北京航空航天大学:传感器技术及应用(国家级精品课)
类型:公开课
主讲人:樊尚春,男,教授,博士生导师,教育部创新团队“航空航天先进传感技术”负责人,北京市教学名师,国防科技工业“511人才工程”学术技术带头人,“传感器技术及应用”国家精品课负责人、主讲教师。
工作经历:
1984.9~1986.12,北京航空航天大学飞行器仪表与传感器学科攻读硕士学位,导师刘广玉教授,参加了国家“75”预研重点攻关任务:“压电激励谐振筒压力传感器”,协助工厂研制成功了精度为0.015%FS的谐振筒压力传感器生产样机,成功装备我国飞机,使我国飞机飞行高度测量技术达到国际先进水平,并为我国300m高度分层奠定了坚实的技术基础。
1986.12~1990.4,北航航空陀螺与惯性导航学科攻读博士学位,导师林士谔教授。博士论文题目“谐振陀螺的研究”,主攻以半球谐振陀螺(HRG,Hemispherical Resonator Gyro)为代表的谐振陀螺。
1996.6~1997.6,韩国釜山大学客座教授,开展微机械传感器和谐振式直接质量流量传感器的研究。
1990年4月起,在北航任教。2003年起任国家重点学科“精密仪器与机械”责任教授,先进传感技术研究方向的学科带头人,组建了北航“航空航天先进传感与计量技术”学术团队。
科研工作:
主持承担了包括5项国家自然科学基金,3项国家“863计划”,4项国防基础研究等多项课题;主编了“十一五”国家规划教材《传感器技术及应用》、《新型传感技术及应用》,著写了国家“十二五”重点出版物《谐振式传感器》、《轴对称壳式谐振陀螺》;发表论著150多篇,其中SCI检索37篇,并以第二完成单位与中科院生物物理研究所沈钧贤研究员联合在《Nature Communications》上发表学术论文1篇;申请中国发明专利42项,授权35项;以第1完成人,获得1项国家技术发明二等奖(2013年度)和1项国家科技进步二等奖(2008年度)。
在传感器技术及应用、飞行器仪表与传感器、航空测试系统等方面,开展了系统的基础理论、关键技术、工程应用的创新研究。近年来围绕我国航空机载、石油化工、工业自动化领域的重大需求,攻克了多项技术难题,取得了一系列具有国际先进水平的创新研究成果。新型谐振筒压力传感器在我国空中管理,300m 高度分层系统中得到成功应用,谐振式科氏质量流量计成功用于我国石油石化等领域。
研究方向:
(1)谐振式传感技术
(2)微机电系统及其应用
(3)新型惯性传感器
教学工作:
培养博士生27人(已获博士学位21人,其中外国留学生3人),硕士生52人(已获硕士学位45人,其中外国留学生2人)。培养的研究生4人晋升为教授,6人次获国家科学奖励。
近年来完成2项北京市重点教改项目,主讲北航仪器科学与光电工程学院本科生平台课:“传感器技术及应用”,本科生专业课“航空航天测试系统”,研究生校级精品课“传感器技术与应用”,博士生课程《仪器科学与技术前沿讲座》。
社会兼职:
中国仪器仪表学会理事、专家委员会成员,传感器分会副理事长;全国敏感元件与传感器学术大会副主席;全国高校传感器技术研究会副理事长,《传感技术学报》编辑委员会副主任、编辑部副总编辑,《测控技术》副主编辑,IEEE高级会员。
近年来所获的人才计划及国家级、省部级奖励:
(1)2013年国家技术发明二等奖1项(排名1);
(2)2010年国家科技进步二等奖1项(排名5);
(3)2008年国家科技进步二等奖1项(排名1);
(4)2011年教育部科技进步一等奖1项(排名1);
(5)2006年获北京市优秀教师称号;
(6)2011年北京市教学名师;
(7)2010年国家级精品课“传感器技术及应用”主讲教师、负责人;
(8)2008年获北京市教学成果奖二等奖(排名第4);
(9)2004年获北京市教学成果奖二等奖(排名第1)。
学院介绍:北京航空航天大学(Beihang University)简称“北航”,位于首都北京市,是中华人民共和国工业和信息化部直属的全国重点大学,中央直管高校, [94] 位列国家“双一流”、“985工程”、“211工程”重点建设高校,入选珠峰计划、2011计划、111计划、卓越工程师教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家级新工科研究与实践项目、国家级大学生创新创业训练计划、国家大学生创新性实验计划、全国深化创新创业教育改革示范高校、强基计划试点高校,为国际宇航联合会、中欧精英大学联盟、中国-西班牙大学联盟、中俄工科大学联盟、中国高校行星科学联盟、中国人工智能教育联席会、全国高等军工院校课程思政联盟、W3C组织成员。
学校创建于1952年,时名北京航空学院,由当时的清华大学、北洋大学、厦门大学、四川大学、重庆大学等八所院校的航空系合并组建,1959年学校被国家指定为全国重点高校,1988年4月改名为北京航空航天大学。2017年入选“世界一流大学和一流学科”建设高校A类名单。
“传感器技术及应用”是北航仪器类专业重点建设的品牌课,前身为著名爱国科学家林士谔先生在建校之初设立的“航空仪表”;目前是测控技术与仪器国家一流专业(2019)的核心课、国家精品课(2010)、首批国家级精品资源共享课(2016)、首批国家级一流本科课程(2020)、首批教育部课程思政示范课程(2021)。
课程的配套教材《传感器技术及应用(第4版)》由课程负责人樊尚春教授独立编著。第一版是“十五”国防规划教材,2002年立项,2004年出版;第二版是“十一五”国家级规划教材,北京市精品教材,2010年出版;第3版2016年出版。目前使用的是第4版,2022年出版。
课程以航空航天、工业自动化领域为主要应用背景,以物理型传感器为主,系统介绍传感器技术涵盖的主要内容。目前教学包括:基础知识(第1章-第3章)、模拟式传感器(第4章-第10章)、谐振式传感器(第11、第12章)。共72段,总时长7小时20分钟。课程还介绍了我国传感器领域一些科技工作者勇攀高峰、爱国奉献的感人事迹,希望同学们有所感悟,学好本领,报效祖国。
课程以测量为主线,介绍传感器的性能评估和弹性敏感元件特性这两个共性科学理论,然后从物理效应、变换原理、应用特点三个层次具体介绍每一种类型传感器。每节、每章都有配套客观题,方便学生及时评估学习效果。
课程介绍:传感器是利用敏感元件直接感受被测量,并转换为可用电信号的测量装置,被认为是信息技术的源头、物理世界和数字世界的桥梁;在航空航天、石油化工、车辆船舶、能源动力、食品环保、医疗健康等众多领域具有重要地位。 掌握传感器技术,合理使用传感器是工程技术人员的基本素养。让我们一起学习“传感器技术及应用”,走过一段个性化的传感器之旅!
先修知识:工科大学物理;工程力学;电路分析;模拟电子技术基础;数字电子技术基础
参考教材:[1] 樊尚春. 传感器技术及应用(第4版)[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2022. [2] 樊尚春, 刘广玉. 新型传感技术及应用(第3版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2022.