《傳感器原理及應(yīng)用》教案

1、傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間測量方法的分類專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解測量方法的分類教學(xué)目標二.掌握不同測量對象采取相應(yīng)的方法過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力理解四種測量方法的技巧重點掌握測量的方法難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容1.測量方法的分類（1）按測量手續(xù)分類直接測量直接測量就是用預(yù)先標定好的測量儀表直接讀取被設(shè)計意圖教學(xué)方法時間測量的測量結(jié)果。例如用萬用表測量電壓、電流、電阻等。這種測量方法的優(yōu)點是簡單而迅速，缺點是精度一般不高。但這種測量

2、方多媒體講解法在工程上廣泛采用。間接測量間接測量就是利用被測量與某中間量的函數(shù)關(guān)系，先測出中間量，然后通過相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系計算出被測量的數(shù)值。在這種測量過程中，手續(xù)較多，花費時間較長，有時可以得到較高的測最精值。間接測量多用于科學(xué)實驗中的實驗室測量。聯(lián)立測量聯(lián)立測量又叫組合測量。如果被測量有多個，而且被測量又與某些可以通過直接或間接測量得到結(jié)果的其他量存在一定的函數(shù)關(guān)系，則可先測量這幾個量，再求解函數(shù)關(guān)系組成的聯(lián)立方程組，從而得到多個被測量的數(shù)值。顯然，它是一種兼用直接測量和間接測量的方式(2)按測量時是否與被測對象接觸分類接觸式測量傳感器直接與被測對象接觸，承受被測參數(shù)的作用，感受其變化，從而

3、獲得信號，并測量其信號大小的方法，稱為接觸測量法。例如用體溫計測體溫等。非接觸式測量傳感器不與被測對象直接接觸，而是間接承受被測參數(shù)的作用，感受其變化，從而獲得信號，并測量其信號大小110分鐘的方法，稱為非接觸測量法。例如用輻射式溫度計測量溫度，用光電轉(zhuǎn)速表測量轉(zhuǎn)速等。非接觸測量法不干擾被測對象，既可對局部點檢測，又可對整體掃描。特別是對于運動對象、腐蝕性介質(zhì)及危險場合的參數(shù)檢測，它更方便、安全和準確。(3)按被測信號的變化情況分類靜態(tài)測量靜態(tài)測量是測量那些不隨時間變化或變化很緩慢的物理量。如超市中物品的稱重屬于靜態(tài)測量，溫度計測氣溫也屬于圖解分析靜態(tài)測量。動態(tài)測量動態(tài)測量是測量那些隨時間而變

4、化的物理量。如地震儀測量振動波形則屬于動態(tài)測量。(4)按輸出信號的性質(zhì)分類模擬式測量模擬式測量是指測量結(jié)果可根據(jù)儀表指針在標尺上的定位進行連續(xù)讀取的方法，如模擬式電壓表測電壓。數(shù)字式測量數(shù)字式測量是指以數(shù)字的形式直接給出測量結(jié)果的方法，如光電脈沖編碼器的測量。2.測量誤差的分類系統(tǒng)誤差在相同測量條件下多次測量同一物理量，其誤差大小和符號保持恒定或按某一確定規(guī)律變化，此類誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差表征測量的準確度。隨機誤差在相同測量條件下多次測量同一物理量，其誤差沒有固定的大小和符號，呈無規(guī)律的隨機性，此類誤差稱為隨機誤差。通常用精密度表征隨機誤差的大小。準確度和精密度的綜合稱為精確度，簡稱精度

5、。粗大誤差明顯偏離約定真值的誤差稱為粗大誤差。它主要是由于測量人員的失誤所致，如測錯、讀錯或記錯等。含有粗大誤差的數(shù)值稱為壞值，應(yīng)予以剔除。在測量中，若誤差大于極限誤差C，即為粗大誤差。如壓力傳感器的準確度等級分別為0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、1.0、1.5、2.0等；我國電工儀表的準確度等級分別為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。70分鐘10分鐘教學(xué)反思2傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間傳感器的組成和特性專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解傳感器的組成教學(xué)目標二.掌握傳感器的組成和特性過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)

6、度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力傳感器的組成重點掌握傳感器的特性難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容傳感器就是利用物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)，把被測的物理量、化學(xué)量、生物量等非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件或裝置。傳感器的作用可包括信息的收集、信息數(shù)據(jù)的交換及控制信息的采集三大內(nèi)容。通過傳感器對自然界的各種物質(zhì)信息進行采集。如圖所示,人們把傳感器比作人的五種感覺器官，但在諸如高溫、高濕、深井、高空等環(huán)境及高精度、高可靠性、遠距離、超細微等方面是人的感官所不能代替的。設(shè)計意圖教學(xué)方法視頻播放時間10分鐘圖解分析傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域如圖1-2所示,傳感

7、器是任何一個自動控制系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。如今，傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域已涉及到科研、各類制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、汽車、智能建筑、家用電器、安全防范、機器人、人體醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護、航空航天、遙感技術(shù)、軍事等各個方面，人們已經(jīng)離不開各種各樣的傳感器了。3傳感器的分類1）按輸入量(被測對象)分類輸入量即被測對象，按此方法分類，傳感器可分為物理量傳感70分鐘器、化學(xué)量傳感器和生物量傳感器三大類。例如，物理量傳感器又可分為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等等。這種分類方法給使用者提供了方便。2）.按轉(zhuǎn)換原理分類從傳感器的轉(zhuǎn)換原理來說，通常分為結(jié)構(gòu)型、物性型和復(fù)合型三大類。結(jié)構(gòu)型傳感器是利用機械構(gòu)件(如金屬膜片等)在動力場

8、或電磁場的作用下產(chǎn)生變形或位移，將外界被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電阻、電感、電容等物理量，它是利用物理學(xué)運動定律或電磁定律實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。PPT講述物性型傳感器是利用材料的固態(tài)物理特性及其各種物理、化學(xué)效應(yīng)（即物質(zhì)定律，如虎克定律、歐姆定律等）實現(xiàn)非電量的轉(zhuǎn)換。它是以半導(dǎo)體、電介質(zhì)、鐵電體等作為敏感材料的固態(tài)器件。例如：電阻式、電感式、電容式、壓電式、光電式、熱敏、氣敏、濕敏、磁敏等等。復(fù)合型傳感器是由結(jié)構(gòu)型傳感器和物性型傳感器組合而成動畫放影并的，兼有兩者的特征。講述這種分類方法清楚地指明了傳感器的原理，便于學(xué)習(xí)和研究。3）.按輸出信號的形式分類按輸出信號的形式，傳感器可分為開關(guān)式、模擬式和數(shù)字式。4

