传感器及应用教案

（机电技术应用专业） 传感器及应用 05机电（1）(2) 05汽车（1） 教者:陈云 机械教研组 2007.09.02 目 录 课时 第二周： 2007、9、3： 传感器及应用 （2） 2007、9、4： 传感器的定义与基本特性 （2） 2007、9、5： 传感器的基本误差 （2） 第三周： 2007、9、11： 传感器的基本误差（2） （2） 2007、9、12： 弹性元件的形式及应用范围 （2） 2007、9、12： 测量误差的计算及仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf （1） 第四周： 2007、9、18： 电阻应变式传感器 （2） 2007、9、19： 温度补偿 （2） 2007、9、19： 热电阻传感器 （1） 第五周： 2007、9、26： 气敏、湿敏电阻传感器 （1） 2007、9、28： 差分变压器式传感器 （2） 2007、9、28： 差分变压器式传感器2 （2） 第六周： 国庆长假 第七周： 2007、10、8： 复习 （2） 2007、10、9： 测试 （2） 2007、10、9： 讲解试卷 （1） 第八周： 2007、10、16 电涡流式传感器 （2） 2007、10、17 电涡流式传感器（2） （1） 2007、10、18 电容式传感器 （2） 第九周： 2007、10、23 电容式传感器(2) （2） 2007、10、24 压电式传感器 （1） 2007、10、25 压电式传感器（2） （2） 第十周： 2007、10、30 热电偶传感器 （2） 2007、10、31 磁电式传感器 （1） 2007、11、1 霍尔式传感器 （2） 第十一周： 学生实习 第十二周： 学生实习 第十三周： 学生实习 第十四周： 学生实习 第十五周： 2007、12、6 阶段复习 （2） 2007、12、7 考试 （1） 2007、12、8 讲试卷 （2） 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 传感器的作用与分类 课 型 新授课 授课日期 2007、9、3 授课时数 2课时 授课班级 05汽(1)、机(1)(2) 授课地点 北401 教学目标 了解了学生的要求、认识学生 了解传感器的作用与分类 重点、难点 重点： 了解学生的要求 难点： 传感器的作用与分类 教学设计 概述 教师自我介绍、学生自我介绍、传感器的作用、传感器的分类 板 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 设 计 姓名 1、 传感器的地位 2、 传感器的作用 3、 传感器的分类 1、 按工作原理分类 2、 按被测量性质分类 3、 按输出量种类分类 4、 按传感器的信号处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 分类 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生，对传感器有了一些认识与理解，了解了传感器的作用，对传感器的工作也有了一定的了解，为以后的学习打下了基础，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 新课启发 随着社会的进步，科学技术的发展，传感器的应用越来越广，现代科技含量的高低主要取决于传感器应用的广度与深度。从今天开始我们就针对传感器进行学习，这是我们机械类专业的学生的专业基础课。 新课讲授 自我介绍，学生自我发言。 一、传感器的地位 在讲传感器前，我们先看一下人体的结构，人要做出某种反应和事，首先要通过人体五官（视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉）来接受外界的信息，并将这些信息付给大脑，再由大脑做出相应的运算和处理，最后由四肢执行相应的动作。那么机器要人性化、自动化就少不了需要感应，感应就由传感器来实现。 要实现自动化作业，传感器必不可少，而自动化的程度就是由传感器的数量和质量来决定。 二、传感器的作用 将一些信息转化为数据传输给控制装置，为控制装置发出指令做好准备。 三、传感器的分类 传感器的种类名目繁多，分类不尽相同 1、按工作原理分类 参量传感器、发电传感器、脉冲传感器及特殊传感器 2、按被测量性质分类 机械量传感器、热工量传感器、成份传感器、状态量传感器、探伤传感器 3、按输出量种类分类 模拟式传感器和数字式传感器 4、按传感器的信号处理方法分类 直接传感器、差分传感器和补偿传感器 直接传感器单独将被测量转换成所需要的输出信号，它的结构最简单，但灵敏度低、易受外界干扰 差分传感器是把两个相同类型的直接传感器接在转换电路中，使两个传感器所经受的相同干扰信号相减，而有用的被测量信号相加，从而提高了灵敏度和抗干扰能力，改善了线性度。 传感器常常按工作原理及被测量性质分类方式合二为一进行命名 与学生相互了解促进教学效果 了解传感器的应用 掌握传感器的工作 了解传感器的不同分类 小结与作业 小结 本次课我们主要和大家学习了关于传感器的地位、作用、分类，传感器是应用极为广泛的器件，希望同学们多花时间进行了解。 作业 传感器的分类有哪些？ 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 传感器的定义与基本特性 课 型 新授课 授课日期 2007、9、4 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解传感器的特性 掌握传感器的定义及组成 重点、难点 重点： 传感器的定义及组成 难点： 传感器的特性 教学设计 概述 传感器的定义、组成、传感器的特性 板 书 设 计 传感器的定义与基本特性 一、传感器的定义与组成 二、传感器的的特性 1、精度 2、稳定性 3、输入输出特性 4、分辨率与分辨力 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生对传感器有了定性的认识与理解，并对传感器的特性进行了分析，使学生了解了精度、稳定性、输入输出特性、分辨率与分辨力，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 传感器的作用有哪些？ 