第一篇：《現(xiàn)代傳感器技術(shù)》教學大綱范文

《現(xiàn)代傳感器技術(shù)》教學大綱

一、課程性質(zhì)、目的和要求

現(xiàn)代傳感器技術(shù)是構(gòu)成現(xiàn)代信息技術(shù)系統(tǒng)的三大主要內(nèi)容之一，傳感器在信息的獲取和傳輸中起著關(guān)鍵作用，對于電子信息專業(yè)的學生來說是非常重要的一門學科。通過本課程的學習，學生應掌握常用傳感器的主要種類和基本工作原理、基本特性和測量方法；能夠正確合理的選用傳感器和設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有分析和處理測試結(jié)果的初步能力；了解半導體傳感器技術(shù)的新進展，為后續(xù)課程的學習和今后從事研究工作奠定必要的基礎(chǔ)。

二、課程內(nèi)容及學時分配

第一章引言（2學時）

教學要求：掌握傳感器的概念、分類、用途、基本結(jié)構(gòu)；了解傳感器的歷史、發(fā)展趨勢；掌握傳感器靜態(tài)特性、動態(tài)特性的概念及表示方法；理解動態(tài)特性的研究方法。重點：傳感器靜態(tài)特性、動態(tài)特性

難點：動態(tài)特性及其性能指標

第二章應變式傳感器（4學時）

掌握應變式傳感器的工作原理、主要特性，測量電路的設(shè)計及計算，溫度誤差與補償；理解應變片的主要特性、應用，了解應變片類型，粘貼工藝；了解壓阻式傳感器原理。重點：直流電橋的計算

難點：溫度誤差的補償方法

第三章光電式傳感器（4學時）

掌握光電式傳感器工作原理和結(jié)構(gòu)類型，光電式傳感器的特點、應用；了解光電耦合器件、光導攝像管、CCD圖像傳感器的原理和應用。

重點：光電效益、光傳感器的特性

難點：光電傳感器的物理效應

第四章光纖傳感器（4學時）

掌握光纖的基本原理、光纖傳感器的基本原理。了解光纖機械量傳感器、光纖熱傳感器、光纖電磁量傳感器、醫(yī)用光纖傳感器、監(jiān)測大氣污染傳感器的工作原理及應用。

重點：光纖傳感器的基本原理

難點：光調(diào)制技術(shù)

第五章變磁阻式傳感器（3學時）

掌握電感式傳感器工作原理、設(shè)計原則，差動變壓器式傳感器工作原理，電動式傳感器工作原理；了解差動變壓器式傳感器的轉(zhuǎn)換電路。

重點：差動變壓器式傳感器的輸出特性

難點：螺管形差動變壓器基本原理

第六章壓電傳感器（2學時）

掌握壓電效應及其物理解釋，壓電元件常用結(jié)構(gòu)形式，測量電路；了解壓電材料及主要

特性、應用舉例；了解聲表面波傳感器的基本原理；了解超聲波傳感器、探傷儀，無損檢測等原理。

重點：壓電效應、測量電路

難點：壓電效應的物理解釋、電荷放大器與電壓放大器的對比

第七章半導體傳感器（5學時）

掌握半導體溫度傳感器的原理和測量電路；了解半導體濕度、氣體傳感器的原理及主要特性、應用舉例。

重點：半導體溫度傳感器的原理、傳感器特性、測量電路

難點：半導體溫度傳感器的測量電路

第八章傳感器電路（2學時）

掌握傳感器電路的匹配、放大、信號處理、信號傳輸電路以及抗干擾的一般性設(shè)計；應用舉例。

重點：傳感器電路的匹配、信號處理方法

難點：信號處理電路設(shè)計

三、本門課程與其它課程關(guān)系

學生學完電路、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、普通物理學等課程后可以學習本課程。

四、課程教學方法與手段

本課程在內(nèi)容上應盡量聯(lián)系實際，在講解上著重物理概念的闡述，講清結(jié)構(gòu)、原理、特性，在應用方面介紹相關(guān)典型物理量測量的例子，使學生對傳感器有一個實用的概念。對于更前沿、深入的問題，學生可參閱相關(guān)參考資料。教學以課堂講授為主，為培養(yǎng)學生的操作技能，安排6個學時實驗時間，以增強學生的電路設(shè)計能力，加深對傳感器原理和特性的理解，要求學生體會各種傳感器的特點，借助各種參考書，擴大知識面，加深理解，了解半導體傳感器技術(shù)的新進展。

五、課程考核要求及方式

考核方式采用平時成績與期終成績相結(jié)合的方式。平時成績包括課外作業(yè)和實驗成績等，占40%；期終成績?yōu)殚]卷考試成績，占60%。

六、實踐教學內(nèi)容安排

本課程安排6個學時實驗，通過實驗系統(tǒng)動手實現(xiàn)。

1． 電阻式傳感器的應用（2學時）

內(nèi)容：熟悉傳感器實驗系統(tǒng)，應變片的布置與粘貼，設(shè)計金屬箔式應變片檢測電路實驗，并對半橋、全橋測量電路的性能比較。

目的：通過實驗使學生熟悉傳感器實驗系統(tǒng)，進一步掌握各種電阻式傳感器的工作過程及基本結(jié)構(gòu)，學會位移、壓力信號的檢測方法和常用儀表，了解位移、壓力測量的重要性和普遍性，掌握一定的調(diào)節(jié)技能。

要求：加深對電阻式傳感器原理的理解，熟悉傳感器的構(gòu)造原理、使用方法、性能參數(shù)和選用原則，學會應變測量的方法。

方式：在實驗系統(tǒng)上實驗

2． 差動變壓器式電感傳感器的應用（2學時）

內(nèi)容：設(shè)計差動變壓器式電感傳感器的測量電路，并進行測量。

目的：通過本次實驗使同學們進一步了解差動變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)原理，掌握這種傳感器的常用測量電路的工作原理和性能特點。