9、）.按輸入和輸出的特性分類按輸入和輸出特性，傳感器可分為線性和非線性兩類。5）.按能量轉(zhuǎn)換的方式分類按轉(zhuǎn)換元件的能量轉(zhuǎn)換方式，傳感器可分為有源型和無源型兩類。有源型也稱能量轉(zhuǎn)換型或發(fā)電型，它把非電量直接變成電壓量、電流量、電荷量等，如磁電式、壓電式、光電池、熱電偶等。無源型也稱能量控制型或參數(shù)型，它把非電量變成電阻、電容、電感等量。教學(xué)反思10分鐘4傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間傳感器中的彈性敏感元件專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解彈性敏感元件的特性教學(xué)目標二.掌握應(yīng)變力的計算過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力了解

10、彈性敏感元件的特性重點掌握應(yīng)變力的計算難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容1.應(yīng)力設(shè)計意圖教學(xué)方法時間2.應(yīng)變多媒體教學(xué)10分鐘3.胡克定律與彈性模量=E=G式中，E為彈性模量或稱楊氏模量，單位為Nm2；5G為剪切模量或稱剛性模量；為切應(yīng)力。1.彈性敏感元件的特性說明彈性元件受力(或力矩、壓力)與其相應(yīng)的位移(線位移，角位移)之間的關(guān)系圖解分析70分II.彈性敏感元件的材料鐘III.彈性敏感元件的類型1.變換力的彈性敏感元件10分鐘2.變換壓力的彈性元件教學(xué)反思6傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間傳感器的應(yīng)用專業(yè)課授課人范圍及

11、性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解傳感器應(yīng)用的范圍教學(xué)目標二.掌握如何選擇相應(yīng)的傳感器過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力了解傳感器應(yīng)用的范圍重點掌握掌握如何選擇相應(yīng)的傳感器難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容設(shè)計意圖教學(xué)方法時間傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。在有些學(xué)科領(lǐng)域，多媒體教學(xué)傳感器又稱為敏感元件、檢測器、轉(zhuǎn)換器等。這些不同提法，反映了在不同的技術(shù)領(lǐng)域中，只是根據(jù)器件用途對同一類型的器件使用著不同的技術(shù)術(shù)語而已?，F(xiàn)如今應(yīng)用最為廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)中的

12、應(yīng)用越來越重要。在軍工設(shè)備儀器中占據(jù)的位置越來越重。在醫(yī)療設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用。在日常生活中，檢測設(shè)備也非常重要的應(yīng)用。動畫演示10分鐘航空航天宇宙飛船7飛行的速度、加速度、位置、姿態(tài)、溫度、氣壓、磁場、振動測量；“阿波羅10”飛船對3295個參數(shù)進行檢測，其中：溫度傳感器559個壓力傳感器140個信號傳感器501個遙控傳感器142個師生共同討論70分鐘10分鐘教學(xué)反思8傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間傳感器的發(fā)展趨勢專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解傳感器的發(fā)展趨勢教學(xué)目標二.掌握傳感器應(yīng)用的環(huán)境過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的

13、抽象思維能力了解傳感器的發(fā)展趨勢重點掌握傳感器應(yīng)用的環(huán)境難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容一、開發(fā)新型傳感器傳感器的工作機理是基于各種效應(yīng)和定律，由此啟發(fā)人們進一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化設(shè)計意圖教學(xué)方法時間傳感器的重要途徑。結(jié)構(gòu)型傳感器發(fā)展得較早，目前日趨成熟。結(jié)構(gòu)型傳感器，一般說它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積偏大，價格偏高。物性型傳感器大致與之相反，具有不少誘人的優(yōu)點，加之過去發(fā)展也不夠。世界各國都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強研究，講授法從而使它成

14、為一個值得注意的發(fā)展動向。（1）采用新原理（2）填充傳感器空白（3）仿生傳感器二、開發(fā)新材料傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的進步，人們在制造時，可任意控制它們的成分，從而設(shè)計制造出用于各種傳感器的功能材料。用復(fù)雜材料來制造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。多媒體教學(xué)10分鐘三、新工藝的采用9在發(fā)展新型傳感器中，離不開新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切的微細加工技術(shù)。該技術(shù)又稱微機械加工技術(shù)，是近年來隨著集成電路工藝發(fā)展起來的，它是離子束、電子束、分子束、激光束和化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù)，目前已越來越多地用于傳感器領(lǐng)域。新工藝

15、的采用例如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出壓阻式傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，日本橫河公司利用各向異性腐蝕技術(shù)進行高精度三維加工，在硅片上構(gòu)成孔、溝棱錐、半球等各種開頭，制作出全硅諧振式壓力傳感器。四、集成化、多功能化集成化:為同時測量幾種不同被測參數(shù)，可將幾種不同的傳感器元件復(fù)合在一起，作成集成塊。例如一種溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。把多個功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時進行多種參數(shù)的測量外，還可對這些參數(shù)的測量結(jié)果進行綜合處理和評價，可反映出被測系統(tǒng)的整體狀態(tài)。多功能化:同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個傳感元件用集成工藝在同一平面上排列起來，如CCD

16、圖像傳感器。多功能一體化，即將傳感器與放大、運算以及溫度補償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個器件。五、智能化對外界信息具有檢測、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、自診斷和自適應(yīng)能力的集成一體化多功能傳感器，這種傳感器具有與主機互相對話的功能，可以自行選擇最佳方案，能將已獲得的大量數(shù)據(jù)進行分割處理，實現(xiàn)遠距離、高速度、高精度傳輸?shù)?。討論?0分鐘10分鐘教學(xué)反思10傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間教學(xué)目標重點難點溫度傳感器基礎(chǔ)知識專業(yè)課知識與技能：一.了解溫度的基礎(chǔ)知識二.掌握溫度的相關(guān)概念過程與方法：一體化教學(xué)了解溫度的基礎(chǔ)知識掌握溫度的相關(guān)概念授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)