2、 传感器是怎样分类的？ 新课启发 前一节课我们和大家学习了传感器的作用与分类认识了传感器，为了进一步掌握传感器，接下来我们将对传感器作用进一步的介绍。 新课讲授 一、传感器的定义与组成 定义：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成有用输出信号的器件或装置。 组成：敏感元件、传感元件及测量转换电路组成 敏感元件：指传感器中能直接感受被测量的部分 传感元件：指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分 测量转换电路：输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电路将其放大或转换为容易传输、处理、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 和显示的形式部分 转换电路的形式并不是相同的，与相应的输出信号相配合，常见的有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等。 电压、电流、频率 、脉冲、芯片 二、传感器的的特性 1、精度 精度是主人传感器优良程度的一个指标。 分为准确度和精密度 准确度：测量值对于真值的偏离程度 精密度：就是测量的离散偏差 2、稳定性 两个指标：稳定度 环境影响系数：系统外的环境影响 3、输入输出特性 两个方面：静态特性、动态特性 静态特性：是被测 量不随时间变化或随时间变化很缓慢时，传感器的输出量与输入量的关系。 线性度、灵敏度、迟滞、分辨率与分辨力 （一）静态特性 1、线性度又称为线性误差，指传感器输出—输入的实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差与输出量程范围之比。 举例：y = Kx以电路中的电流、电压、电阻为例 分析其的线性计算。 2、灵敏度 是指传感器在稳定 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 条件下，输出变化量与输入变化量的比值 线性传感器的灵敏度是一个常数 3、迟滞 传感器的正向特性与反向特性的不一致程度。 4、分辨率与分辨力 用来表示仪表或装置能够检测被测量的最小量值的性能指标。 分辨率以最大量程的百分数来表示。是一个无量纲的比率量。 分辨力是以最小量程的单位值来表示，是一个有量纲的量程 （二）动力态特性 响应特性，跟踪输入信号变化的特性。 掌握传感器的定义的组成 了解传感器各部分的作用 对传感器的特性有一定的认识学会评价传感器的优劣 学会计算线性度 了解各特性的名称 能认识分辨与分辨力的区别 了解动态特性的含义 小结与作业 小结 本次课我们主要和同学们学习了传感器的定义及传感器的特性，并学习了一些计算，希望同学们加强认识。 作业 1、 什么叫传感器，有哪些组成？ 2、 传感器的特性有哪些？ 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 传感器的基本误差 课 型 新授课 授课日期 2007、9、5 授课时数 1课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解测量误差的一些概念、理解测量误差的含义 掌握相对误差的计算方法 重点、难点 重点： 理解测量误差的意义 难点： 相对误差计算方法的掌握 教学设计 概述 传感器的误差、测量误差的含义、相对误差的计算 板 书 设 计 传感器的基本误差 定义：传感器输出值与理论输出值的差值。 一、测量误差的基本概念 二、误差的分类 1、按表示方法分类 （1）绝对误差 （2）相对误差 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生了解了传感器的基本误差，并对各种误差的概念有了一定的认识与理解，掌握了误差按表示方法分类及表示，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 什么叫传感器，有哪些组成？ 2、 传感器各组成部分起什么作用？ 新课启发 任何测量都不可能绝对准确，都存在误差，只要误差存在允许的范围内即可认为符合标准，传感器也是一样。 新课讲授 传感器的基本误差 定义：传感器输出值与理论输出值的差值。 一、测量误差的基本概念 传感器也就是一种测量器具，所以传感器的误差也就是测量误差。 1、 真值：被测量本身所具有的真正值 2、 约定真值：真值未知，用基准器的量值来代替真值。 3、 实际值：经过多次测量的算术平均值，接近于真值。 4、 标称值：测量器具上所标出来的数值 5、 示值：由测量器具读数装置所出来的被测量的数值 6、 测量误差：测量出来的数值与被测量的实际值之间的差值。 二、误差的分类 在测量中由不同因素产生的误差是混合在一起同时出现。 1、按表示方法分类 （1）绝对误差：指示值与约定真值的差值。 （2）相对误差： 实际相对误差 绝对误差与约定真值的比值 标称相对误差 绝对误差与示值的比值 满度（或引用）相对误差 绝对误差与仪器满刻度的比值。 仪器的精密等级 讲解书上的相应例题 重点是要学生认识到并不是精度高的测量仪器测量就准确，还要考虑到测量仪器的量程。 