《传感器技术》课程教学大纲

《传感器技术》课程教学大纲

课程代码： 0800985

课程负责人：

课程中文名称:传感器技术

课程英文名称：

曾用课程名称：

曾用课程名称英文名称：

课程类别：选修

课程学分数： 2

课程学时数： 36

授课对象：测绘工程

本课程的前导课程：大学物理模拟与数字电路测量平差

一、教学目的

《传感器技术》是一门跟现代测绘科技结合很紧密的技术基础课程，课程的任务是使学生获得跟现代测绘紧密关联的电子传感测量技术的基础知识和基本技能，充实和完善现代测绘专业的知识结构，拓展视角。该课程针对测绘学科的专业特点而量身定制，并非目前电子类专业的一般意义的传感器理论课程。

通过本课程的学习，可使学生从仪器、计量、测绘等跨学科的视角来深化理解已经学习过的误差理论知识，理解测量不确定度概念，熟悉电磁波测距的基本原理和最常见的电磁波测距的实现形式，熟悉电子测角的原理和实现方法，熟悉电子水准的原理与实现方法，熟悉常用的微位移传感器的应用等。深化对过去已学的关于电子测量知识的理解，贯通各种电子测量知识的关系，形成相对完整的知识体系，培养从事现代测量科技研究的兴趣和能力，为未来进一步从事相关专业研究和测绘生产打下理论基础。

二、教学要求

熟悉理解测量仪器可靠性评价理论。

了解现代测绘仪器中常见的电子信息处理技术。

熟悉电磁波测距的基本原理。熟悉脉冲式测距的基本原理，了解高精度脉冲测距的二种实现方式---内插法和微延迟计数法；熟悉相位式测距的工作原理，了解相位法测距原理实现的关键技术----多频率技术、自动减光技术、变频技术、数字测相技术等技术方法的意义，知悉相位式测距仪的各种原理误差的形成机理和规律；熟悉干涉法测距的基本原理及其几种主要的实现形式---光波周期计数式干涉测距、变频式干涉测距、微波干涉测距（InSAR）；熟悉微波伪码测距（GPS）的基本原理和实现方法。通过以上学习，总结各种电磁波测距原理之间的共通性与区别。

熟悉理解电子测角的基本工作原理，熟悉主要的数字测角的实现方式----光栅度盘和编码度盘，知悉测角机械系统的主要原理误差的形成机理和规律，掌握主要原理误差检验方法

及规避措施。

熟悉理解电子水准的基本工作原理，熟悉主要的电子水准编码解码的实现原理---二维相关法、相位法、相位调制载码相位法、脉宽调制载码相位法、比例调制载码相位法；总结不同原理之间的共性与区别；掌握数字电子水准设备的操作原理和不利测量环境，掌握其的主要原理误差及计量检验技术。

熟悉理解常用微位移传感器的工作原理。

以上内容课堂讲授与实验相结合，强调物理概念与数学过程的结合，以测验、课堂作业、实验操作、实验报告作为考核依据。

三、课程内容与学时分配

第一章测量误差评价

1、测量的可靠性。从仪器、计量、测绘等多学科的广视角出发，讲解测量结果误差评价

的意义与思维方向。

2、测量理论体系，讲解当前的二大理论流派----精确度理论和不确定度理论的应用现状。

3、误差分类哲学观，回顾误差的概念，回顾误差分类认识论和精确度理论的逻辑原理。

4、不确定度概念原理，通过误差来源（上游测量）和误差的应用（下游测量）的视角全

面认识误差，强调不能仅站在某一特定测量领域（学科）单一视角观察误差，强调所有测量学科是一个整体，讲解任何测量结果的误差都是偏差且都遵循随机分布的理解方法，从而导出不确定度理论体系的思维逻辑。