17、差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容1.1溫度定義溫度（temperature）是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來講是物體分子熱運動的劇烈程度。兩個不同溫度相接觸的物體將會產(chǎn)生熱交換在國際單位制中，以熱力學(xué)溫標為基本溫標，它定義的溫度為熱力學(xué)溫度T，單位為開爾文，符號為K。熱力學(xué)溫度單位開爾文（k）是國際單位制基本單位之一。其它的基本單位還有米、千克、秒、安培、摩爾和坎德拉等，用符號K表示。1.2溫標分類溫標定義：用來量度物體溫度數(shù)值的標尺叫溫標。它規(guī)定了溫度讀數(shù)起點（零點）和測量溫度的基本單位。溫標分類：目前國際上用得較多的溫標有：華氏溫標(F)攝氏溫標（

18、C）熱力學(xué)溫標(K)國際實用溫標1.3溫標特點（1）攝氏溫標把在標準大氣壓下冰的熔點定為零度（C），把水的沸點定為10011設(shè)計意圖教學(xué)方法多媒體教學(xué)時間10分鐘度，兩個溫度點間劃分100份，每份為1攝氏度。符號為t，單位為C。（2）華氏溫標把在標準大氣壓下冰的熔點定為32F，水的沸點定為212F，兩溫度點劃分180份，每份為1華氏度。符號為。它與華氏度的關(guān)系為/F1.8t/C32（3）熱力學(xué)溫標熱力學(xué)溫標以水的三相點平衡共存時的溫度為基本定點，并規(guī)定其溫度為273.15K。三相點是指在熱力學(xué)里，可使一種物質(zhì)三相（氣相，液相，固相）共存的一個溫度和壓力的數(shù)值。開氏溫度計上的一度等于攝氏溫度計上

19、的一度，水的冰點攝氏溫度計為0C，開氏溫度計為273.15K。（4）國際實用溫標，為解決國際上溫度標準的統(tǒng)一及實用問題，國際上協(xié)商決定，建立一種既能體現(xiàn)熱力學(xué)溫度（即能保證一定的準確度）又使用方便、容易實現(xiàn)的溫標，即國際實用溫標，又稱國際溫標。1968年國際實用溫標規(guī)定熱力學(xué)溫度是基本溫度，用t表示，其單位是開爾文，符號為K。1K定義為水三相點熱力學(xué)溫度的1/273.16，水的三相點是指純水在固態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)三項平衡時的溫度，熱力學(xué)溫標規(guī)定三相點溫度為273.16K，這是建立溫標的唯一基準點。70分鐘10分鐘教學(xué)反思12傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間溫度傳感器分類與特點專業(yè)課

20、授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解溫度傳感器分類教學(xué)目標二.掌握溫度傳感器的特點過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力重點難點了解溫度傳感器分類掌握溫度傳感器的特點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容1.1溫度傳感器定義溫度傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的傳感器，它利用感溫元件的電參量隨溫度變化的特性，通過測量電路電信號變化來檢測溫度。具體來說，就是將溫度變化轉(zhuǎn)化為電路變化并輸出的裝置。例如，設(shè)計意圖教學(xué)方法時間將溫度變化轉(zhuǎn)化為電阻、電勢、磁導(dǎo)等變化，再通過適當(dāng)?shù)臏y量電路就可以將這些點參數(shù)

21、的變化來表達所測溫度的變化。1.2溫度傳感器要求作為溫度傳感器應(yīng)滿足的條件如下：特性與溫度之間的關(guān)系要適中，并容易檢測和處理，且隨溫度呈線性變化；除溫度以外，特性對其它物理量的靈敏度要低；特性隨時間變化要?。恢貜?fù)性好，沒有滯后和老化；靈敏度高，堅固耐用，體積小，對檢測對象的影響要小；機械性能好，耐化學(xué)腐蝕，耐熱性能好；能大批量生產(chǎn)，價格便宜；無危險性，無公害等。1.3溫度傳感器分類溫度傳感器種類繁多，分類方法各異，通常情況下：13多媒體教學(xué)圖片展示10分鐘從接觸式溫度傳感器特點：傳感器直接與被測物體接觸，由于被測物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測物體溫度，特別是被測物體熱容量較小時，測量精度較

22、低。例如：熱電阻、熱敏電阻、熱電偶等。非接觸式溫度傳感器主要是利用被測物體熱輻射而發(fā)出紅外線，而測量物體的溫度，可進行遙測。其制造成本較高，測量精度卻較低。優(yōu)點是：不從被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場；例如：輻射高溫計、輻射高溫計等。1.3溫度傳感器分類70分鐘1.4溫度傳感器特性10分鐘教學(xué)反思14傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間熱敏電阻專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電阻式溫度傳感器的概念教學(xué)目標二.掌握主要參數(shù)過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力重點難點了解電阻式溫度傳感器的概念掌握主要參數(shù)教學(xué)方法時

23、間學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容設(shè)計意圖1.1電阻式溫度傳感器定義：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的性質(zhì)而工作的。儀表測量出熱電阻的阻值變化，經(jīng)過查表換算即可得到與電阻值對應(yīng)的溫度值。多媒體教學(xué)分類：10分鐘1.2熱敏電阻定義與分類定義：熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的,屬于半導(dǎo)體測溫元件。分類：熱敏電阻的種類很多，按阻值與溫度關(guān)系特性可分為：15圖解分析1.4熱敏電阻主要參數(shù)熱敏電阻主要參數(shù)包括：(1)標稱電阻R25（冷阻）標稱電阻值是熱敏電阻在250.2時的阻值。(2)電阻溫度系數(shù)（%/）熱敏電

