本章的学习，熟悉并掌握光敏传感器的工作原理和硬件组成结构。熟练掌 握光电发射效应、光电导效应、光生伏特效应等原理及其相应器件的原理，掌握电 荷耦合器件的原理、图像传感器、光纤传感器的主要原理，了解光电耦合器件的原 理、其它光电传感器，并掌握几个光控电路的原理，并能自己设计简单实用的电路。二、课程内容2.1 外光电效应及器件2.2 光电导效应器件2.3 光生伏特效应器件2.4 固态图像传感器2.5 光纤传感器2.6 新型光敏传感器及发展动向三、考核知识点（1）光电发射效应及其测量电路原理；（2）光电导效应及器件；（3）光生伏特效应和器件的原理及其应用电路；（
10、4）电荷藕合器件的原理及应用；（5）光电耦合器件的原理；（6）光纤传感器和其它光电传感器的原理；（7）几个光控应用电路的原理。四、考核要求1. 识记（1）光敏传感器的定义及分类；（2）外光电效应（光电发射效应）；（3）光电导效应；（4）光生伏特效应、PN结光生伏特效应；（ 5 ）固态图像传感器的分类；6）光纤传感器的基本组成及其分类7）光纤传感器的调制类型。2. 领会（1）光电发射二极管的工作原理；（2）光电倍增管的工作原理；（3）光敏三极管的工作原理。3. 简单应用（1）光敏电阻在自动控制照明装置的应用及其电路分析；（2）光敏三极管在光电脉冲转换电路的应用及其电路分析。五、本章重点、难点重点
11、：掌握光电发射效应、光电导效应、光生伏特效应等原理及其相应器件的原理，掌握电荷耦合器件的原理、图像传感器、光纤传感器的主要原理。难点：光电耦合器件的原理、光电传感器以及光控电路的分析和设计。第 3 章 力学量传感器一、学习目的与要求通过本章的学习，熟悉并掌握力学量传感器的工作原理和硬件组成结构。深入 理解金属材料和半导体材料的压阻效应及其相应的压力传感器的基本原理，如金属 应变计的原理及结构、压阻式传感器的基本原理及其结构与设计、集成压阻式压力 传感器的原理；熟练掌握压力传感器的主要的应用电路电桥电路的基本原理； 掌握压电式传感器的基本原理和测量电路及其接口技术。了解其它几种压力传感器、 新型
12、压电传感器的原理。二、课程内容3.1 应变计3.2 压电式传感器3.3 电容式压力传感器3.4 电感式压力传感器3.5 谐振式压力传感器3.6 新型力学量传感器及其发展三、考核知识点（1）金属应变计的原理及结构；（2）压阻式传感器的基本原理及其结构与设计；（3）集成压阻式压力传感器的原理；（4）压电式传感器的原理；（5）其它几种压力传感器；（6）压力测量电路的原理及其接口技术。四、考核要求1. 识记（1）金属电阻应变效应；（2）半导体的压阻效应；（3）压电效应、正压电效应、负压电效应；（4）压电材料、压电晶体 ；（5）电容式压力传感器及其组成；（6）电感式压力传感器及其分类；（7）谐振式压力传
13、感器及其分类。2. 领会（1）压力传感器的主要应用电路电桥电路的基本原理；（2）压电式传感器的基本原理。3. 简单应用压电式传感器的测量电路及其接口技术。五、本章重点、难点重点：熟练掌握压力传感器的主要的应用电路电桥电路的基本原理；掌握 压电式传感器的基本原理和测量电路及其接口技术。难点：金属材料和半导体材料的压阻效应及其相应的压力传感器的基本原理；金属应变计的原理及结构、压阻式传感器的基本原理及其结构与设计。第 4 章 磁敏传感器一、学习目的与要求通过本章的学习，熟悉并掌握磁敏传感器的工作原理和硬件组成结构。重点掌 握半导体的霍尔器件和霍尔集成电路、磁敏二极管、三极管等的工作机理及其应用 电
14、路；掌握磁阻效应及器件的原理；学会磁场的测量方法、分析几种实际应用电路 的原理，能自行设计几种测量和控制电路。二、课程内容4.1 霍尔器件4.2 半导体磁阻器件4.3 结型磁敏器件4.4 铁磁性磁敏器件4.5 电感式磁传感器4.6 新型磁敏传感器及其发展趋势三、考核知识点（1）霍尔效应及器件的原理；（2）霍尔集成电路的原理及其应用电路；（3）磁阻效应及器件的原理；（4）磁敏三极管的原理；（5）磁场的测量方法和一些应用电路。四、考核要求1. 识记（1）磁敏传感器的定义及其分类；（2）霍尔效应、霍尔式传感器及其分类；（3）霍尔元件及其结构；（4）霍尔集成电路及其分类 ；（5）磁阻效应、磁敏电阻；（
15、6）物理磁阻效应、几何磁阻效应；（7）结型磁敏器件及其分类；（8）电感式磁传感器及其分类；（9）电涡流效应、磁通门现象。2. 领会（1）霍尔集成电路的原理；（2）磁敏二极管、三极管的工作原理。3. 简单应用（1）霍尔集成电路的应用电路；（2）磁敏二极管、三极管的应用电路。五、本章重点、难点重点：掌握半导体的霍尔器件和霍尔集成电路、磁敏二极管、三极管等的工作 机理及其应用电路；掌握磁阻效应及器件的原理。难点：磁场的测量方法、分析，设计几种测量和控制电路。第 5 章 气敏传感器一、学习目的与要求通过本章的学习，熟悉并掌握气体传感器的工作原理和硬件组成结构。熟练掌 握几种电阻式尤其 TiO2、SnO2 气敏传感器、非电阻式气敏传感器、固体电解质传感 器、接触燃烧式气敏传感器的基本原理；了解集成薄、厚膜及复合型气敏传感器、 O2和SO2气敏传感器的原理；会分析应用电路，能自行设计简单的气体报警电路。二、课程内容5.1 概