5、不确定度评定，讲解不确定度评价的一般原理步骤。

6、误差的消减方法，讲解校正法、差分消减法、模型回归法、统计消减法。特别强调传

统所认为的所谓系统误差也能采用统计法消减，并举例说明。

第二章电子测量的基础知识

1、电子测量的意义和特点。讲解电子测量的概念、特点和意义。

2、传感器。讲解传感器的概念，包括传统的传感器概念和广义概念，讨论传感器概念与

换能器概念的差别，介绍几种典型常用的换能器件。

3、电信号的物理参数。讲解电信号的物理参数以及常用于测量的参数。

4、电信号处理技术及常用电子线路（器件）。讲解电子测量经常涉及的电信号处理技术

以及电子器件的基本特性和功能。

第三章电磁波测距

1、电磁波测距的基本原理。讲解电磁波测距的一般原理和意义，电磁波测距原理的学理

分类。

2、脉冲式光电测距。讲解脉冲测距的基本原理和高精度脉冲测距的实现方法----内插法

和微延迟计数法，归纳其技术特点，并介绍其典型测量仪器。

3、相位式光电测距。讲解相位法测距原理实现的关键技术----多频率技术、自动减光技

术、变频技术、数字测相技术等技术方法的意义，以及相位式测距的各种原理误差的形成机理和规律。归纳其技术特点，介绍其典型测量仪器。

4、干涉式激光测距。讲解激光干涉测距的工作原理以及主要实现形式----光波周期计数

法测距和变频式干涉测距，归纳其技术特点，介绍其典型测量仪器。

5、微波干涉测距。通过合成孔径雷达(SAR)成像的基础理论，讲解微波干涉测量（InSAR）

的实现原理----合成孔径技术、平面效应消除、相位解缠等。归纳其技术特点，介绍其典型测量仪器。

6、微波伪码测距。讲解微波伪码调制测距的基本原理及主要实现形式----伪距法、载波

相位差分、RTK等，归纳其技术特点，介绍其典型测量仪器。

7、小结。对各种电磁波测距原理进行纵横比较，总结其技术共通性，并从测量精度、分

辨力、量程、测量速度、制造成本、测量环境适应性等诸多层面总结其各自技术特点。第四章电子测角

1、光栅度盘。讲解光栅度盘测角的实现原理以及二种主要实现形式----微角光栅和相位

光栅。

2、编码度盘。讲解编码度盘的实现原理以及二种主要的实现形式----多码道度盘和单码

道度盘。

3、电子测角的机械系统。通过经纬仪全站仪例子，讲解电子测角不可回避的机械系统误

差的形成机理和消减措施，讲解仪器的检验技术以及测量应用中的规避消减技术。4、课外实验：度盘均匀分划的实现原理，以一个5度的极不均匀度盘为标准母盘，采用

多刻划平均测量逐步实现5度度盘的均匀刻划，让学生体悟采用统计法消减误差的原理，理解经纬仪精密度盘的来源，理解测量结果的误差可以小于测量仪器误差的道理。

书写实验小结。

第五章电子水准测量

1、图象传感器。讲解图象传感器的基本原理，介绍其原理误差。

2、电子水准测量原理。讲解标尺编码解码技术以及其主要实现方式----二维相关法、相

位法、相位调制载码相位法、脉宽调制载码相位法、比例调制载码相位法；总结不同原理之间的共性与区别；掌握数字电子水准仪的操作原理和数字电子水准仪的不利测量环境.

3、数字水准仪的主要原理误差及检验技术。介绍各种原理误差的物理来源、规律、消减

措施和校准方法，分析其对高差标准差的影响，介绍其检验方法。

第六章微位移传感器

1、微位移传感器。讲解几种主要的微位移传感器的工作原理和应用。

2、微倾斜传感器。讲解几种主要的微倾斜传感器的工作原理和应用。

课程内容与学时分配表

四、教材与参考书

教材：

待编

参考书：

《大地测量仪器》

《电磁波测距原理》刘闿

《全站仪原理误差》叶晓明凌模

五、考核方式

采用考试方式，总成绩：测验70%，作业10%，考勤10%，实验10%。