了解测量误差的一些名词 掌握相对误差的计算方法 注意例题讲解将书上的公式分解进行讲解 小结与作业 小结 本次课我们主要和同学们学习了传感器误差的定义，了解了测量误差的一些基本概念，并讲了关于相对误差的计算方法。 作业 P12、1 需在课堂提示 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 传感器的基本误差（2） 课 型 新授课 授课日期 2007、9、11 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解误差的分类，理解误差的类别 了解仪表精度与测量精度 掌握传感器中的弹性敏感元件及其基本特性 重点、难点 重点： 误差的分类、理解误差的类别 难点： 弹性敏感元件及其基本特性 教学设计 概述 误差的分类、仪表精度、测量精度、弹性敏感元件及基本特性 板 书 设 计 按误差出现的规律分类： 按被测量随时间变化的速度分类 按使用条件分类 二、仪表精度与测量精度 第四节 传感器中的弹性敏感元件 一、弹性敏感元件的基本特性 刚度、灵敏度 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生认识了误差的分类，对仪表精度与测量精度有了一定的认识与理解，掌握了传感器中的弹性敏感元件，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 什么叫传感器的误差？ 2、 什么叫测量误差、标称值、示值？ 3、 什么叫绝对误差和相对误差？ 新课启发 前面一节课我们学习了传感器的基本误差，了解了测量误差的一些名称，并进行了相对误差的计算和仪器精度的选择方法。 新课讲授 表示方法分误差有：绝对误差、相对误差 按误差出现的规律分类：系统误差、随机误差、粗大误差 1、系统误差：指误差的数值是一个常数或按一定的规律变化的值。可分为恒定误差和变值误差 （1）恒定误差是指在一定条件下，误差的数值及符号都保持不变的系统误差 （2）变值误差是指在一定条件下，误差按某一确定规律变化的系统误差。 系统误差愈小，测量愈准确，所以常用准确度来表征系统误差大小特点：误差有规律，可以通过实验或引入修正值方法予以修正。 2、随机误差：由于偶然因素的影响而引起的，其数值大小和正负号不定，难以估计。 3、粗大误差：指在一定的条件下测量结果显著地偏离其实际值时所对应的误差。绝对误差较大。 按被测量随时间变化的速度分类 静态误差：指在测量过程中，被测量随时间变化很缓慢或基本不变时的测量误差。 动态误差：在被测量随时间变化时所测得的误差。 按使用条件分类 基本误差：指检测系统在规定的标准条件下使用时所产生的误差。 附加误差：当使用偏离规定标准条件时，除基本误差外还会产生附加误差 二、仪表精度与测量精度 1、仪表精度与测量精度的关系 如何选择测量精度高的仪器 2、附加误差对实际测量精度的影响 了解如何处理附加误差的影响，来确定误差的性质 第四节 传感器中的弹性敏感元件 一、弹性敏感元件的基本特性 变形：物体因外力作用而改变原来的尺寸或形状。 弹性变形：指能够恢复原来的尺寸和形状的变形 塑性变形： 弹性敏感元件是许多传感器及检测仪表中的基本元件，它往往直接感受被测物理量的变化，并将其转化为弹性元件本身的应变或位移，然后由各种形式的传感器元件把它转变为电量。 弹性元件的基本特性：弹性敏感元件的输入量与输出量之间的关系。 包括：刚度、灵敏度、弹性滞后、弹性后效 1、刚度使弹性元件产生单位变形所需要的外部作用力 K=lim(ΔF/Δx)=df/dx 弹性曲线上某点的刚度可通过该点作曲线的切线求得，用切线与水平线夹角的正切求得。 2、灵敏度是刚度的倒数，它表示弹性敏感元件在承受单位输入量时所产生的变形大小。 系统误差表明了一个测量结果偏离真值和实际值的程度。 注意区分各种误差 重点阐述误差产生的原因来进行区分 结合前面的例题 了解处理办法 了解 弹性敏感元件的作用 掌握定义 能理解刚度和灵敏度的含义。 小结与作业 小结 本次课我们主要分析了测量误差，及弹性敏感元件的基本特性，学会提高认识与理解。 作业 1、 误差是如何分类的？ 2、 什么是弹性敏感元件？什么是基本特性，有哪些指标？ 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 弹性元件的形式及应用范围 课 型 新授课 授课日期 2007、9、12 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解弹性敏感元件的测量原理 掌握弹性敏感元件的形式 重点、难点 重点： 弹性敏感元件的测量原理及弹性敏感元件的形式 难点： 弹性敏感元件的测量原理 教学设计 概述 弹性敏感元件的形式、各种不同敏感元件的测量原理 板 书 设 计 二、弹性敏感元件的形式及应用范围 1、弹性敏感元件的形式 2、变换力的弹性元件 3、变换压力的弹性敏感元件 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生了解了弹性敏感元件的形式，分析了变换力的弹性元件和变换压力的弹性敏感元件，理解了它们的工作过程，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 系统误差分为哪几类？ 2、 什么叫弹性敏感元件？什么叫弹性敏感元件的基本特性？ 新课启发 前一节课我们学习了弹性敏感元件及其基本特性，并对误差的分类进行了分析，接下来我们就对弹性敏感元件的形式及应用范围进行分析。 新课讲授 二、弹性敏感元件的形式及应用范围 分析弹性敏感的应用原理 1、弹性敏感元件的形式 力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件 压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件 2、变换力的弹性元件 （1）等截面轴，等截面轴又称柱式弹性敏感元件，可以是实心柱体或空心圆柱体。 