27984 自动检测技术

高纲 1239
 
江苏省高等教育自学考试大纲
 
 
 
 
 
 
    27984　　自动检测技术
 
　　　　　　　　　　　　　　　江苏大学编
 
 
 
 
 
 
 
江苏省高等教育自学考试委员会办公室
 
 
一、课程性质及其设置目的与要求
（一）课程性质和特点
《自动检测技术》是机电工程类专业农村电气信息技术方向的一门重要的课程。是为培养农村电气化与自动化所需专门人才而设置的。随着国民经济和人民生活水平的提高，农村电气化与自动化程度也必然提高。无论是在农村的生产建设中，还是在农村的日常生活中；无论是农产品检测和农用动力设备中，还是农村供电系统中，对各种信息的获取、转换、显示、处理和控制显得十分重要，因此自动检测技术对加快农村电气化与自动化的进程起着积极的作用。
（二）本课程的基本要求
本课程共分为十四章。着重介绍工业、科研、生活中常用传感器的工作原理、特性参数、测量转换电路及传感器的选型与应用。各章的重点放在传感器的选型、调试、测量数据分析等解决实际问题的基本技能上。通过对本课程的学习，要求应考者对自动检测技术有一个全面和正确的了解。具体应达到以下要求：
1.了解各种传感器在工业、农业生产、科研等过程中的重要地位与作用；
2.理解并掌握各种传感器的基本原理以及传感器的选型、调试、数据分析的基本方法，以及自动检测系统的抗干扰技术和电磁兼容技术；
3.具有解决自动控制方面信号的采集和处理能力，具有系统的设计和应用能力，为农业电气化与自动化的发展服务。
（三）本课程与相关课程的联系
检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。能够自动完成整个检测过程的技术称为自动检测与转换技术。因此，要学习本课程，需先修物理、电路、电子技术、微机原理及应用等课程。这些课程可以帮助我们更好地掌握传感器的原理、测量方法和应用技术。
 
二、课程内容与考核目标
 
第一章　　检测技术的基本概念
（一）课程内容
本章主要介绍测量的基本概念、测量方法、误差分类、测量结果的数据统计处理，以及传感器的基本特性等内容，是检测与转换技术的理论基础。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解测量的基本概念及测量方法，掌握测量误差及分类，了解测量结果的数据统计及处理，掌握传感器及其基本特性。为检测与转换技术奠定理论基础。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：测量的基本概念及测量方法，测量结果的数据统计及处理，
2.掌握：测量误差及分类，传感器及其基本特性。
3.熟练掌握：绝对误差和相对误差的计算，仪表的精度等级。
 
第二章　　电阻式传感器
（一）课程内容
本章介绍了电位器、电阻应变片、测温热电阻、气敏电阻及湿敏热电阻的测量原理和应用场合，以及如何利用电阻式传感器进行直线位移、角位移、应变、力、荷重、加速度、压力、转矩、温度、湿度、气体成份及浓度等物理量的测量，并介绍了测量转换电路及应用。
（二）学习要求
理解并掌握电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量原理，掌握测量与转换电路以及上述传感器的应用。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的基本结构和特点。
2.掌握：电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量原理。
3.熟练掌握：电位器式传感器、电阻应变片式传感器、测温热电阻传感器、气敏电阻传感器及湿敏电阻式传感器的测量方法和应用。
 
第三章　　电感式传感器
（一）课程内容
本章介绍自感式传感器、差动变压器式传感器的工作原理、测量电路及其在工业自动化测量技术中的应用。
（二）学习要求
掌握自感式传感器种类、测量原理和转换电路，掌握差动变压器式传感器的工作原理、主要性能和测量电路，从而了解电感式传感器在工业自动化检测中的应用。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：自感式传感器种类和电感式传感器在工业自动化检测中的应用。
2.掌握：自感式传感器的测量原理和转换电路，差动变压器式传感器的工作原理、主要性能和测量电路。
 