要求：掌握這種傳感器基本性能的標定方法。

3． 壓電加速度傳感器的應用（2學時）

內(nèi)容：設(shè)計壓電加速度傳感器的測量電路并進行測量。

目的：通過本次實驗使同學們進一步了解壓電加速度傳感器的結(jié)構(gòu)原理，掌握這種傳感器的常用測量電路的工作原理和性能特點。

要求：設(shè)計出測量電路并進行測量。

方式：在實驗系統(tǒng)上實驗

七、推薦教材及參考書

教材：

欒桂冬等編著：《傳感器及其應用》，西安電子科技大學出版社，2002年第1版。參考書：

1．劉迎春等編著：《傳感器原理、設(shè)計與應用》，國防科技大學出版社，2004年第4版。

2．徐科軍等編著：《傳感器與檢測技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2006年。

3．郁有文等編著：《傳感器原理及工程應用》，西安電子科技大學出版社，2000年。

4．宋文緒等編著：《傳感器與檢測技術(shù)》，高等教育出版社，2004年。

第二篇：傳感器技術(shù)教學大綱

《傳感器技術(shù)》課程教學大綱

一、課程名稱：傳感器技術(shù)

二、課程代碼：812117

三、課程類別： 專業(yè)課

四、學時 32

五、先修課程：電路理論電子技術(shù)

六、適應專業(yè)：海洋技術(shù)

七、課程的性質(zhì)和任務

《傳感器與測試技術(shù)》是一門多學科交叉而成的專業(yè)課程，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對信息資源的需要日益增長，要及時獲取各種信息，解決工程、生產(chǎn)及科研中遇到的檢測問題，必須合理的選擇和應用各種傳感器。本課程在講清基本概念、基本理論的基礎(chǔ)上，強調(diào)工程應用。本課程主要為海洋技術(shù)專業(yè)的本科生重點介紹各種傳感器的工作原理和特性，結(jié)合工程應用實際，了解傳感器在各種電量和非電量檢測系統(tǒng)中的應用，培養(yǎng)學生使用各類傳感器的技巧和能力，掌握常用傳感器的工程測量設(shè)計方法和實驗研究方法，了解傳感器技術(shù)的發(fā)展動向。

八、教學目的與要求

使學生初步掌握檢測技術(shù)的基本知識。培養(yǎng)學生使用各類傳感器的能力。使學生能夠進一步應用傳感器方面的知識解決工程檢測中的具體問題。對學科發(fā)展有初步認識，掌握基本的共性技術(shù)。本課程學習基本要求為：

1、通過本課程的學習，學生應了解以下知識：

（1）傳感器、檢測系統(tǒng)組成、描述。

（2）傳感器測量的共性技術(shù)，傳感技術(shù)的新發(fā)展。

（3）傳感器的一般工程參數(shù)測量方法。

2、通過本課程的學習，學生應熟悉以下知識：

（1）傳感器分類方法

（2）傳感器動、靜態(tài)特性的定義、測量方法。

（3）不同傳感器等效、測量電路。

（4）傳感器的數(shù)學模型建立和分析方法。

（5）各種物理效應和功能傳感器基本特性。

3、通過本課程的學習，學生應掌握以下知識：

（1）常用傳感器靜態(tài)性能檢測及數(shù)據(jù)處理方法；

（2）電橋測量、線性化處理及檢測技術(shù)一般共性技術(shù)；

（3）R、C、L傳感器基本原理、測量方法；

（4）主要傳感器工作原理、測量電路

要求理解不同原理傳感器的物理概念，常用的電路搭配；能夠?qū)ΤＳ脗鞲衅鞯男阅苓M行檢測并正確處理檢測數(shù)據(jù)；掌握正確使用傳感器的方法。了解傳感器技術(shù)發(fā)展前沿狀況，培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)，提高學生分析解決問題的能力。

九、教學內(nèi)容及要求

第一章概論

1、了解信息測量的基本知識，掌握測量誤差的基礎(chǔ)知識。

2、掌握傳感器的定義、傳感器的一般特性、傳感器的重要指標。

重點內(nèi)容：

測量誤差的概念、傳感器的定義、傳感器的一般特性

教學難點：

隨機誤差計算、二階傳感器的動態(tài)特性及其分析方法。

建議學時數(shù)：

4第二章電阻應變傳感器

1、了解應變片的結(jié)構(gòu)和材料、電阻應變片的工作特性及參數(shù)

2、掌握電阻應變傳感器的工作原理、電阻應變傳感器測量電橋的分析方法及應用電阻應變傳感器的溫度誤差及線性補償辦法。

3、理解應變式力傳感器、應變式壓力傳感器、應變式加速度傳感器的應用 重點內(nèi)容：

電阻應變傳感器的工作原理、差動電橋的概念、測量電橋的分析方法。教學難點：

電阻應變傳感器測量電橋的分析方法、電阻應變傳感器的溫度誤差及補償辦法，應變測量電橋性能的提高。

建議學時數(shù)：

4第三章電感傳感器

1、掌握電感型傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)及特點，掌握電感型傳感器的工作特性分析方法，帶相敏整流測量電橋的工作原理。

2、了解差動變壓器零點殘余電壓消除方法、差動變壓器外補償電路、差動整流電路，電感型傳感器的應用。

重點內(nèi)容：

電感型傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)及特點，主要工作特性及測量電路分析方法，帶相敏整流測量電橋的工作原理。

教學難點：

電感型傳感器測量電路分析方法、帶相敏整流測量電橋的工作原理。

建議學時數(shù)：

4第四章電容傳感器

1、掌握電容傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)及特點，差動電容傳感器的概念，掌握電容傳感器主要工作特性及分析方法