比较两者的应用特点： 学会计算应变P9 轴向应变 横向应变 （2）环状弹性敏感元件 环状弹性敏感元件多做成等截面圆环，其灵敏度较高，可以测量较小的力。 但加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。 （3）悬臂梁 是一端固定、另一端自由的弹性敏感元件。可分为等截面矩形悬臂梁和变截面悬臂梁，特点：结构简单，易于加工，输出位移大，灵敏度高，常用于较小力的测量。 扭转轴 当自由端受到转矩作用时，扭转轴的表面会产生拉伸或压缩应变，在轴表面上与轴线成45°方向产生应变。 3、变换压力的弹性敏感元件 （1）弹簧管 又称波 管，了解弹簧管的类型，及实现的原理 （2）波纹管 是一种圆柱管状的弹性敏感元件 （3）等截面薄板 又称平膜片，是一种抗弯刚度可以忽略的周边固定的圆形薄膜。 （4）波纹膜片和膜盒 波纹膜片是一种压有环形同心波纹的圆形薄膜。 为了进一步提高灵敏度，可将两个波纹膜片焊在一起，制成膜盒 （5）薄壁圆筒和薄壁半球 应用不是很广泛，这两种弹性敏感元件的灵敏度较低。 结合书上第9页相应的内容 了解计算公式 了解不同敏感元件的特点 测量原理 了解波纹管的工作 小结与作业 小结 本次课我们主要学习了弹性敏感元件的形式及应用范围，了解了弹性敏感元件的形式，分析了一些常见的弹性敏感元件。 作业 P12 5、6、7 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 测量误差的计算及仪表 课 型 新授课 授课日期 2007、9、12 授课时数 1课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 掌握测量误差的计算方法及仪表的相关计算 重点、难点 重点： 测量误差计算方法的讲解 难点： 相关计算方法的掌握 教学设计 概述 采用例题讲解、阐述解题思路 板 书 设 计 例题分析 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生对测量误差有了进一步的认识与理解并通过计算使学生加深了对测量误差的掌握，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 弹性敏感元件的形式有哪些？ 新课启发 前面我们分析了关于测量误差的一些计算方法，这节课我们就这些测量方法进行一些计算的例题讲解。 新课讲授 1、欲测250V电压，要求测量示值相对误差不大于±5%，问选用量程为250V电压表，其精度为哪级？若选用量程为300V和500V的电压表，其精度又为哪级？ 解题思路 先根据示值相对误差的要求确定最大的绝对误差 再根据绝对误差来确定相应量程的精度等级 注意：在选用等级时若有尾数时，向高级的精度选用。 解题过程可以请学生来做，进行分析 2、有一台测量压力的仪表,测量范围为0~ 106Pa，压力p与仪表输出电压之间的关系为U0=a0+a1p+ a2p2式中a0=2Mv，a1=10mV/（105Pa），a2=－0.5mV/（105Pa）2。求 （1） 该仪表的输出特性方程 （2） 画出输出特性曲线示意图 （3） 该仪器的灵敏度表达式 （4） 画出灵敏度曲线图 （5） 该仪表的线性度 解：该仪表的输出特性方程为：U0=2+10p-0.5p2 灵敏度为输出特性方程的导数式为：-p+10 在求仪表的线性度时 先求出拟合直线的直线方程 再求出输出特性方程和拟合直线方程差值的最大值 根据极值的计算方法进行求解，配平方后则一目了然。 最后再求出线性度。 最大值为：12.5mV 线性度为：12.5/50=25% 小结与作业 小结 本次课我们主要就是分析了，关于仪表相关计算的分析，针对题目进行计算方法的确认，理解计算过程，希望同学们能够掌握相关的计算方法。 作业 P12、 2，4 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 电阻应变式传感器 课 型 新授课 授课日期 2007、9、18 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解电阻应变式传感器的测量原理及计算过程 掌握应变效应及电阻应变式传感器的工作原理 重点、难点 重点： 应变效应及电阻应变式传感器的工作原理 难点： 电阻应变式传感器的测量原理及计算过程 教学设计 概述 应变效应、电阻应变式传感器的工作原理 板 书 设 计 电阻应变式传感器 一、应变效应 二、应变片的种类、结构与粘贴 三、测量转换电路 1、单臂桥工作方式 2、半桥工作方式 3、全桥工作方式 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生掌握了电阻应变式传感器的工作原理，了解了应变片的种类、结构与粘贴对测量转换电路有一定的认识与理解，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 弹性敏感元件的形式有哪些？ 2、 弹性敏感元件的应用范围有哪些？ 新课启发 传感器已经成为机电产品不可缺少的组成部分，它的质量的好坏直接影响被测信号的精度。 新课讲授 电阻应变式传感器 是电阻传感器，主要由弹性敏感元件或试件、电阻应变片和测量转换电路组成。 1、 应变效应 定义：导体或半导体材料在外界力作用下产生机械变形，其电阻值发生变化的现象。 电阻应变片就是利用这一现象而制成的。将应变片粘贴在试件表面，当试件受力变形后，应变片上的电阻丝也随之变形，通过电路将电阻的变化转变为电压或电流的变化输出。 