第四章　　电涡流式传感器
（一）课程内容
本章介绍了电涡流式传感器的工作原理、结构及特性、测量转换电路，以及电涡流传感器在位移测量、转速测量、厚度测量、探伤和接近开关等方面的应用。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解电涡流式传感器的工作原理、结构及特性，掌握电涡流式传感器的测量转换电路，在工业自动检测技术中能利用电涡流传感器进行位移测量、转速测量、厚度测量、探伤和接近开关等方面的应用。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：电涡流式传感器的工作原理、结构及特性。
2.掌握：电涡流式传感器的测量转换电路。
3.熟练掌握：电涡流传感器在位移测量、转速测量、厚度测量、探伤和接近开关等方面的应用。
 
第五章　　电容式传感器
（一）课程内容
电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感器元件，通过它将被测物理量转换为电容，在经过转换电路转换为电压、电流、频率。本章介绍了电容式传感器的测量原理、测量转换电路、以及电容式传感器的应用。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解电容式传感器的工作原理、结构形式和应用特点。掌握电容式传感器的测量与转换电路，在工业自动检测技术中能利用电容式传感器进行振动、压力、位移、流量等物理量的测量和电容式接近开关等方面的应用。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：电容式传感器的工作原理、结构形式和应用特点。
2.掌握：掌握电容式传感器的测量与转换电路，以及电容式传感器在振动、压力、位移、流量等物理量的测量和电容式接近开关等方面的应用。
3.熟练掌握：掌握压力和流量的测量方法。
 
第六章　　压电式传感器
（一）课程内容
压电式传感器是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量电测的目的。本章介绍了压电式传感器的工作原理，测量与转换电路，压电式传感器的结构与材料，以及压电式传感器的应用。
（二）学习要求
通过本章的学习，理解压电效应现象，了解石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料的压电效应，掌握压电式传感器的工作原理、测量与转换电路、以及压电式传感器的应用。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：压电效应现象和压电传感器的工作原理
2.掌握：石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料的压电效应，压电材料的应用特点；测量及频谱分析。
3.熟练掌握：压电式传感器测量转换电路及应用。
 
第七章　　超声波传感器
（一）课程内容
本章介绍了超声波的物理特性，着重分析了超声波在检测中的一些应用，简单介绍无损探伤。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解超声波的产生，掌握超声波传感器的应用和无损探伤。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：声波的分类和超声波、次声波、声波的定义。
2.掌握：超声波的传播方式。
3.熟练掌握：超声波传感器的应用和无损探伤。
 
第八章　　霍尔传感器
（一）课程内容
本章介绍了霍尔元件的结构及工作原理、霍尔元件的特性参数、霍耳集成电路、霍耳传感器的应用。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解霍尔效应、霍尔元件和霍尔元件的特性参数，了解霍耳集成电路，掌握霍耳传感器的应用。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：霍尔效应、霍尔元件和霍尔元件的特性参数。
2.掌握：霍耳集成电路和霍耳传感器的应用。
 
第九章　　热电偶传感器
（一）课程内容
本章介绍了温度测量的基本概念、热电偶传感器的工作原理、热电偶的种类及结构、热电偶的冷端延长和冷端补偿技术、以及热电偶的应用及与仪表的配套。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解温度测量的基本概念和热电偶传感器的工作原理，认识到热电偶传感器在工业温度测量中的重要作用。理解热电效应和热电偶传感器测温原理，掌握热电偶的种类及结构，掌握热电偶的冷端延长和冷端补偿技术、以及热电偶的应用及与仪表的配套技术。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：温度测量的基本概念和温度的测量及传感器的分类。
2.掌握：热电偶传感器的工作原理和热电偶的种类及结构。
3.熟练掌握：热电偶的冷端延长和冷端补偿技术、以及热电偶的应用及与仪表的配套技术。
 