24、阻的溫度變化1時電阻值的變化率。(3)最高工作溫度Tmax熱敏電阻器在規(guī)定技術(shù)條件下長期連續(xù)工作所允許最高溫度：T0環(huán)境溫度；PE環(huán)境溫度為T0時的額定功率；H耗散系數(shù)(4)轉(zhuǎn)變點溫度Tc熱敏電阻器的電阻一溫度特性曲線上的拐點溫度，主要指正電討論法阻溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度熱敏電阻。(5)額定功率PE熱敏電阻器在規(guī)定的條件下，長期連續(xù)負荷工作所允許的消耗功率。在此功率下,它自身溫度不應(yīng)超過Tmax。(6)測量功率P0熱敏電阻器在規(guī)定的環(huán)境溫度下,受到測量電流加熱而引起的電阻值變化不超過0.1時所消耗的功率(7)工作點電阻RG在規(guī)定的溫度和正常氣候條件下，施加一定的功率后使電阻器自熱而達到某一

25、給定的電阻值。70分鐘10分鐘教學(xué)反思16傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間電阻應(yīng)變片傳感器專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電阻應(yīng)變片傳感器原理結(jié)構(gòu)教學(xué)目標二.掌握工作原理過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力重點難點了解電阻應(yīng)變片傳感器原理結(jié)構(gòu)掌握工作原理教學(xué)方法時間學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容設(shè)計意圖電阻式傳感器電阻式傳感器是一種能把非電量（如力、壓力、位移、濕度等）轉(zhuǎn)換成與之有對應(yīng)關(guān)系的電阻值，再經(jīng)過測量電橋把電阻值轉(zhuǎn)換圖解分析成便于傳送和記錄的電壓（電流）信

26、號的裝置。電阻式傳感器的種類很多，主要有電阻應(yīng)變式、電位器式、熱電阻式、氣敏、濕敏等類型。導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會產(chǎn)生機械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。10分鐘17多媒體教學(xué)70分鐘金屬絲式與箔式應(yīng)變片的區(qū)別金屬絲式應(yīng)變片蠕變（固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象）較大，金屬絲易脫膠，逐漸被箔式所取代。但金屬絲式應(yīng)變片價格便宜，多用于大批量、一次性試驗。箔式應(yīng)變片中的箔柵是金屬箔通過光刻、腐蝕等工藝制成的。箔式應(yīng)變片與片基的接觸面積大得多，散熱條件較好，在長時間測量時的蠕變較小，一致性較好，目前廣泛用于電子秤等各種應(yīng)變式傳感器中。半導(dǎo)體

27、應(yīng)變片以半導(dǎo)體材料（N型和P型硅）為基底，利用擴散、外延和薄膜工藝制成的。主要優(yōu)點是靈敏度比金屬應(yīng)變片高很多。缺點是：靈敏度的一致性差、溫漂大、電阻與應(yīng)變間非線性嚴重。在使用時，需采用半橋、全橋溫度補償及非線性補償措施。教學(xué)反思討論10分鐘18傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間應(yīng)變片的粘貼方法專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解應(yīng)變片的粘貼的原理教學(xué)目標二.掌握應(yīng)變片的粘貼方法過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力了解應(yīng)變片的粘貼的原理重點掌握應(yīng)變片的粘貼方法難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例

28、、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容1）檢查阻值設(shè)計意圖教學(xué)方法多媒體教學(xué)時間10分鐘2）在選定貼應(yīng)變片的位置劃出十字線3）再用細砂紙精磨（45度交叉紋）194）用棉紗或脫脂棉花沾丙酮清潔結(jié)構(gòu)表面，擦幾遍后，不可再用手接觸表面。70分鐘圖解分析5）用透明膠帶將應(yīng)變片與構(gòu)件在引腳處臨時固定，移動膠帶位置使應(yīng)變片達到正確定位。10分鐘6）在應(yīng)變片的反面涂上一滴快干膠水，視應(yīng)變片面積而定，膠水量不宜過多。7）將塑料薄膜蓋在應(yīng)變片上，用大拇指按壓擠出多余膠水,按壓時間一般1分鐘，室溫低時適當(dāng)延長。208）為了使膠水可靠固化，可用電吹風(fēng)微加熱處理（注意距離和均勻），用萬用表測量應(yīng)變片絕緣電阻值，應(yīng)大于20M。9）將應(yīng)

29、變片引線焊接在接線片上，焊點要光滑牢固。引線不能繃緊，需形成弧線與接線片相連。10）將連接應(yīng)變儀的導(dǎo)線焊接在接線片上（焊接時間盡量短）,把導(dǎo)線用絕緣膠帶固定在構(gòu)件上，再一次檢查應(yīng)變片質(zhì)量。11）在應(yīng)變片周圍涂上軟硅膠(防潮、防損傷）。12）硅膠固化后,應(yīng)變片粘貼工作完畢。但要再次檢查應(yīng)變片的阻值和絕緣情況。2113）固定粘貼、焊接后，用膠布將引線和被測對象固定在一起，防止拉動引線和應(yīng)變片。教學(xué)反思22課題傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案電阻應(yīng)變片傳感器電路原理授課人課程類型班級上課時間專業(yè)課范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電阻應(yīng)變片傳感器電路原理教學(xué)目標二.掌握電阻應(yīng)變片傳感器電路

30、的參數(shù)運算過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力重點難點了解電阻應(yīng)變片傳感器電路原理掌握掌握電阻應(yīng)變片傳感器電路的參數(shù)運算學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容非平衡電橋的結(jié)構(gòu)非平衡電橋由四個電阻R1、R2、R3、R4組成一個四邊形的回路，每一邊稱作電橋的“橋臂”。有4個結(jié)點a、b、c、d。在a、c結(jié)點之間接入電源Ui，而另一對結(jié)點（b、d）之間的電壓差作為輸出電壓Uo端。b、d點對負極（a點）的電壓相等時稱作“電橋平衡”；反之，b、d兩點電位差不為零時稱作“電橋不平衡”。非平衡電橋的輸出電壓設(shè)計意圖教學(xué)方法時間10分鐘

31、2370分鐘10分鐘教學(xué)反思24傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間電阻應(yīng)變片的應(yīng)用專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電阻應(yīng)變片的原理教學(xué)目標二.掌握電阻應(yīng)變片的應(yīng)用過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力了解電阻應(yīng)變片的原理重點掌握電阻應(yīng)變片的應(yīng)用難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容電子秤人體秤電子人體秤中，四個角都裝了電阻應(yīng)變片，四角接成全橋，由單片機測量橋路電壓，并換算出被稱量的體重。設(shè)計意圖教學(xué)方法多媒體教學(xué)時間10分鐘25案秤的原理框圖70分鐘原理分析圖解分析10分