2、了解差動脈沖調(diào)寬電路的工作原理，電容傳感器的應用及在應用中正確處理所遇到的問題。

重點內(nèi)容：

電容傳感器的工作原理、特點、主要工作特性及配用的測量電路，如何在實際工程測量中正確合理的選擇電容傳感器。

教學難點：

電容傳感器測量電路的分析及（變間隙式）差動電容傳感器測量電橋輸出電

壓的計算、測量誤差的分析及減小誤差的方法。

建議學時數(shù)：

2第五章 熱電傳感器

1、掌握熱電偶的工作原理、工作特性、冷端補償及測溫電路熱，電感傳感器的基本應用。

2、掌握金屬熱電阻、半導體熱敏電阻工作原理及特性，溫敏二級管、溫敏晶體管的測溫原理，掌握熱電傳感器的基本應用。

重點內(nèi)容：

熱電偶、半導體熱敏電阻、工作特性、測量電路，溫度傳感器的典型工程應用。

教學難點：

熱電傳感器測量電路的分析方法及測量誤差分析。

建議學時數(shù)：

4第六章 壓電傳感器

1、了解壓電材料的壓電效應，壓電傳感器的基本應用。

2、掌握壓電傳感器工作原理、壓電傳感器的組成及其測量電路。

重點內(nèi)容：

壓電傳感器工作原理及測量電路。

教學難點：

壓電傳感器測量電路電荷放大器的運用及測量誤差的分析。

建議學時數(shù)：

2第七章 磁電傳感器

1、了解各種霍爾元件、磁敏元件的結(jié)構(gòu)、特點及其基本應用，理解霍爾效應、磁阻效應的基本概念。

2、掌握霍爾傳感器的工作原理、主要工作特性、誤差及其補償

重點內(nèi)容：

霍爾傳感器工作原理、主要工作特性、誤差分析及其補償，霍爾傳感器的典型應用。

教學難點：

磁敏二極管、磁敏三極管的結(jié)構(gòu)、工作原理，溫度特性及補償，測量誤差的分析及計算。

建議學時數(shù)：

2第八章 光電傳感器

1、理解常用光電器件的光電效應及其應用

2、掌握常用光電器件工作原理、工作特性及典型應用，光柵位移傳感器的組成、工作原理、辯向原理及細分技術(shù)。

重點內(nèi)容：

光電效應的基本概念，常用光電器件工作原理、工作特性及典型應用。教學難點：

莫爾條紋的概念，光柵位移傳感器的工作原理、辯向原理及細分技術(shù)。建議學時數(shù)：

4第九章 光纖傳感器

1、理解光纖的傳光原理與特性，幾種光纖傳感器的典型應用。

2、掌握光纖作為光的傳輸媒質(zhì)所具有的特點，它的結(jié)構(gòu)、組成。光纖傳感器的工作原理及特點。

重點內(nèi)容：

光纖的基本概念，光纖傳感器的工作原理及特點。光線能在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件。

教學難點：

傳輸光的調(diào)制技術(shù)，偏振調(diào)制技術(shù)。

建議學時數(shù)：

2第十章 其它類型傳感器簡介

1、掌握氣敏傳感器、濕敏傳感器的工作原理及應用。

2、掌握幾種傳感器穩(wěn)壓、恒流電源，典型實用信號放大電路。

重點內(nèi)容：

半導體氣敏傳感器的基本概念，工作原理及特點，主要特性及其改善。教學難點：

氣體分子對氣敏材料的吸附、解吸原理，氣敏傳感器靈敏度的提高與穩(wěn)定改善。

建議學時數(shù)：

4十、考核方式：

結(jié)束性閉卷考試80％＋平時考核20％

十一、推薦教材和教學參考資源

（一）教材

郁有文.傳感原理及工程應用 西安：西安電子科技大學出版社，第三版

（二）教學參考資源

何道清.傳感與傳感器技術(shù).北京：科學出版社，2004..Ramon Pallas-Areny JohnG Webster傳感器和信號調(diào)節(jié) 北京：清華大學出版社

制定人：常繼生

審定人：黃曉紅

第三篇：《傳感器原理》實驗教學大綱

《傳感器原理》課程實驗教學大綱

一、適用專業(yè): 自動化

二、教學目標：通過實驗驗證和鞏固所學的理論知識，能夠運用所學的理論知識掌握分析和處理問題的方法。訓練實驗技能，掌握傳感器的應用方法與技巧。認真觀察現(xiàn)象，正確檢查和判斷。正確地書寫實驗報告，分析實驗結(jié)果。培養(yǎng)實際動手能力和嚴謹、實事求是的科學態(tài)度。

要求：

1．熟悉傳感器的基本原理，掌握應用的領(lǐng)域與和范圍，能夠正確組成控制系統(tǒng)

2．掌握基本實驗技能，能夠正確使用實驗儀并對實驗現(xiàn)象加以分析和判斷。

3．能正確連接實驗電路，合理布線和安排儀器，分析并排除故障。

4.正確地書寫實驗報告，分析實驗結(jié)果

三、實驗教學學時數(shù)：6學時

四、實驗內(nèi)容：

實驗一三種橋路性能比較（驗證性）（2學時）

1、實驗目的：熟悉實驗設(shè)備，掌握箔式應變片式傳感器及組橋原理。

2、基本技能訓練內(nèi)容：熟悉實驗設(shè)備及應片式傳感器的工作原理及應用軟件的使用方法,觀察金屬箔式應變片的結(jié)構(gòu)、貼片方式以及接橋方式；測試應變梁變形的應變輸出；比較應變片不同接橋方式對電橋輸出結(jié)果的影響,。