第十章　　光电传感器
（一）课程内容
光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器，本章介绍了光电效应、光电元件的结构和工作原理及特性，着重介绍了光电传感器的各种应用。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解光电效应和光电效应的分类，掌握光电元件的结构和工作原理及特性，理解光电元件的基本应用电路，掌握光电传感器的各种应用。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：光电传感器的基本原理。
2.掌握：光电效应和光电元件；光电传感器的各种应用；光电开关及光电断续器。
3.熟练掌握：各种光电元件的结构和工作原理及基本应用电路。
 
第十一章　　数字式位置传感器
（一）课程内容
数字式位置传感器在先进制造系统、数控机床等场合得到广泛应用，本章从结构、原理、应用等方面介绍了几种常用的数字式位置传感器，讨论了位置测量的方式，着重介绍了数字式角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器，它们均能直接给出数字脉冲信号，既具有很高的精度，又可以测量很大的位移量。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解位置测量的方式，认识到数字式位置传感器在先进制造系统中的重要作用。理解数字式角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器测量原理，掌握数字式角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器的应用。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：位置测量的方式。
2.掌握：数字式角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器测量原理和应用。
3.熟练掌握：数字式角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器的应用。
 
第十二章　　新型传感器
（一）课程内容
新型传感器是指近十几年研究开发出来的，已经或正在走向实用化的传感器。本章介绍近年发展起来的集成温度传感器、磁性传感器、光导纤维传感器、图像传感器等新型传感器的测量原理以及他们的应用。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解集成温度传感器的测温原理，掌握集成温度传感器的类型及应用；了解磁致伸缩效应及应用，掌握磁性传感器的测量原理及应用；了解光纤的基本概念，掌握光纤传感器的分类及应用；了解光辐射基础和热成像技术，掌握图像传感器的应用。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：集成温度传感器的测温原理，磁致伸缩效应及应用，光纤的基本概念，光辐射基础和热成像技术。
2.掌握：集成温度传感器的类型及应用，磁性传感器的测量原理及应用，光纤传感器的分类及应用，图像传感器的应用。
 
第十三章　　检测系统的抗干扰技术
（一）课程内容
测量系统的稳定是控制系统可靠运行的重要方面，控制系统经常会受到各种各样的干扰，因此，检测系统的抗干扰技术是确保控制系统精度和可靠性的重要环节。本章介绍了自动检测系统的几种常见的干扰和防护方法，重点讨论了检测技术中的电磁兼容原理和几种电磁兼容控制技术。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解自动检测系统的抗干扰的重要性，掌握自动检测系统的几种常见的干扰和防护方法。重点掌握检测技术中的电磁兼容原理及电磁兼容控制技术。
（三）考核知识点和考核要求
1.领会：自动检测系统的抗干扰的重要性和干扰源的产生和电磁兼容概念。
2.掌握：自动检测系统的几种常见的干扰源和防护方法，电磁干扰的来源和传播途径。
3.熟练掌握：自动检测系统的电磁兼容原理及电磁兼容控制技术。
 
第十四章　　检测技术的综合应用
（一）课程内容
当代检测系统越来越多地使用计算机或微处理器来控制执行机构的工作，采用不同类型的传感器、CPU、控制电路以及机械传动部件组成一个综合系统，来达到某种设定目的，这种系统成为检测控制系统。检测技术、计算机技术与执行机构等配合就能构成某些工业控制系统。本章介绍了现代检测系统的基本结构，简单介绍了微机检测系统及传感器的综合应用。
（二）学习要求
通过本章的学习，了解现代检测系统的基本结构和微机检测系统及传感器的综合应用。
（三）考核知识点和考核要求
本章由于涉及的知识面很宽，仅作知识性了解，不作考试要求。
 
