智能傳感與檢測技術(shù) 教案 第1章 電阻式傳感器

《智能傳感與檢測技術(shù)》課程教案《智能傳感與檢測技術(shù)》課程教案授課章節(jié)第1章電阻式傳感器1.1電阻應(yīng)變式傳感器1.1.1應(yīng)變片與應(yīng)變效應(yīng)1.1.2應(yīng)變片的種類與結(jié)構(gòu)1.1.3應(yīng)變片的粘貼工藝1.1.4測量轉(zhuǎn)換電路1.1.5應(yīng)變片的溫度補償建議課時2授課方式理論知識講授+課堂討論+圖片或?qū)嵨镎故?多媒體所屬專業(yè)教學(xué)目標(biāo)掌握電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理了解常用的兩種電阻應(yīng)變式傳感器特性，并能夠選擇合適的類型掌握測量轉(zhuǎn)換電路的分析，理解溫度補償?shù)脑虿⒄莆諟囟妊a償?shù)姆椒ń虒W(xué)重點電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理，應(yīng)變片的選型；測量轉(zhuǎn)換電路的分析教學(xué)難點電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理；溫度補償?shù)脑韰⒖冀滩摹吨悄軅鞲信c檢測技術(shù)》徐小華主編機械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』用萬用表測量金屬絲的阻值，將金屬絲橫向拉伸并測量相應(yīng)的阻值，阻值怎么樣變化？為什么會有阻值的變化？金屬絲的阻值與什么有關(guān)？『授課內(nèi)容』1.1電阻應(yīng)變式傳感器1.1.1應(yīng)變片與應(yīng)變效應(yīng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機械變形時，其電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。1-11-2式中，是壓阻系數(shù)，是半導(dǎo)體所受的引力（半導(dǎo)體內(nèi)部單位面積上受到的力）。1.1.2應(yīng)變片的種類與結(jié)構(gòu)電阻應(yīng)變片根據(jù)材料可分為金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片。(1)金屬電阻應(yīng)變片金屬電阻應(yīng)變片有絲式、箔式和薄膜式三種類型，如圖1-1。(2)半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片1.1.3應(yīng)變片的粘貼工藝(1)應(yīng)變片的檢查。(2)試件表面處理。(3)確定貼片位置。標(biāo)出應(yīng)變片中心線和彈性試件粘貼位置中心線。(4)粘貼。粘貼前，用脫脂棉球蘸上清潔溶劑，無水酒精、四氯化碳等溶劑擦洗被測點處，以便增加粘貼的牢固程度，注意勿用手觸摸清洗后的表面。然后，在應(yīng)變片的粘貼面處涂上薄薄一層膠水，如KH502膠，將應(yīng)變片的中心線對準(zhǔn)試件上的中心線貼牢。在應(yīng)變片上蓋上一層臘紙，一只手捏住應(yīng)變片的引出線，另一只手反復(fù)輕輕滾壓透明紙表面，擠出里面多余的膠水和氣泡。(5)固化。(6)粘貼質(zhì)量檢查。(7)引線和組橋。1.1.4測量轉(zhuǎn)換電路1.電橋的平衡條件2.電橋的加減特性3.電橋的工作方式(1)單臂電橋(2)雙臂電橋（差動半橋）(3)雙差動全橋1.1.5電阻應(yīng)變片的溫度補償(1)補償塊補償法(2)差動電橋線路補償(3)熱敏電阻電路補償法【課堂提問】電阻應(yīng)變式傳感器有哪些分類？怎樣選擇合適的類型？【課堂討論】金屬絲的電阻值與哪些因素有關(guān)？【圖片展示】金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)【多媒體演示】電阻應(yīng)變片的粘貼技術(shù)【課堂提問】當(dāng)環(huán)境溫度變化時，轉(zhuǎn)換電路的輸出怎樣變化？【課堂討論】電橋的工作方式有幾種？【圖片展示】見教材第6-8頁圖1-2到圖1-8『課堂小結(jié)』掌握電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理，了解應(yīng)變片的種類與結(jié)構(gòu)，了解應(yīng)變片的粘貼技術(shù)，能夠選擇合適的應(yīng)變片類型。掌握電阻應(yīng)變式傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路的分析與計算、三種工作方式輸出的特點、溫度補償?shù)姆椒?，了解溫度補償?shù)脑颉！鹤鳂I(yè)布置』課后習(xí)題一（1、2、3、4、5），二（2）『教學(xué)后記』授課題目（章節(jié)）第1章電阻式傳感器1.2氣敏電阻傳感器1.3濕敏電阻傳感器建議課時2授課方式理論知識講授+課堂討論+圖片或?qū)嵨镎故舅鶎賹I(yè)教學(xué)目標(biāo)1.掌握氣敏電阻傳感器的工作原理2.掌握濕敏電阻傳感器的工作原理教學(xué)重點1.氣敏電阻傳感器的工作原理2.濕敏電阻傳感器的工作原理教學(xué)難點1.氣敏電阻傳感器的工作原理2.濕敏電阻傳感器的工作原理參考教材《智能傳感與檢測技術(shù)》徐小華主編機械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』氣敏電阻傳感器和濕敏電阻傳感器的應(yīng)用非常廣泛，氣敏電阻傳感器是測量氣體的成分、濃度等參數(shù)的傳感器，濕敏電阻傳感器是測量濕度的傳感器?！菏谡n內(nèi)容』1.2氣敏電阻傳感器1.2.1基本概念與工作原理使用氣敏電阻傳感器（以下簡稱氣敏電阻），可以把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號。氣敏電阻是一種半導(dǎo)體敏感器件，它利用半導(dǎo)體材料對氣體的吸附而使自身電阻率發(fā)生變化的機理進(jìn)行測量的元件。人們發(fā)現(xiàn)某些氧化物半導(dǎo)體材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有這種現(xiàn)象。1.2.2結(jié)構(gòu)特性1.氣敏電阻的結(jié)構(gòu)氣敏電阻一般由敏感元件、加熱器和外殼三部分組成。圖1-9是氣敏電阻的電路符號。2.氣敏電阻的加熱方式半導(dǎo)體氣敏電阻按其加熱方式有直熱式和旁熱式兩種。1.2.3氣敏傳感器的應(yīng)用實例1.3濕敏電阻傳感器1.3.1基本概念與工作原理濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。1.3.2結(jié)構(gòu)特性1.半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件2.氯化鋰濕敏電阻圖1-16是氯化鋰濕敏電阻的結(jié)構(gòu)圖。它是在聚碳酸酯基片上制成一對梳狀金電極，然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化鋰膠狀溶液，其表面再涂上一層多孔性保護(hù)膜而成。氯化鋰是潮解性鹽，這種電解質(zhì)溶液形成的薄膜能隨著空氣中水蒸汽的變化而吸濕或脫濕。感濕膜的電阻隨空氣相對濕度變化而變化，當(dāng)空氣中濕度增加時，感濕膜中鹽的濃度降低。③有機高分子膜濕敏電阻1.3.3測量電路與應(yīng)