3、主要儀器設(shè)備和藥品：CSY2000傳感器與檢測技術(shù)實驗臺，應變式傳感器實驗模板、數(shù)顯表、萬用表、計算機。

4、實驗方法：根據(jù)測量原理，將應片式傳感器橋路與實驗臺連接，并運行軟件進行主要測試。

5、實驗報告要求：寫出應片式傳感器和橋路測量的工作原理、運行分析和說明。

實驗二差動變壓器性能實驗（驗證性）（2學時）

1、實驗目的：熟悉實驗設(shè)備，掌握差動變壓器原理和特性。

2、基本技能訓練內(nèi)容：熟悉實驗設(shè)備及差動變壓器的工作原理及應用軟件的使用方法。

3、主要儀器設(shè)備和藥品：CSY2000傳感器與檢測技術(shù)實驗臺，差動變壓器模板，測微頭，示波器，差動變壓器，音頻信號源、萬用表、計算機。

4、實驗方法：根據(jù)測量原理，將差動變壓器與差動變壓器模板及實驗臺連接，并運行軟件進行主要測試。

5、實驗報告要求：寫出差動變壓器的工作原理、運行分析和說明。

實驗三壓力傳感器的壓力測量實驗（驗證性）（2學時）

1、實驗目的：熟悉實驗設(shè)備，掌握擴散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理和方法。

2、基本技能訓練內(nèi)容：熟悉實驗設(shè)備及壓力傳感器的工作原理及應用軟件的使用方法。

3、主要儀器設(shè)備和藥品：CSY2000傳感器與檢測技術(shù)實驗臺，壓力源，壓力表，壓力傳感器及實驗模板，流量計，數(shù)顯單元，計算機。

4、實驗方法：根據(jù)測量原理，將壓力傳感器模板與實驗臺連接，并運行軟件進行主要測試。

5、實驗報告要求：寫出壓力傳感器測量的工作原理、運行分析和說明

實驗四電容式傳感器的特性實驗（綜合性）（2學時）

1、實驗目的：熟悉實驗設(shè)備，掌握掌握電容式傳感器的工作原理和測量方法。

2、基本技能訓練內(nèi)容：熟悉實驗設(shè)備及電容式傳感器的工作原理及應用軟件的使用方法。

3、主要儀器設(shè)備和藥品：CSY2000傳感器與檢測技術(shù)實驗臺，低通濾波模板，示波器，數(shù)顯單元，計算機。

4、實驗方法：根據(jù)測量原理，將傳感器安裝在模板上并與實驗臺連接，并運行軟件進行主要測試。

5、實驗報告要求：寫出電容式傳感器測量的工作原理、運行分析和說明。

五、考核方式：

根據(jù)實驗報告、實驗中的動手能力和解決實際問題的能力以及實驗報告進行綜合考核。實驗教學部分成績占課程總成績的10%。

六、實驗教科書、參考書：

《CSY2000傳感器與檢測技術(shù)實驗臺實驗指南》杭州賽特傳感技術(shù)有限公司 說明：大綱中列舉的4個實驗題目每學期可根據(jù)實際情況選擇3個題目做為實驗題目，教師根據(jù)實際情況選擇實驗題目。

第四篇：新型傳感器技術(shù)

前

言

傳感器工作原理的分類：

物理傳感器應用的是物理效應

化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現(xiàn)象

以其輸出信號為標準可將傳感器分為：

模擬傳感器——將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。

數(shù)字傳感器——將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。

開關(guān)傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。

應用的材料觀點出發(fā)可將傳感器分成下列幾類：

(1)按照其所用材料的類別分 金屬 聚合物 陶瓷 混合物

(2)按材料的物理性質(zhì)分  導體 絕緣體 半導體 磁性材料

(3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分 單晶 多晶 非晶材料

按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為：

集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器

集成傳感器是用標準的生產(chǎn)硅基半導體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。

薄膜傳感器則是通過沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。

厚膜傳感器是利用相應材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進行熱處理，使厚膜成形。

第1章 傳感器敏感材料

1半導體硅材料

1.1 單晶硅：固態(tài)傳感器的材料，優(yōu)點：

優(yōu)良的機械、物理性質(zhì)，材質(zhì)純，內(nèi)耗低、功耗小。機械品質(zhì)因數(shù)高達106數(shù)量級，滯后和蠕變極小，機械穩(wěn)定性好。

各向異性，具有很好的熱導性，應變靈敏系數(shù)高。

1.2 多晶硅：是許多單晶的聚合物。晶粒的排列是無序的，不同的晶粒有不同的單晶取向，而每一晶粒內(nèi)部具有單晶的特征。晶粒與晶粒之間的部位稱為晶界，其對壓阻效應的影響可通過控制摻雜濃度來降低。晶粒越大，壓阻效應越大。

1.3 非晶體硅：在光電器件、傳感器中應用。與晶體材料相比，非晶體硅具有：

（1）在可見光范圍內(nèi)具有高的光吸收系數(shù)。（2）淀積溫度低（200-300oC），可用多種材料作襯底，感受大面積淀積。（3）材料性能穩(wěn)定，具有較高的機械強度。（4）具有高的塞貝克系數(shù)

（5）純非晶硅沒有壓阻效應，利用微晶相與非晶相混合可產(chǎn)生壓阻效應，靈敏系數(shù)高。（6）非晶硅的彈性模量和多晶硅一樣，取決于制備和熱處理，一般為（150—170）×103MPa。

可制成多種傳感器，如光傳感器，成象傳感器，高靈敏度溫度傳感器，微波功率傳感器，觸覺傳感器等。

1.4 硅藍寶石：是在藍寶石襯底上應用外延生長技術(shù)形成的硅薄膜。襯底是絕緣體，可實現(xiàn)元件之間的分離，且寄生電容小。

蠕變極小，優(yōu)于單晶硅；耐輻射能力強；化學穩(wěn)定性好，耐腐蝕性強。具有耐環(huán)境性強的優(yōu)勢。

2化合物半導體材料

先進的成象傳感器材料。如碲鎘汞、銻化銦、砷化鎵等。開發(fā)長波段的應用。

無源探測的紅外光敏技術(shù)，廣泛應用。如紅外夜視、火控、跟蹤定位、精確制導

3石英敏感材料

3.1石英晶體 晶態(tài)sio2 特點：各向異性，具有壓電特性；絕緣體；和單晶硅一樣，具有優(yōu)良的機械物理性質(zhì)。

工作溫度為２００℃－２５０℃

3.2 石英玻璃：非晶態(tài)SIO2，物理特性與方向無關(guān)。機械物理性能和化學性能極優(yōu)。在７００ ℃－８００ ℃以前，彈性模量隨溫度的增高而增大，以后隨溫度的升高而下降。