三、有关说明和实施要求
（一）关于“课程内容与考核目标”中的有关说明
本大纲是根据新版教材而编写的，新教材以理论知识够用为基础，注重各类传感器的实际应用。在大纲的考核要求中，提出了“领会”、“掌握”、“熟练掌握”等三个能力层次的要求，它们的含义是：
1.领会：能知道有关名词、概念、原理等含义，并能正确的认识和表述。
2.掌握：在领会的基础上，全面把握基本概念、基本原理、基本分析方法，能掌握有关概念，原理、方法的区别与联系，并转化成自己实际工作的能力。
3.重点掌握：要求应考者必须掌握的课程中的核心内容和重要知识点。并将所掌握的基本原理和方法应用于实际中去，正确处理和解决实际工作所遇到的问题。
（二）自学教材
本课程使用教材为：《自动检测与转换技术》，第2版，梁森、王侃夫、黄抗美主编，机械工业出版社，2011年8月。
（三）自学方法的指导
本课程作为一门的专业课程，综合性强、内容多、难度大，自学者在自学过程中应该注意以下几点：
1.仔细阅读教材内容及课程大纲，认真阅读大纲中该章的考核知识点、自学要求和考核要求，注意对各知识点的能力层次要求，以便在阅读教材时做到心中有数。
          2.根据自己特点结合教材，对照考试大纲的要求，注意对各知识点的能力层次要求，以便在阅读教材时做到心中有数，应深入地有重点地钻研教材，认真做每章后的练习题，这一过程可有效地帮助自学者理解、消化和巩固所学的知识，增加分析问题、解决问题的能力。
    3.对要求记忆的公式结论，在读懂教材的基础上加以记忆。
          4.会做练习题是检验是否达到大纲要求的一个重要标准，多做练习题也是一个重要的学习手段。不可只看书而不做题。
          5.将各传感器的工作原理与具体应用相结合，做到在记忆加以应用，应用中加以记忆，既提高综合知识的应用能力，又提高实际问题的解决能力。
6.读者还应结合自身的基础和条件摸索一套行之有效的自学方法。
（四）对社会助学的要求
1.应熟知考试大纲对课程所提出的总的要求和各章的知识点。应掌握各知识点要求达到的层次，并深刻理解各知识点的考核要求。
2.对应考者进行辅导时，应以指定的教材为基础，以考试大纲为依据，不要随意增删内容，一面与考试大纲脱节。
3.辅导时应对应考者进行学习方法的指导，提倡应考者“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动提出问题，依靠自己学懂”的学习方法。
4.注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导应考者逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题、分析问题、做出判断和解决问题。
5.正确处理基础知识与应用能力的关系，应在全面辅导的基础上，重点培养和提高自学应考者的素质和能力，防止片面猜题的倾向。
（五）关于命题和考试的若干规定
1.命题考试根据大纲规定的内容和考试目标确定考试范围和考核要求，不要任意扩大和缩小考试范围及提高和降低考核要求。考试命题覆盖到规定考试的各章，并适当突出重点章节。
2.试卷对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是：“领会”20%，“掌握”40%，“熟练掌握”为40%。
3.命题要难易结合。基本题占50%，较难题占35%，难题占15%。
4.本课程考试试卷可能采用的题型有：单项选择题、填空题、判断题、简答题、计算及应用题。
5.考试方式为闭卷笔试，考试时间为150分钟。评分采用百分制，60分为及格。
 
附录  题型举例
一、单项选择题
如：两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路，当两个结点温度不同时，回路中将产生电动势，这种物理现象称（    ）。
A．电压效应        B．热电效应        C．电涡流效应            D．光电效应
二、填空题
如：电磁干扰的形成必须同时具备三项因素，即干扰源、干扰途径和             。
三、判断题
如：流量是指流体在单位时间内通过某一截面的体积数或质量数。（    ）
四、简答题
如：什么是光电效应？通常把光电效应分成哪三类？
五、计算及应用题
如：已知镍铬-镍硅（K）热电偶部分分度表为：

热电动势/mV（参比端温度为0℃）
工作温度℃	K
20	0.798
30	1.203
40	1.612
50	2.022
740	30.798
750	31.213
770	32.042
780	32.455
790	32.866
800	33.277

问：（1）若热端温度t=800℃,冷端温度t0=25℃,求E（t,t0）是多少毫伏。
       （2）若冷端温度t0=40℃，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.186mV，求被测点温度。