电阻丝应变片 电阻=电阻率*长度 / 直径 电阻（阻值）应变εR =△R/R与电阻片的纵向 应变εx的关系在很大范围内是线性的即关系为： εR=Kεx 式中K为电阻丝的灵敏度。 应用特点：精度高、测量范围大、能适应各种环境、便于记忆和处理 缺点：灵敏度低 2.0~3.6 二、应变片的种类、结构与粘贴 1、应变片的结构类型 应变片可分为金属应变片、半导体应变片 金属应变片：金属丝式、箔式、薄膜式三种 半导体应变片是用半导体材料作敏感栅而制成的 优点：灵敏度高，横向效应小，易集成，与计算机接口方便。缺点：热稳定性差。 2、应变片的粘贴 通过粘合剂粘贴到试件上的，粘合剂的种类很多，选用时要根据基片材料、工作温度、潮湿程度、稳定性、是否加温加压、粘贴时间等多种因素合理选择粘合剂。 三、测量转换电路 电阻应变片的电阻变化范围小，测量转换电路通常为桥式电路，按电源发行不同，可有交流电桥、直流电桥 按桥臂工作数量可分：单臂工作桥、半桥、全桥 注意对学生进行推导书本公式的由来，促进学生的认识与理解。 1、单臂桥工作方式 R1为受力应变片，其余各臂为固定电阻 2、半桥工作方式 R1、R2为受力应变片，R3、R4为固定电阻 3、全桥工作方式 电桥四个桥臂都为应变片，此时电桥输出电压公式就是2-5 在使用上述公式时，应注意电阻变化和应变值的符号，电阻应变率可以是试件的纵向应变，也可以是试件的横向应变，取决于应应变片的粘贴方向。若是压应变，ε应以负值代入；若是拉应变，应以正值代入 非线性误差的处理，对于应变较小的可以忽略，而对于较大的则不可以忽略，采用恒流源作为电桥的电源也能够减小非线性误差。 直流平衡或电阻平衡：R1、R2、R3、R4不可能严格相等，而在测量前将输出电压调为零的过程。 交流电桥：采用交流电作为电桥的电源 交流平衡或电容平衡了解 阐述电阻应变片的工作原理。 介绍电阻丝应变片的工作及其计算方法 了解其形式 了解应变片的粘贴方法 掌握测量转换电路的形式 讲解书本公式的由来 掌握应用的注意事项 平衡电路的理解。 小结与作业 小结 本次课我们主要分析了电阻应变式传感器的工作的基本原理，研究了工作的过程及计算方法，对相关公式的应用进行了相应的讨论。 作业 P80 4 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 温度补偿 课 型 新授课 授课日期 2007、9、19 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解电阻应变式传感器的应用场合及实现原理 掌握电阻应变式传感器温度补偿的实现原理 重点、难点 重点：电阻应变式传感器温度补偿的实现原理 难点：温度补偿的实现原理、应用场合和实现原理 教学设计 概述 电阻应变式传感器温度补偿的实现原理、电阻应变式传感器的应用场合 板 书 设 计 四、温度补偿 1、补偿块补偿法 2、桥路自补偿法 五、电阻应变式传感器的应用 1、力和扭矩传感器 2、压力传感器 3、加速度传感器 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生对温度补偿有了认识与理解，并掌握了温度补偿的方法及实现原理，了解了电阻应变式传感器的应用，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 什么叫做应变效应？ 2、 电阻应变量与纵向应变之间的关系是怎样的？ 新课启发 前面我们分析了电阻应变式传感器的工作原理和实现形式，在实际的工作过程中，我们了解了应变能导致应变片电阻变化外，而其实温度的变化也会导致应变片电阻变化，那么如何进行补偿，就是我们今天所要讨论的问题。 新课讲授 四、温度补偿 目前常用的补偿方法有：补偿块补偿法和桥路自补偿法。 1、补偿块补偿法 在实际的工作过程中，电阻应变量应为：应力引起的电阻值的变化+由温度变化所引起的电阻值的变化。 而在测量的过程中，所显示出来的电阻应变量并不是纯粹的应力引起的电阻值的变化量。所以应将由温度引起的电阻变化量测量出来，才能够做到补偿。 例如：在测量如图的应变时，可采用半桥测量，用两片型号、初始电阻值、灵敏度都相同的应变片，R1和R2，R1贴于测试点、R2贴于零应变处（补偿块）。 补偿块：材料、温度、与试件相同，但不受力的试块。 由于R1=R2，且R1、R2所处的温度声相等，所以 则由上述关系可得 从式中我们发现并不含 ，所以U0不受温度的影响，只与被测试件的应变有关。 2、桥路自补偿法 与前述补偿块补偿法的工作原理相似，电桥相邻两臂受温度影响，同时产生大小相等、符号相同的电阻增量而互相抵消，从而达到桥路温度自补偿的目的。 五、电阻应变式传感器的应用 电阻应变式传感器中的各种弹性元件一般为敏感元件，传感器元件就是应变片，测量转换电路一般为电桥电路。 把应变片粘贴到弹性敏感元件上，使弹性敏感元件的应变与被测量成比例关系。 1、力和扭矩传感器 可以用几片电阻应变片粘贴于弹性敏感元件，来测量元件两种方向的应变。 2、压力传感器 应变式压力传感器主要用于液体、气体压力的测量，测量压力范围是104~107Pa。 3、加速度传感器 加速度传感器实质上是一种测量力的装置 分析补偿实现的原理、及基本条件。 分析公式，要求学生能够掌握各公式的由来 理解桥路自补偿的原理 掌握电阻应变式传感器的组成 各种电阻应变传感器的方式。 小结与作业 小结 本次课我们主要和大家分析了关于电阻应变式传感器的温度补偿原理及电阻应变式传感器的应用，并分析了它们的应用原理，涉及内容较广，希望同学加强认识。促进对相关内容的掌握。 