32、鐘應(yīng)變式加速度傳感器在加速度變化時，質(zhì)量塊受力F=ma。梁產(chǎn)生變形，質(zhì)量一定，梁的變形（基應(yīng)變片變形）正比于加速度。從而通過應(yīng)變測得加速度。教學(xué)反思26傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間電位器式傳感器專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電位器式傳感器的概念教學(xué)目標二.掌握電位器式傳感器的工作原理過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力重點難點了解電位器式傳感器的概念掌握電位器式傳感器的工作原理學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容電位器式傳感器是一種把機械的線位移或角位移輸入量轉(zhuǎn)換

33、為與它成一定函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出的傳感元件。設(shè)計意圖教學(xué)方法時間10多媒體教學(xué)分鐘電位器式傳感器分類薄膜電位器薄膜電位器通常有兩種：一種是碳膜電位器，另一種是金屬膜電位27器。碳膜電位器是在絕緣骨架表面噴涂一層均勻的電阻液，經(jīng)烘干聚合制成電阻。電阻液由石墨、碳膜、樹脂材料配合而成。金屬膜電位器是在絕緣基體上用高溫蒸鍍或電鍍方法，涂上一層金屬膜而制成。金屬膜為合金鍺銠、鉑銅、鉑銠錳等。導(dǎo)電塑料電位器導(dǎo)電塑料電位器由塑料粉和導(dǎo)電材料（合金、石墨、碳黑等）壓制而成，它又稱為實心電位器。該電位器耐磨性較好、壽命長、電刷容許的接觸壓力較大，適用于振動、沖擊等惡劣工作環(huán)境，能承受較大功率。但溫度影響較

34、大，接觸電阻大，精度不高。光電電位器主要由電阻體、光電導(dǎo)層和導(dǎo)電電極等組成。是一種非接觸式電位器，用光束代替電刷。具有耐磨性好，精度、分辨率高，壽命長（可達億萬次循環(huán)）、可靠性好等優(yōu)點。圖解分析70分鐘光電電位器的制作過程是：先在基體上沉積一層硫化鎘或硒化鎘的光導(dǎo)電層，然后在光導(dǎo)電層上再沉積一條電阻體和一條導(dǎo)電電極。在電阻體和導(dǎo)電電極之間留有一個狹窄的間隙。平時無光照時，電阻體和導(dǎo)電電極之間由于光電導(dǎo)層阻值很大而10分鐘呈絕緣狀態(tài)。當(dāng)光束照射部位和導(dǎo)電電極導(dǎo)通，于是光電電位器的輸出端便有電壓輸出，輸出電壓的大小與光束位移照射到的位置有關(guān)，從而實現(xiàn)了將光束位移換為電壓輸出，輸出電壓的大小與光束位

35、移照射到的位置有關(guān)，即實現(xiàn)了將光束位移換為電壓信號輸出。共同討論教學(xué)反思28傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間2.3熱電阻式傳感器1專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解溫度測量的基本概念教學(xué)目標二.掌握溫度傳感器的種類及特點過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力了解溫度測量的基本概念重點掌握溫度傳感器的種類及特點難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容溫度測量的基本概念溫度標志著物質(zhì)內(nèi)部大量分子（或原子）無規(guī)則運動的劇烈程度。溫度越高，表示物體內(nèi)部分子（或原子）的熱運動越劇烈。

36、測溫傳感器分類按測量方法可分為接觸式和非接觸式；按工作原理可分為膨脹式、電阻式、熱電式、輻射式等。溫度傳感器的種類及特點接觸式溫度傳感器非接觸式溫度傳感器接觸式溫度傳感器：傳感器直接與被測物體接觸進行溫度測量，由于被測物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測物體溫度，因此采用這種方式要測得物體的真實溫度的前提條件是被測物體的熱容量要足夠大。非接觸式溫度傳感器：主要是利用被測物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測量物體的溫度，可進行遙測。其制造成本較高，測量準確度較低。優(yōu)點：不從被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場。溫度傳感器的種類及特點設(shè)計意圖教學(xué)方法多媒體教學(xué)時間10分鐘29圖解分析70分鐘10分

37、鐘共同討論溫度的數(shù)值表示方法稱為溫標溫標規(guī)定了溫度的讀數(shù)的起點（即零點）以及溫度的單位。各類溫度計的刻度均由溫標確定。國際上規(guī)定的溫標有：攝氏溫標、華氏溫標、熱力學(xué)溫標等。教學(xué)反思30傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間2.3熱電阻式傳感器2專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解熱力學(xué)溫標（K）教學(xué)目標二.掌握各種傳熱感器的原理過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力了解熱力學(xué)溫標（K）重點掌握各種傳熱感器的原理難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容設(shè)計意圖教學(xué)方法時間熱力學(xué)溫標（

38、K）熱力學(xué)溫標是建立在熱力學(xué)第二定律(不可能把熱量從低溫物體傳)向高溫物體而不引起其它變化基礎(chǔ)上的最科學(xué)的溫標，是由開爾多媒體教學(xué)文（Kelvin）根據(jù)熱力學(xué)定律提來的，因此又稱開氏溫標。它的符號是T，單位是開爾文（K）。認識鉑熱電阻金屬熱電阻的正溫度系數(shù)溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體時的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。金屬絲電阻隨溫度增高而變大的演示取一只100W/220V燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484。請說明鎢絲的溫度系

39、數(shù)的正負。鉑熱電阻的結(jié)構(gòu)圖電阻絲在支架上繞制，由玻璃或陶瓷作外保護層，防止有害氣體腐蝕和氧化。繞制中采用中間對折雙繞方式，避免感應(yīng)電動勢。3110分鐘薄膜式鉑熱電阻在真空清潔室中，將鉑金屬噴射在陶瓷體上，然后用激光進行光刻圖解分析和阻值的微調(diào),再焊接兩根引線。在鉑金上涂上一層特殊的絕緣玻璃層。薄膜熱電阻的響應(yīng)時間只需幾秒。PTC熱敏電阻在鈦酸鋇里摻雜其它的多晶陶瓷材料,壓制成圓片等形狀,燒結(jié)而成PTC熱敏電阻，屬于臨界溫度型(CTR)。當(dāng)溫度上升到某臨界點時,其電阻值突然上升,可用于電路的限流、過載保護。大功率PTC還可用作暖風(fēng)機中的加熱元件。NTC熱敏電阻用于溫度補償動圈式表頭中的動圈由銅線