最高使用溫度為1100 ℃。適宜制造高精度傳感器

4精密陶瓷材料

以化學合成的物質(zhì)為原料，控制其中的組分比，經(jīng)過精密的成型燒結(jié)，可制成適合傳感器需要的多種精密陶瓷材料----功能陶瓷材料。

特點：耐熱性，耐腐蝕性，多孔性，光電性，壓電性等獨特的性能。新開發(fā)陶瓷溫度、氣體、溫度、光電、離子、加速度、陀螺等傳感器 ZnO薄膜

作為壓電體、光導體、光波導和半導體的多用途材料； 六角晶結(jié)構(gòu)，各向異性體，有大的壓電常數(shù)，大的聲光、電光和非線性光學系數(shù)。淀積ZnO膜技術(shù)最廣泛的方法是磁控濺射方法，可獲得壓電性能、光學性能優(yōu)良，表面平坦而透明的致密薄膜層。6 鐵電聚合物

是指含有鐵電晶體組織的特殊高分子聚合物，如聚氯乙烯、聚偏二佛乙烯（PVF2)。

PVF2優(yōu)良，具有壓電、熱釋電特性。

應用在電-聲和機-電傳感器，如聲頻、超聲波等。非晶態(tài)磁性合金

結(jié)構(gòu)為長程無序，短程有序；

在旋轉(zhuǎn)磁場中的各個方向的相對磁導率較高；

電阻率高，在交變磁場作用下，渦流損耗小，響應快，高頻特性好； 磁致伸縮效應大；

機械強度高，高達2000-3500MPa。

根據(jù)傳感器的具體特性要求確定這類材料的組分和形狀。

8形狀記憶合金

新的傳感器材料，具有熱彈性和超彈性；

過程：把某種記憶合金在高溫下定形后，若冷卻到低溫產(chǎn)生形變，只要溫度稍微升高就可以使形變迅速消失，并回到高溫下所具有的形狀。代表性材料有：NiTi ,CuZnAl,CuAlNi。復合材料

原子合成法通過控制材料的特性可以合成理想傳感器材料;晶體合成法:多層結(jié)構(gòu),材料的混合在原子級上進行控制,合成的材料也叫人造晶格或超晶格;超晶格結(jié)構(gòu)具有全新的材料特性;超晶格結(jié)構(gòu)可隨意控制物理常數(shù),具有很大的發(fā)展前景。

硅材料的質(zhì)量輕,密度為不銹鋼的1/3,而彎曲強度為不銹鋼得3.5倍,具有高強度比和高密度比;熱導性為不銹鋼7倍,而熱膨脹系數(shù)不到不銹鋼的1/7;

第2章 微機械加工技術(shù)

分為三類：硅微機械加工技術(shù)、超精密機械加工技術(shù)和X射線深層光刻電鑄成型（LIGA)技術(shù)。

2.1硅微機械加工技術(shù) 硅微機械加工技術(shù)是硅集成電路工藝的擴展技術(shù)。主要用于制造以硅材料為基底、層與層之間有很大差別的三維微結(jié)構(gòu)，包括膜片、懸臂梁、探針等微結(jié)構(gòu)與特殊薄膜和高性能的電路相結(jié)合，成功制造出固態(tài)傳感器 1.刻蝕技術(shù)

（１）體型結(jié)構(gòu)腐蝕加工

腐蝕加工是形成微型傳感器結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，分為化學腐蝕（濕法）和離子刻蝕（干法）兩種。

（2）表面腐蝕加工---犧牲層技術(shù) 利用硅表面微機械加工技術(shù)，開發(fā)、研制出尺寸小的懸式結(jié)構(gòu) 工藝過程:

通過淀積法（濺射、蒸發(fā)）

在Si基片表面上生成SiO2犧牲層(微米級)

根據(jù)要求的形狀刻蝕一部分SiO2

再剩下的SiO2層上通過淀積生成Si層

用刻蝕法刻蝕淀積的Si層

溶解SiO2犧牲層,獲得與Si基片略連接或完全分離的懸臂式結(jié)構(gòu) 2.薄膜技術(shù)

多晶硅膜、二氧化硅膜、金屬膜等作為微型傳感器結(jié)構(gòu)的復合材料。制作方法：物理氣相淀積和化學氣相淀積。物理氣相淀積是利用蒸鍍和濺射。

化學氣相淀積是讓氣體與襯底材料在加熱的表面進行化學反應，使另一種物質(zhì)在表面上形成膜。

(1)真空蒸鍍：用蒸發(fā)鋁和金的方法來獲得電極的歐姆接觸區(qū)，可直接制造敏感元件的薄膜。

(2)濺射成膜工藝,最流行工藝,設(shè)備較復雜,成膜速度慢,但形成的膜牢固,制出高熔點的金屬膜和化合物膜,且化學成分不變。濺射方式有射頻濺射、直流濺射和反應濺射等，射頻濺射應用廣泛。(3)化學氣相淀積(CVD)：是使含有待淀積物質(zhì)的化合物升華成氣體，與另一種氣體化合物在一個反應室中進行反應，生成固態(tài)的淀積物質(zhì)，使之淀積在基底上而生成薄膜。

(4)等離子化學氣相淀積(PECVD):在溫度３５０－４００ ℃利用等離子體的活性。

過程：在反應過程中，為了產(chǎn)生等離子體，可加上直流或射頻高電壓，反應室通入一定量氣體，使之發(fā)光放電，反應室內(nèi)的氣體將被電離而等離子化。3.固相鍵合工藝