作业 P80 5 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 热电阻传感器 课 型 新授课 授课日期 2007、9、19 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解热电阻传感器的工作原理及应用场合 掌握热电阻传感器的定义和类别及工作原理 重点、难点 重点： 热电阻传感器的定义和类别及热电阻传感器的工作原理 难点： 热电阻传感器的工作原理及应用场合 教学设计 概述 热电阻传感器、定义、类别、工作原理、应用 板 书 设 计 热电阻传感器 一、热电阻 二、热敏电阻 三、热电阻传感器的应用 1、 金属热电阻传感器的应用 2、 半导体热电阻传感器 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生掌握了热电阻传感器的类别及其测量方法，对热电阻传感器的应用有了一定的认识与理解，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 1、电阻应变式传感器温度补偿的原理是什么？ 新课启发 前面我们主要针对电阻应变式传感器的工作进行了讨论和研究，分析了它们实现的原理和方法，对温度补偿的实现作了分析研究。接下来我们就热电阻来进行讨论 新课讲授 热电阻传感器 定义：利用电阻随温度变化特性制成的传感器。 用途：用于对温度或与温度有关的参量进行检测。 分类：金属热电阻和半导体热电阻 热电阻 热敏电阻 一、热电阻 热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来测量温度的。 目前应用的热电阻材料是铂和铜 铂的性能稳定，采用特殊的结构可制成标准铂电阻温度计，它的适用范围为-200~+960 铜电阻价廉并且线性好，但温度高时易氧化，故用于温度较低的环境中-50~+150 由理论计算可知，热电阻的阻值Rt不仅与温度t有关，还与温度在0度时的热电阻值R0有关。 目前国内统一设计的工业用铂电阻的分度号为Pt10、Pt100，铜电阻的分度号为Cu50、Cu100。 二、热敏电阻 热敏电阻是近年来出现的一种新型半导体测温元件。一般按温度系数可分为负温度系数热敏电阻、正温度系数热敏电阻和临界温度系数热敏电阻。 热敏电阻除按温度系数区分外，还有以下三种分类方法：按结构形式可分为体型、薄膜型、厚膜型三种。 三、热电阻传感器的应用 1、金属热电阻传感器的应用 在工业上广泛应用金属热电阻传感器进行温度测量，用电桥作为测量电路。 热电阻传感器还可测量流量，在汽车的电控发动机上用于测量进入发动机的空气测量，作为空气流量计使用。 2、半导体热电阻传感器 热敏电阻传感器应用范围广，具有尺寸小，响应速度快、灵敏度高等优点。 温度测量、温度补偿、工业控制 了解定义用途和分类 特性分析比较铂和铜的性能特点 分析温度计的应用及特点 热电阻的分类 了解金属、半导体热电阻传感器的应用 小结与作业 小结 本次课我们主要分析了关于热电阻传感器的应用分析了它们实现的原理、工作过程，并介绍了热电阻传感器的应用。 作业 P80 2 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 气敏、湿敏电阻传感器 课 型 新授课 授课日期 2007、9、25 授课时数 1课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解气敏、湿敏电阻传感器的应用场合 掌握气敏、湿敏电阻传感器的作用 重点、难点 重点： 气敏、湿敏电阻传感器的作用 难点： 气敏、湿敏电阻传感器的应用场合 教学设计 概述 气敏电阻传感器、作用、应用场合 湿敏电阻传感器、作用、应用场合 板 书 设 计 一、气敏电阻传感器 气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器。 二、湿敏电阻传感器 湿度的检测与控制在现代科研、生产、生活中的地位越来越重要。 湿度有绝对湿度和相对而言湿度之分。 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生对气敏电阻传感器和湿敏电阻传感器有了一定的认识与了解，掌握了它们的作用，了解了它们的应用场合，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 什么叫热敏电阻传感器？ 2、 热电阻传感器的类型有哪些？ 新课启发 在前面的学习中我们已经了解了对于力、力矩、温度等进行测量的传感器，那么有些可燃性的气体在泄漏时，湿度较大时，我们有没有办法来进行检测呢？下面我们就来了解关于气敏、湿敏电阻传感器。 应用前面所学引出新内容 新课讲授 气敏、湿敏电阻传感器是检测环境气体成分及浓度、检测环境温度，并对其进行控制和显示的重要器件，在环境保护、家用电器、消防、农业生产和安全生产等方面得到广泛应用。 一、气敏电阻传感器 气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器。 气敏电阻：用SnO2、ZnO2或Fe2O3等金属氧化物粉料并加入少量催化剂，按一定比例绕结而成的半导体器件。 气敏电阻工作时必须回热到200~300度，其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物。 气敏半导体的灵敏度较高，它较适用于气体的微量检漏、浓度检测或超限报警。 二、湿敏电阻传感器 湿度的检测与控制在现代科研、生产、生活中的地位越来越重要。 湿度有绝对湿度和相对而言湿度之分。 陶瓷湿敏电阻传感器的核心部分是用铬酸镁—氧化钛等金属氧化物以高温烧结工艺制成的多孔陶瓷半导体。 气孔率高达25%， 湿滞：陶瓷湿敏传感器吸湿快，而脱湿要慢许多，从而产生滞后现象。 陶瓷湿度传感器使用时，还应考虑温度补偿，所以陶瓷湿敏电阻应采用交流供电。若长期采用直流供电，会使湿敏材料极化，吸附的水分子电离，导致灵敏度降低，性能变坏。所以湿敏电阻工作一段时间后必须重新标定。 