40、繞制而成。當(dāng)環(huán)境溫度升高時，動圈的電阻增大，引起表頭的指針偏轉(zhuǎn)角減小?？梢栽趧尤芈分写胗韶摐囟认禂?shù)NTC熱敏電阻組成的電阻網(wǎng)絡(luò)，從而抵消由于溫度變化所產(chǎn)生的誤差。70分鐘PTC可恢復(fù)熔斷器(過熱保護)可恢復(fù)熔絲（也稱可恢保險絲）本體中，聚合樹脂均勻分布在導(dǎo)電氧化物周圍。在正常電流下，PTC熱敏電阻內(nèi)部的導(dǎo)電粒子構(gòu)成鏈狀導(dǎo)電通路，呈現(xiàn)低阻狀態(tài)。當(dāng)電路發(fā)生短路或過載時，PTC熱敏電阻產(chǎn)生較大的熱量，使聚合樹脂熔化，體積迅速增大，切斷共同討論導(dǎo)電粒子構(gòu)成的鏈狀導(dǎo)電通路，使PTC熱敏電阻呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，從而使流過PTC熱敏電阻的電流迅速減小，起短路保護作用。PTC熱敏電阻用于繼電器控制在電動機的定子

41、繞組中嵌入正溫度突變型熱敏電阻，并與繼電器串聯(lián)。當(dāng)電動機過載時定子電流增大，引起發(fā)熱。當(dāng)溫度大于突變點時，電路中的電流可以由幾十毫安突變?yōu)槭种畮缀涟?，因此繼電器復(fù)位，觸發(fā)電動機保護電路，從而實現(xiàn)過熱保護。10分鐘由以上分析可知，必須使用正溫度系數(shù)的突變型熱敏電阻與繼電器串聯(lián)。溫度突變點應(yīng)略高于電動機最高工作殼溫。KA為續(xù)流二極管。教學(xué)反思32課題傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案3.1電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)形式1授課人課程類型班級上課時間專業(yè)課范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電容傳感器的基本概念教學(xué)目標二.掌握電容傳感器的特點過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密

42、的抽象思維能力了解電容傳感器的基本概念重點掌握掌握電容傳感器的特點難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容電容傳感器以各種類型的電容器作為傳感器元件，將被測物理量（如尺寸、壓力）等轉(zhuǎn)換為電容量的變化，再經(jīng)測量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓、電流或頻率信號電容器在收音機中的應(yīng)用并聯(lián)在收音機LC諧振電路的電感兩端的電容量越大，所接收到的電臺的頻率就越低。電容器在收音機中，用于改變諧振頻率，從而調(diào)整所要接收的電臺。電容式指紋識別傳感器指紋識別目前最常用的是電容式傳感器。指紋識別所需電容傳感器包含一個大約有數(shù)萬個金屬導(dǎo)體的陣列，其外面是一層絕緣的表面。當(dāng)用戶的手指

43、放在上面時，金屬導(dǎo)體陣列/絕緣物/皮膚就構(gòu)成了相應(yīng)的小電容器陣列。它們的電容值隨著脊（近的）和溝（遠的）與金屬導(dǎo)體之間的距離不同而變化優(yōu)點：體積小、成本低、成像精度高、耗電量很小，因此非常適合在消費類電子產(chǎn)品中使用電容屏和電阻屏的簡單比較設(shè)計意圖教學(xué)方法多媒體教學(xué)時間10分鐘33圖解分析70分鐘電容傳感器的優(yōu)點（1）結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高、工作可靠。（2）能在惡劣的環(huán)境條件下工作。（3）易于獲得被測量與電容量變化的線性關(guān)系。（4）所需的激勵源功率小，本身發(fā)熱問題可不予考慮。共同討論10分鐘教學(xué)反思34課題傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案3.1電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)形式2授課人課程類型班級上課時間專業(yè)

44、課范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電容器的邊緣效應(yīng)教學(xué)目標二.掌握電容器的特性過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力了解電容器的邊緣效應(yīng)重點掌握電容器的特性難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容電容器的邊緣效應(yīng)理想電容器的電場線是直線,而實際電容器只有中間區(qū)域是直線,越往外電場線彎曲的越厲害。到電容邊緣時電場線彎曲最厲害，這種電場線彎曲現(xiàn)象就是邊緣效應(yīng)。在基板面積較小時，將引起測量誤差。根據(jù)其改變參數(shù)不同，可將電容式傳感器分為下三種：改變極板間距離（d）的變間隙式傳感器改變極板遮蓋面積（A）的變面

45、積式傳感器改變介質(zhì)介電常數(shù)（）的變介電常數(shù)式傳感器變間隙式電容傳感器當(dāng)傳感器的和A為常數(shù),初始極距為d時,可知其初始電容量C0為設(shè)計意圖教學(xué)方法多媒體教學(xué)時間10分鐘35圖解分析70分鐘另外,由式（2）可以看出,在d較小時,對于同樣的d變化所引起的C,增大C0/d的倍數(shù),從而使傳感器靈敏度提高。但d過小,容易引起電容器擊穿或短路。共同討論為此,極板間可采用高介電常數(shù)的材料（云母、塑料膜等）作介質(zhì)。變面積式電容式傳感器改變極板間覆蓋面積(A)的電容式傳感器常用的有角位移型和線位移型兩種。下圖為典型的角位移型電容式傳感器當(dāng)動板有一轉(zhuǎn)角時，與定板之間相互覆蓋的面積就發(fā)生變化，因而導(dǎo)致電容量變10分鐘

46、教學(xué)反思36傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間4.1自感式傳感器專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電感式傳感器的基本特性教學(xué)目標二.掌握電感式傳感器的工作原理過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力重點難點了解電感式傳感器的基本特性掌握電感式傳感器的工作原理學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容電感式傳感器的基本特性電感式傳感器的工作基礎(chǔ)：電磁感應(yīng)即利用線圈電感或互感的改變來實現(xiàn)非電量測量分為變磁阻式（自感式）、變壓器式、渦流式等特點：工作可靠、壽命長設(shè)計意圖教學(xué)方法時間10分鐘