把兩個固態(tài)部件直接鍵合在一起的加工工藝，也就是把微機械部件裝配在一起的一種技術(shù)。

典型例子就是硅－玻璃或金屬－玻璃間的靜電鍵合。

過程：把表面拋光的硅和熱膨脹系數(shù)相近的玻璃緊密接觸，在４００℃高溫下，接上硅為正、玻璃為負的直流電壓（５００－１５００伏）；在靜電力作用下，使硅與玻璃在界面處接近到分子級的距離而形成牢固的、永久性的分子鍵合

2.2 傳感器用石英、陶瓷、高分子聚合物和金屬材料為基底時，用到超精密機械加工技術(shù)，如激光精密加工等。

2.3X射線深層光刻電鑄成型技術(shù)

是深層同步輻射X射線光刻與電鑄工藝相結(jié)合的制造技術(shù)。與犧牲層技術(shù)結(jié)合可制造出微型懸式結(jié)構(gòu)。

工藝過程如下：

在硅基片上濺射犧牲層

用紫外光通過掩膜照射犧牲層，制作平面圖形

在犧牲層上涂一層鈦、鎳組成的薄膜作為電鑄的金屬基底 在金屬基底上淀積光致抗蝕劑層，覆蓋掩膜

利用深層同步輻射X射線光刻技術(shù)對光致抗蝕劑層進行曝光 用化學蝕刻法蝕刻光致抗蝕劑層，制成電鑄用的初級模板

在金屬基底上，以初級模板為模型進行電鑄，形成了與模板形狀互為凹凸的三維結(jié)構(gòu)

用化學溶劑溶解掉初級模板、金屬基底和犧牲層，獲得懸式結(jié)構(gòu)

第3章 傳感器的建模

3.1原因和過程

建立傳感器的模型,在原理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、樣機研制中有重要作用。

建模過程：（1）根據(jù)本質(zhì)特征建立傳感器的物理模型；（2）建立傳感器的數(shù)學模型；（3）求解數(shù)學模型。

建模的方法：主要有能量法、概率法、狀態(tài)法等

3.2受軸向力兩端固支梁

建模步驟：１）幾何方程；

２）物理方程；

３）彈性勢能、彈性方程（對體積）；

４）動能；

５）梁上的任一點橫截面處的初始應力；

６）由初始應力引起的初始彈性勢能；

７）建立總的彈性勢能；

８）建立泛函；

９）利用泛函原理；

１０）求解微分方程。

3.3改進懸臂梁

改進型懸臂梁的特征是：

在載荷F的作用下，梁的根部區(qū)域和端部區(qū)域的應力狀態(tài)是相反的； 梁的根部受力情況優(yōu)于典型懸臂梁，測力范圍增大； 梁上布置測力元件優(yōu)于典型懸臂梁。

第4章 硅電容式集成傳感器

靈敏度高，穩(wěn)定性好，量程寬

平行板式

C=ε0εA/d 通過改變極板間距d ,極板相對面積A（或長度L）和介電常數(shù)ε，可以使電容器的電容發(fā)生變化。

基于阻抗測量技術(shù)的電容信號檢測，其測量線路有：（１）交流電橋式；（２）充放電式；（３）調(diào)頻式；（４）諧振式。

硅電容式集成壓力傳感器的接口電路

1.開關(guān)-電容接口電路：由差動積分器和循環(huán)運行的A/D變換器組成。電路的工作過程：復位、檢測、換算和轉(zhuǎn)換。2.電容—頻率變換電路

采用電容—頻率變換電路，可將電容輸出的電壓變換為頻率 信號輸出?？芍苯咏尤胗嬎銠C。

第5章 諧振式傳感器

由ERD組成的電—機—電諧振子環(huán)節(jié)，是諧振式傳感器的核心。適當?shù)剡x擇激勵和拾振手段，構(gòu)成一個理想的ERD，對設(shè)計諧振式傳感器至關(guān)重要。由ERDA組成的閉環(huán)自激環(huán)節(jié)，是構(gòu)成諧振式傳感器的條件。

由RDO(C)組成的信號檢測、輸出環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)檢測被測量的手段。

每周平均儲存的能量Q?每周由阻尼損耗的能量值反映了諧振子振動中阻尼比的大小及消耗能量快慢的程度。同時也反映了幅頻特性曲線諧振峰的陡峭的程度，即諧振敏感元件選頻能力的強弱。

雙激單拾

單激雙拾

穩(wěn)定的自激振蕩：

1、幅度平衡條件|AF|=1

2、相位平衡條件φA+φF=(2n+1)π（n=0,1,2,3···）

采用電磁方式作為激勵、拾振手段最突出的優(yōu)點是與殼體無接觸，但也有一些不足。如電磁轉(zhuǎn)換效率低，激勵信號中需引入較大的直流分量，磁性材料的長期穩(wěn)定性差，易于產(chǎn)生電磁耦合等。

第6章 聲表面波傳感器

特點：高精度；與微處理器連接，簡單；可批量生產(chǎn)等?？v波是質(zhì)點的振動方向與傳播方向同軸的波

橫波 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直

聲表面波的衰減

波束偏離和衍射效應引起的． 原因：

材料固有的衰減；

材料表面粗糙引起散射； 向外輻射聲波．

叉指換能器

功能是激勵瑞利表面波（１）基本特性：

基本結(jié)構(gòu)：叉指電極、叉指周期、換能器孔徑。物理過程：壓電效應和逆壓電效應。

基本性能：頻率高、對稱性、帶寬取決于指對數(shù)、互易性、內(nèi)加權(quán)、制造簡單，重復性、一致性好。

第7章 薄膜傳感器

薄膜與傳感器特性的關(guān)系: 1)選擇性;2)可靠性;3)響應時間;4)分辨率;5)其它特性

厚膜與薄膜：區(qū)別不在于膜的厚度，而是制備工藝的不同。薄膜（真空蒸鍍，濺射，氣相淀積）

第8章 氣體傳感器

主要參數(shù)與特性

響應時間 選擇性 穩(wěn)定性 溫度特性 濕度特性

電源電壓特性

應變效應：導體或半導體電阻隨其機械變形而變化的物理現(xiàn)象。

光纖數(shù)值孔徑：入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度α的正弦值就稱為光纖的數(shù)值孔徑（NA = sinα）