分析生活生产的需要 分析气敏电阻传感器的作用 了解湿滞的定义 分析陶瓷湿度传感器的应用特点 小结与作业 小结 本次课我们主要讲述了气敏、湿敏电阻传感器，分析了气敏电阻传感器的测量原理、组成，湿敏电阻传感器测量原理及工作等。 作业 利用课余时间将相关内容熟悉。 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 差分变压器式传感器 课 型 新授课 授课日期 2007、9、26 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解差变压器式传感器的工作原理 掌握电感式传感器的工作原理、分类 重点、难点 重点： 电感式传感器的工作原理、分类 难点： 差变压器式传感器的工作原理 教学设计 概述 电感式传感器的工作、分类、差分变压器式传感器的工作原理 板 书 设 计 差分变压器式传感器 一、电感式传感器简述 二、差分变压器式传感器工作原理 产生零点残余电压的主要原因 减小零点残余电压的方法通常有： 教后 自我评价 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 气敏电阻传感器的作用是什么？ 2、 湿敏电阻传感器的作用是什么？ 新课启发 前面我们所学习的传感器都是电阻式传感器，在电工的学习中我们知道用电器中除了电阻外还有电感和电容，今天我们就来学习关于电感的传感器形式。 新课讲授 差分变压器式传感器 电感式传感器是利用线圈的自感、互感或阻抗的变化来实现非电量检测的一种装置。 差分变压器式传感器就是一种电感式传感器，它是根据互感的变化来感知被检测量的。 一、电感式传感器简述 优点：结构简单、分辨率好和测量精度高 缺点：响应较慢，不宜作快速动态测量 测量范围：测位移、压力、振动等参数 分类：自感式、互感式、涡流式三类 自感：是把被测量转为线圈的自感变化 互感：是把被测量转换为线圈的互感变化 涡流式：是把被测量转换为线圈的阻抗变化 差分变压器式传感器属于：互感式传感器 二、差分变压器式传感器工作原理 差分变压器的结构分析，结合书本P28图2-22、23进行分析。 组成：线框、铁心 在线框上绕一组初级线圈作输入线圈、在同一线框上另绕两组完全对称的次级线圈作输出线圈，它们反向串联组成差分输出形式 在输入电压Ui时推导出输出电压为 ——励磁电源角频率 ——线圈互感的增量 I1 ——励磁电流 线圈互感的增量 与衔铁位移量x基本成正比关系，所以输出电压的有效值为： K是差分变压器的灵敏度，它是与差分变压器的结构及材料有关。 零点残余电压——（对照图找出零点残余电压） 产生零点残余电压的主要原因 1、差分电感两个线圈的电气参数、几何尺寸或磁路参数不完全对称。 2、存在寄生参数，如线圈间的寄生电容、引线与外壳的分布电容 3、 电源电压含有高次谐波 4、 磁路的磁化曲线存在非线性 减小零点残余电压的方法通常有： 1、提高线框和线圈的对称性；2、减少电源中谐波成分；3、正确选择磁路材料，同时适当减少线圈的励磁电流； 4、在线圈上并联阻容移相网络补偿相位误差5、采用相敏检波电路。 了解差分变压器式传感器 分析电感式传感器 差分变压器式传感器的结构 分析零点残余电压出现的原因及减小影响的方法 小结与作业 小结 本次课我们主要和大家分析了差分变压器式传感器的工作原理，并分析了差分变压器式传感器的工作特点，对其进行了初步分析。 作业 P80 6 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 差分变压器式传感器2 课 型 新授课 授课日期 2007、9、 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解差分变压器式传感器的基本特性 理解差分变压器式传感器的测量转换电路 重点、难点 重点： 差分变压器式传感器的基本特性 难点： 差分变压器式传感器的测量转换电路 教学设计 概述 差分变压器式传感器基本特性、测量转换电路、应用 板 书 设 计 三、基本特性 1、灵敏度 2、线性范围 四、测量转换电路 五、差分变压器式传感器的应用 教后 自我评价 教学过程 教学心得 复习旧知 1、 什么叫电感式传感器？ 2、 电感式传感器分为哪几类？ 新课启发 前面我们分析了差分变压器式传感器的工作原理，对其工作有了一定的认识与理解，接下来我们就差分变压器的基本特性等进行讨论。 新课讲授 三、基本特性 1、灵敏度 定义：指差分变压器在单位电压励磁下，铁心移动一单位距离时的输出电压，以mV/(mm·V)表示。 影响灵敏度的因素有： （1）电源电压和频率 （2）差分变压器一、二次线圈的匝数比 （3）衔铁直径与长度、材料质量 （4）环境温度 （5）负载电阻等 2、线性范围 理想的差分变压器输出电压应与衔铁位移成线性关系，实际上由于衔铁的直径、长度、材质和线圈骨架的形状、大小的不同等均对线性有直接影响。 四、测量转换电路 差分变压器的电压是交流电压，它与衔铁位移成正比，其输出电压如用交流电压表来测量同样无法判别衔铁移动方向。 最常用的是测量转换电路是比较简单的差分整流电路。差分变压器两个线圈电压分别整流后，以它们的差值作为输出，这样，二次线圈电压的相位和零点残余电压都不必考虑。 图2-25a、b用于连接低阻抗负载的场合，是电流输出型 图2-25c、d用于连接高阻抗负载的场合，是电压输出型。 根据图2-25差分整流电路进行分析差分变压器式传感器测量转换电路的工作原理及工作过程。 五、差分变压器式传感器的应用 图2-26为YST—1型差分压力变送器结构及电路图。其示意图如图2-26a所示 结合图进行分析差分变压器式传感器在压力变送的应用使学生能够认识到其应用，了解其应用的特点。 