47、靈敏度高，分辨力高多媒體教學(xué)精度高、線性好性能穩(wěn)定、重復(fù)性好電感傳感器可分為自感式和互感式兩大類。電感式傳感器通常是指自感傳感器。自感系數(shù)常用L來表示，簡稱自感或電感。線圈的自感與線圈的直徑、長短、匝數(shù)等因素有關(guān)。線圈面積越大、線圈越長、單位長度匝數(shù)越密，它的自感就越大。有鐵芯的線圈的自感比沒有鐵芯時大很多。自感的單位是亨利,簡稱亨,符號是H。37常用的較小的單位有毫亨(mH)和微亨(H)。自感傳感器的數(shù)值多為mH數(shù)量級?；咀冮g隙自感式傳感器由線圈、鐵芯和銜鐵組成，結(jié)構(gòu)如下圖所示。工作原理：在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，傳感器的運動部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動時，氣隙厚度l0發(fā)生改變，引起磁路中磁阻

48、變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值L變化。因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。螺線管式電感傳感器螺線管是具有多重卷繞的導(dǎo)線，卷繞內(nèi)部可以是空心的，或者有一個磁芯。當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時，螺線管中間部位會產(chǎn)生比較均勻的磁場。作為傳感器，螺線管電感傳感器的主要元器件是一只螺線管和一根可移動的圓柱形銜鐵。銜鐵插入繞組后，將引起螺線管內(nèi)部的磁阻的減小，電感隨插入的深度而增大。對于長螺線管（lr），當(dāng)銜鐵工作在螺線管接近中部位置時，可以認為繞組內(nèi)磁場強度是均勻的，此時繞組的電感量L與銜鐵插入深度成正比。螺線管越長，線性區(qū)就越大。螺線管式電感傳感器的線性區(qū)約為螺線管長度的1/10。測桿

49、應(yīng)選用非導(dǎo)磁材料，電導(dǎo)率也應(yīng)盡量小，以免增加鐵磁損耗和電渦流損耗。差動電感傳感器為了減小非線性誤差，實際測量中廣泛采用差動變隙式電感傳感器。圖解分析共同討論70分鐘10分鐘教學(xué)反思38傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間4.3電渦流式傳感器專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電渦流式傳感器的概念教學(xué)目標二.掌握電渦流式傳感器的原理過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力重點難點了解電渦流式傳感器的概念掌握電渦流式傳感器的原理教學(xué)方法時間學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容設(shè)計意圖電

50、渦流式傳感器原理：電渦流效應(yīng)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈漩渦狀流動的感應(yīng)電流，稱之為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。高頻反射式電渦流傳感器傳感線圈由高頻電流I1激磁，產(chǎn)生高頻交變磁場H1，當(dāng)被測金屬置于該磁場范圍內(nèi)，金屬導(dǎo)體內(nèi)便產(chǎn)生渦流I2，I2將產(chǎn)生一個新磁場H2，H2和H1方向相反，因而抵消部分原磁場H1，從而導(dǎo)致10分鐘線圈的電感量、阻抗發(fā)生變化。電渦流傳感器工作原理當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x減小時，電渦流線圈的等效電感L減小，等效電阻R增大，流過電渦流線圈的電流i1增大。測量對象：可以實現(xiàn)振動、位移、尺寸、轉(zhuǎn)速、溫度、硬

51、度等參數(shù)的非接觸測量，并且還可以進行無損探傷。優(yōu)點：電渦流式傳感器是一種建立在電渦流效應(yīng)原理上的傳感器，39多媒體教學(xué)它具有結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測量線性范圍大、抗干擾能力強以及體積較小等一系列優(yōu)點。渦流的大小與金屬的電阻率、磁導(dǎo)率、幾何尺寸、產(chǎn)生磁場的線圈與金屬的距離x，線圈的激磁電流及其頻率等參數(shù)有關(guān)。若固定其中的若干參數(shù)，就能按渦流的大小測量出另外某一參數(shù)。圖解分析70分鐘磁滯損耗是鐵磁體等在反復(fù)磁化過程中因磁滯現(xiàn)象而消耗的能量。渦流損耗和磁滯損耗都屬于鐵損。渦流損耗和磁滯損耗都只有在交變磁場中發(fā)生。渦流損耗體現(xiàn)為：磁場在導(dǎo)體中產(chǎn)生渦流，電流（渦流）通過有電阻的導(dǎo)體產(chǎn)生熱能。磁

52、滯損耗體現(xiàn)為：鐵芯內(nèi)部磁疇高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生摩擦所致，最終也體現(xiàn)為熱能。10分共同討論鐘教學(xué)反思40傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間4.3電渦流的應(yīng)用專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解電渦流的應(yīng)用教學(xué)目標二.掌握電渦流的工作原理過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力重點難點了解電渦流的應(yīng)用掌握電渦流的工作原理學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容電渦流在工業(yè)中的應(yīng)用中頻爐將工頻50HZ交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再逆變?yōu)橹蓄l（300HZ以上至1000HZ）電壓，接到中頻爐的中頻繞組兩

53、端，在繞組中產(chǎn)生高密度的交變磁力線，耐高溫容器里盛放的金屬原料內(nèi)部產(chǎn)生很大的電渦流，使金屬的溫度升高，甚至融化。中頻爐廣泛用于有色金屬的熔煉、淬火或鍛壓。設(shè)計意圖教學(xué)方法時間10分鐘多媒體教學(xué)電渦流線圈的直徑越大，探測范圍就越大電渦流探雷器測量電路：調(diào)幅（AM）式電路41石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓（100kHz2MHz）用于激勵電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電圖解分析渦流線圈兩端電壓的衰減，輸出電壓Uo反映了金屬體與電渦流線圈的間距。電渦流位移傳感器的應(yīng)用當(dāng)金屬物體接近探頭的感應(yīng)面時，金屬表面吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度衰減或頻率變化，單片機根