SAW模式轉(zhuǎn)換：針對瑞利波，其質(zhì)點作橢圓振動，有橫振動又有縱振動，遇到阻抗不連續(xù)時，入射波一部分以瑞利波形式反射回來，還有一部分能量在反射時轉(zhuǎn)換為體波

壓電效應：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。

逆壓電效應是指對晶體施加交變電場引起晶體機械變形的現(xiàn)象。

單模光纖芯徑?。?0m m左右），僅允許一個模式傳輸，色散小，工作在長波長（1310nm和1550nm），與光器件的耦合相對困難

多模光纖芯徑大（62.5m m或50m m），允許上百個模式傳輸，色散大，工作在850nm或1310nm。與光器件的耦合相對容易

壓阻效應，是指當半導體受到應力作用時，由于載流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象

速度勁化：壓電晶體，由于壓電效應，在聲波傳播過程中，將有一個電勢隨同傳播，且使聲波速度變快。

與頻率無關(guān)--非色散波

金屬賽貝克效應：在兩種不同導電材料構(gòu)成的閉合回路中，當兩個接點溫度不同時，回路中產(chǎn)生的電勢使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N現(xiàn)象。

波束偏離－－各向異性固體，波的相速度與群速度不一致；或相位傳播方向與能量傳播方向不一致．

第五篇：現(xiàn)代攝影技術(shù)教學大綱-公選-上傳版

《現(xiàn)代攝影技術(shù)》教學大綱

一、總則

1、本課程的教學目的和要求

攝影是以塑造被攝體可視的藝術(shù)形象而成為藝術(shù)門類之一的，它屬于造型藝術(shù)范疇。本課程主要介紹照相機等攝影器材的種類、性能和使用方法等方面的知識，使學生能夠根據(jù)被攝物體和拍攝條件合理選擇攝影器材。介紹攝影造型要素，讓學生掌握攝影構(gòu)圖、攝影用光的知識，能拍攝出較好的作品。

2、本課程的主要內(nèi)容

攝影流派、構(gòu)圖；用光、照相機的原理、鏡頭、圖像信息的數(shù)字化處理方法與技術(shù)。

3、本課程的教學重點與難點

重點：本課程以應用＋實踐為重點。各種相關(guān)概念為次重點。難點：攝影用光；照片的藝術(shù)化和數(shù)字化處理。

4、本課程的知識范圍及相關(guān)課程的關(guān)系

對美術(shù)構(gòu)圖知識有一定的基礎(chǔ)。

5、教材的選用

使用教材：《美術(shù)攝影》

西南師范大學出版社

邵麗華 編著 參考教材：

《黑白攝影教材》 中國攝影出版社 [美]亨利?霍倫斯坦 著

《攝影專業(yè)系列教材》之一～之七 中國攝影出版社 錢元凱等 著

6、學時安排

上 課：16周×2學時/周=32學時，實踐＋實驗（課外）：17周×1學時/周=17學時，共計49學時。

二、課程內(nèi)容及學時分配

第一章 攝影的概念與起源（4學時）

教學內(nèi)容：

1.1攝影的概念與起源 1.2攝影的類別與流派

1.2．1 攝影的類別

1.2．2 不同攝影藝術(shù)流派及攝影特征

繪畫主義攝影派；印象主義攝影派；紀實主義攝影派； 自然主義攝影派純粹主義攝影派；新即物主義攝影派； 達達主義攝影派；超現(xiàn)實主義攝影派；抽象主義攝影派 主觀主義攝影派

2、教學目標及要求：

目標：了解和掌握攝影藝術(shù)流派及攝影特征。

3、教學重點：無

4、教學難點：無。

5、教學時間分配及進度安排： 第3周 2學時。第4周 2學時。

6、主要教學環(huán)節(jié)的組織：討論欣賞攝影作品。

第二章 攝影器材（4學時）

1、教學內(nèi)容： 2.1照相機

1、基本原理

2、照相機的類型

3、鏡頭 2.2電子閃光燈

1、輕便型閃光燈

2、攝影棚閃光燈系列及輔助設(shè)備 2.3膠片

1、負片、正片與反轉(zhuǎn)片

2、黑白膠片與彩色膠片

3、膠片感光度

4、膠片的規(guī)格 2.4濾光片

1、黑白攝影濾光鏡

2、彩色攝影濾光鏡

3、黑白、彩色攝影共用濾光鏡

4、特殊效果濾光鏡

5、閃光燈濾光片 2.5黑白暗房設(shè)備

1、黑白膠片沖洗設(shè)備

2、印放黑白照片的設(shè)備及材料

2、教學目標及要求：

目標：掌握照相機的基本構(gòu)成，單反相機的優(yōu)缺點。掌握長焦、廣角和標準鏡頭的特性及應用范圍，并能根據(jù)拍攝條件正確選用鏡頭。掌握各種膠片的規(guī)格和用途，學會正確的使用方法。

要求：了解各種照相機的分類方法。對攝影棚閃光燈的類型和使用方法有所了解。了解并初步學會各種濾光燈使用的條件、使用方法和產(chǎn)生的效果。了解黑白膠片暗房常用設(shè)備及使用方法。

3、教學重點：鏡頭

4、教學難點：光圈與快門

5、教學時間分配及進度安排：

第5周 2課時。（不含課外實驗2學時）第6周 2課時。（不含課外實驗2學時）

6、主要教學環(huán)節(jié)的組織：準備相關(guān)照相器材

第三章 攝影造型要素（6學時）

1、教學內(nèi)容： 3.1 構(gòu)圖基本概述

1、構(gòu)圖的特性

2、構(gòu)圖的要素

3、構(gòu)圖的基本規(guī)律

4、框架取景 3.2 色彩構(gòu)成

3.3 美學運用 3.4攝影用光

1、光源的類型

2、光的特性、光比、光位

3、攝影用光種類

4、自然光、人造光的特點 3.5影調(diào)與色調(diào)