了解灵敏度的概念及其影响因素 影响因素 分析测量转换电路，是本节课的难点所在 认识差分变压器的应用 小结与作业 小结 本次课我们主要学习了，差分变压器式传感器的基本特性、测量转换电路、差分变压器式传感器的应用，希望同学能够加强相关知识的认识与理解。 作业 P80 8 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 复习 课 型 新授课 授课日期 2007、10、8 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 促进学生的认识与理解，通过复习使学生的知识进一步的掌握 重点、难点 重点： 促进学生的认识与理解 难点： 使学生的知识进一步的掌握 教学设计 概述 重点分析、提醒学生注意、引导学生复习 板 书 设 计 传感器的基本概念 作用与分类 定义与基本特性 传感器的基本误差 弹性敏感元件 常用传感器及测量转换电路 电阻应变式传感器、热电阻传感器 气敏、湿敏电阻传感器、差分变压器工传感器 教后 自我评价 通过本次课的教学使学生对前面所学知识有了进一步的认识与理解，促进了学生对相关知识的掌握，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 复习旧知 差分变压器式传感器相关内容 新课启发 通过前面一阶段的学习我们已经分析了差分变压器式电阻传感器的工作原理和应用，接下来我们就前面所学的知识和大家一起复习一下，以便我们更好地学习，及时调整学习方法。 新课讲授 一、传感器的地位 二、传感器的作用 三、传感器的分类 5、 按工作原理分类 6、 按被测量性质分类 7、 按输出量种类分类 按传感器的信号处理方法分类 四、传感器的定义与组成 五、传感器的的特性 1、精度 2、稳定性 3、输入输出特性 4、分辨率与分辨力 六、仪表精度与测量精度 七、弹性敏感元件的基本特性 八、弹性敏感元件的形式及应用范围 电阻应变式传感器 九、应变效应 十、应变片的种类、结构与粘贴 十一、测量转换电路 十二、温度补偿 1、补偿块补偿法 2、桥路自补偿法 十三、电阻应变式传感器的应用 1、力和扭矩传感器 2、压力传感器 3、 加速度传感器 热电阻传感器 十四、热电阻 十五、热敏电阻 十六、热电阻传感器的应用 3、 金属热电阻传感器的应用 半导体热电阻传感器 小结与作业 小结 本次课我们主要和大家将前面所学的知识点进行了复习希望大家能抓紧时间进行复习，加强记忆，巩固提高。 作业 补充 返回 仪征工业学校 教 案 教学单元序号： 课 题 测试 课 型 新授课 授课日期 2007、10、8 授课时数 2课时 授课班级 04汽、机（2） 授课地点 北401 教学目标 了解学生的掌握情况针对性进行教学促使学生能有进一步的认识与掌握 重点、难点 重点： 了解学生的掌握情况，组织教学 难点： 促使学生能有进一步的提高 教学设计 概述 做练习 板 书 设 计 做练习 教后 自我评价 通过本次课的教学了解了学生的掌握情况，整体来说学生的掌握并不理想，存在很大的缺陷，需要加强，与本课程的客观性有一定的联系，了解了学生的学习情况，达到了教学的目的。 教学过程 教学心得 新课讲授 一、填空题（1'×30=30'） 1、传感器按原理可以分为参量传感器、发电传感器、脉冲传感器及特殊传感器；按被测量性质可分为机械量传感器、热工量传感器、成分传感器、状态量传感器、探伤传感器；按输出量种类可分为模拟式传感器、数字式传感器。 2、传感器通常由敏感元件、传感元件、测量转换电路组成。 3、误差按表示方法可分为：绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分为 系统误差、随机误差、粗大误差。 4、物体因外力作用而改变原来的尺寸或形状称为变形，如果在外力去掉后能完全恢复原来的尺寸和形状，则称为弹性变形、，具有这类特性的物体称为弹性元件。 5、弹性敏感元件的基本特性包括：刚度、灵敏度、弹性滞后和弹性后效。 6、电阻应变式传感器是一种电阻传感器，它主要由弹性敏感元件或试件、电阻应变片和测量转换电路组成。 7、气敏电阻传感器是一种能把气体成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器。 8、电感式传感器可分为自感式、互感式、涡流式三类。 9、从差分变压器式传感器的结构上可知，其主要由 线 框 和 铁 心组成。 二、判断题（2'×5=10'） 1、按传感器的信号处理方法传感器分为直接传感器、差分传感器和补偿传感器。（ 对） 2、 分辨率是用来表示仪表或装置能够检测被测量的最小量的性能指标，而分辨力则不是。 （ 错 ） 3、误差按测量随时间变化的速度分为静态误差和动态误差，而按使用条件又可分为基本误差和附加误差。 (对） 4、在实际的应用中，应变能导致应变片电阻变化，而温度变化将不会导致应变片电阻值的变化。（ 错 ） 5、热电阻传感器主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来测量温度的。（ 对 ） 三、名词解释（2'×5=10'） 1、 传感器：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成有用输出信号的器件或装置。 2、 线性度：指传感器输出—输入的实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差与输出量程范围之比 3、 灵敏度：指传感器在稳定标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。 4、 真值：被测量本身所具有的真正 5、 标称值：测量器具上所标出来的数值 四、问答题（10'×2=20'） 1、差分电感传感器产生零点残余电压的主要原因有哪些？减小或消除零点残余电压的方法有哪些？ 答：