54、據(jù)Uo或f，可以計算出與被檢測物體的距離、振動頻率等參數(shù)。電渦流位移傳感器屬于非接觸測量器件，工作時不受灰塵、油污等因素的影響。電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，例如金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、表面因素、距離等，因此電渦流傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，但也同時帶來許多不確定因素，一個或幾個因素的微小變化就足以影響測量結(jié)果。所以電渦流傳感器多用于定性測量。位移測量儀位移測量包含：偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、圓度、沖擊、70分鐘10偏心率、沖程、寬度等。共同討論分鐘教學(xué)反思42傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間5.1熱電偶專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點

55、學(xué)校2課時知識與技能：一.了解熱電偶的基礎(chǔ)知識教學(xué)目標二.掌握電偶相關(guān)參數(shù)過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力了解熱電偶的基礎(chǔ)知識重點掌握電偶相關(guān)參數(shù)難點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容熱電偶在城市軌道交通車輛的空調(diào)系統(tǒng)中，常采用傳感器與電子溫控器相配合進行溫度控制。溫控器多使用電子調(diào)節(jié)器，傳感器用作溫度檢測，一般采用熱電偶或熱敏電阻作傳感器。熱電偶測溫的主要優(yōu)點1.屬于自發(fā)電型傳感器：測量時可以不需外加電源，可直接驅(qū)動動圈式儀表。設(shè)計意圖教學(xué)方法時間10分鐘2.測溫范圍廣：下限可達-270，上限可達1800以上

56、。3.各溫區(qū)中的各種熱電偶的熱電動勢均符合國際計量委員會的標準。4.已形成系列化、標準化的一種測溫傳感器，可以選用標準的顯示儀表和記錄儀表（二次儀表）來進行顯示和記錄，由二次儀表中多媒體教學(xué)的微處理器判斷被測溫度的上下限，從而控制交流接觸器的通斷。熱電效應(yīng)熱電偶：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A和B組成閉合回路。A、B是熱偶絲，也叫熱電極。熱電勢：熱電偶放在被測對象中，兩端溫度不同時，會產(chǎn)生的電43動勢。熱電流：回路中通過的電流。熱端（工作端）、冷端（自由端）：感受溫度變化的那端稱為熱端，另一端稱為冷端。熱電勢由溫差電勢和接觸電勢組成。若將導(dǎo)體A或B的兩端分別置于不同的溫度場t、t0中（tt0

57、），在導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了電位差，將該電位差稱為溫差電勢。eA(t，t0)=UA(t)-UA(t0)eB(t，t0)=UB(t)-UB(t0)溫差電勢的大小與導(dǎo)體的電子密度及兩端溫度有關(guān)。熱電偶的三條基本定律均勻?qū)w定律、中間導(dǎo)體定律、中間溫度定律1.均勻?qū)w定律1）定律內(nèi)容：由一種均勻?qū)w（或半導(dǎo)體）組成的閉合回路，不論溫度如何分布，都不能產(chǎn)生電動勢。2）定律推論（1)熱電偶必須由兩種不同材料組成（2)由一種材料組成的閉合回路存在溫差時，如回路有熱電勢，則材料不均勻。2.中間導(dǎo)體定律1）定律內(nèi)容：不同材料組成的閉合回路中，若各種材料接觸點的溫度都相同，則回路中熱電勢的總和等于零。2）定律推論推論

58、：在熱電偶回路接入第三種導(dǎo)體，若第三種導(dǎo)體的兩接點溫度相同，對回路中總熱電勢無影響。3.中間溫度定律定律內(nèi)容：熱電偶在兩接點溫度t1、t3時的熱電動勢等于接點溫度分別為t1、t2和t2、t3的兩支同性質(zhì)熱電偶的熱電動勢的代數(shù)和。圖解分析共同討論70分鐘10分鐘教學(xué)反思44傳感器技術(shù)及應(yīng)用課程教案課題課程類型班級上課時間5.2熱電偶專業(yè)課授課人范圍及性質(zhì)課時上課地點學(xué)校2課時知識與技能：一.了解熱電偶的分度表教學(xué)目標二.掌握鎧裝熱電偶特點過程與方法：一體化教學(xué)情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴密的抽象思維能力重點難點了解熱電偶的分度表掌握鎧裝熱電偶特點學(xué)情分析學(xué)生基礎(chǔ)差，以實例為主教學(xué)方法講授、視頻分析

59、教學(xué)準備案例、多媒體教學(xué)過程與內(nèi)容熱電偶的分度表熱電偶的線性較差，多數(shù)情況下采用查表法我國從1991年開始采用國際計量委員會規(guī)定的“1990年國際溫標”(簡稱ITS-90)的新標準。按此標準,制定了相應(yīng)的分度表,并且有相應(yīng)的線性化集成電路與之對應(yīng)，并由計算機查表。直接從熱電偶的分度表查溫度與熱電動勢的關(guān)系時的約束條件是：自由端（冷端）溫度必須為0。設(shè)計意圖教學(xué)方法時間10分鐘多媒體教學(xué)鎧裝式熱電偶鎧裝熱電偶的制造工藝：把熱電極材料與高溫絕緣材料預(yù)置在金屬保護管中、運用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一體，制成45各種直徑、規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適當(dāng)長度、將工作端焊接密封、配置接線盒即成為柔軟、

60、細長的鎧裝熱電偶。鎧裝熱電偶特點：內(nèi)部的熱電偶絲與外界空氣隔絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗機械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細，能解決微小、狹窄場合的測溫問題，且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點。70圖解分析分鐘隔爆式熱電偶結(jié)構(gòu)特點：隔爆熱電偶的接線盒在設(shè)計時采用防爆的特殊結(jié)構(gòu)，它的接線盒是經(jīng)過壓鑄而成的，有一定的厚度、隔爆空間，機構(gòu)強度較高；采用螺紋隔爆接合面，并采用密封圈進行密封，因此，當(dāng)接線盒內(nèi)一旦放弧時，不會與外界環(huán)境的危險氣體傳爆，能達到預(yù)期的防爆、隔爆效果。使用場合：工業(yè)用的隔爆型熱電偶多用于化學(xué)工業(yè)自控系統(tǒng)中（由于在化工生產(chǎn)廠、生產(chǎn)現(xiàn)場常伴有各種易燃、易爆等化