1、影調(diào)

2、色調(diào) 3.6曝光

1、光圈、快門與EV值

2、曝光補償

2、教學目標及要求：

目標：掌握攝影構(gòu)圖的特性和構(gòu)圖的基本概念，能通過照相機取景器準確地完成攝影構(gòu)圖。掌握攝影用光的方法，通過調(diào)節(jié)光圈和快門的曝光組合，能進行準確的負片曝光，獲取預期的拍攝效果。

要求：了解光的特性，知道自然光和人造光的特點。了解攝影用光的種類和布光原則，知道需要曝光補償?shù)脑?、條件和方法。

3、教學重點：色彩構(gòu)成

4、教學難點：美學運用

5、教學時間分配及進度安排：

第7周 2課時。（不含課外實踐2學時）第8周 2課時。（含課外實踐2學時）第9周 2課時。（不含課外實踐2學時）

6、主要教學環(huán)節(jié)的組織：準備相關(guān)器材，戶外拍攝

第四章 藝術(shù)攝影（4學時）

1、教學內(nèi)容：

4．1藝術(shù)攝影的表現(xiàn)力和感染力

1、面的表現(xiàn)力

2、藝術(shù)感染力 4．2風光攝影

1、風光攝影的主題

2、風光攝影用光

3、天空的拍攝

4、水與光

5、城市風光

6、建筑攝影 4．3人像攝影

1、擺拍與抓拍

2、人像攝影用光 4．4黑白的世界

1、黑白影調(diào)的魅力

2、黑白暗房技術(shù) 4．5美術(shù)作品翻拍技巧

1、翻拍要求

2、用光

3、明與暗的反光處理

2、教學目標及要求：

目標：掌握風光攝影的基本拍攝方法和要求。能夠根據(jù)攝影的主題，利用構(gòu)圖知識、用光方法，拍攝出較好作品。掌握人像攝影的特點，懂得擺拍與抓拍。學生根據(jù)所學的知識能夠拍攝出符合主題的作品。

要求：了解黑白照片暗房沖、擴操作技術(shù)要點。知道各種顯影、定影藥液的配制，以及膠片沖洗、照片印放的方法。了解美術(shù)翻拍的技巧。

3、教學重點：藝術(shù)攝影的表現(xiàn)力和感染力

4、教學難點：選題、構(gòu)思

5、教學時間分配及進度安排：

第10周 2課時。（不含課外實踐2學時）第11周 2課時。（含課外實踐2學時）第12周 2課時。（不含課外實踐2學時）

6、主要教學環(huán)節(jié)的組織：準備戶外拍攝的器材

第五章 數(shù)碼攝影（2學時）

1、教學內(nèi)容： 5．1數(shù)碼照相機

1、數(shù)碼照相的種類

2、數(shù)碼照片的處理

2、教學目標及要求：

目標：了解掌握數(shù)碼照相機的使用方法。要求：了解數(shù)碼照相機的選購。

3、教學重點：無

4、教學難點：無

5、教學時間分配及進度安排：

第13周 2課時。

6、主要教學環(huán)節(jié)的組織：使用數(shù)碼相機 第六章

圖像處理基本方法（2學時）

1、教學內(nèi)容： 6．1 安裝運行ACDsee 6．2了解ACDsee的使用方法 6．3 抓圖軟件－Hypersnap的使用方法

2、教學目標及要求：

目標：了解掌握圖像處理軟件的基本方法。要求：能熟練用ACDsee對照片進行簡單的處理。

3、教學重點：色彩構(gòu)成

4、教學難點：美學運用

5、教學時間分配及進度安排： 第14周 2課時。（不含課外實驗2學時）

6、主要教學環(huán)節(jié)的組織：準備圖片處理軟件－ACDsee

第七章 圖像處理的高級方法（4學時）

1、教學內(nèi)容：

7．1 安裝運行photoshop

7．2了解photoshop的使用方法 7．3數(shù)碼照片的藝術(shù)化處理

1、數(shù)碼照片藝術(shù)化處理的理論

2、基本技法

3、照片欣賞與剖析

2、教學目標及要求：

目標：了解掌握圖像處理軟件的高級使用方法。

要求：能掌握基本的photoshop技術(shù)對照片進行簡單的處理。了解電腦影像處理系統(tǒng)和電腦影像的合成，及電腦廣告設(shè)計制作的方法。

3、教學重點：photoshop的使用方法

4、教學難點：數(shù)碼照片藝術(shù)化處理的理論

5、教學時間分配及進度安排： 第15周 2課時。（不含課外實驗2學時）第16周 2課時。（不含課外實驗2學時）

6、主要教學環(huán)節(jié)的組織：準備圖片處理軟件－photoshop

三、課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)具體安排及說明

攝影強調(diào)學生的動手能力，在第二章授課之后，按排一次攝影實踐。要求學生用手動單反相機進行拍攝，以室外風光、建筑、人物為主。要求將拍攝條件記錄在照片背面。第二次拍攝實踐活動安排在第三章教學活動后進行，時間可不集中安排，拍攝內(nèi)容可與第一次拍攝相同，但要求在構(gòu)圖、用光等方面要有所提高。

四、本課程的考核方式 第17周 2學時

隨堂考核，筆試＋作品展示為主；并提交作品（ftp://222.23.209.1）

六、參考書目

1、使用教材：

《美術(shù)攝影》

西南師范大學出版社

邵麗華 編著

2、參考教材：

《黑白攝影教材》 中國攝影出版社 [美]亨利?霍倫斯坦 著

《攝影專業(yè)系列教材》之一～之七 中國攝影出版社 錢元凱等 著

七、制訂執(zhí)筆者：

高志軍 審核者： 批準者：