傳感器與檢測技術(shù)電子教案

1、.教 案授課專業(yè)： 電子信息 授課班級： 11級電子1、2 11級電氣1、2班 11級智能電子1、2班課程名稱： 傳感器與檢測技術(shù) 授課教師： 東莞職業(yè)技術(shù)學院電子工程系2011- 2012 學年第 二 學期課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(二)周次1（1）課題名稱項目1 傳感器誤差與特性分析 任務1 檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期9月4日9月 5日9月5日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標掌握傳感器與檢測技術(shù)的應用;傳感器的概念;測量的概念、方法、分類；測量結(jié)果的統(tǒng)計；

2、誤差的分類教學重點傳感器的概念及應用范疇；誤差分類教學難點誤差分類及產(chǎn)生原因教學資源ppt課件作業(yè)1-1、1-2、1-6、1-7、1-8時間分配教學內(nèi)容教學方法15分鐘63分鐘10分鐘2分鐘導入傳感器與檢測技術(shù)課程介紹教材：傳感器與自動檢測?；哿嶂骶巺⒖冀滩模鹤詣訖z測與轉(zhuǎn)換技術(shù)梁森等、傳感器技術(shù)基礎與應用實訓徐軍等計劃學時：56學時（4學時/周，14周，實驗16學時）學分：3分專業(yè)必修課教學中的考核檢測技術(shù)的應用本課程的內(nèi)容基本要求學習方法新課講授項目1 傳感器誤差與特性分析任務1 檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理1.1.1 測量與測量方法 1.檢測2.測量方法(1)電測法和非電測法(2)直接測量和間接測量

3、(3)靜態(tài)測量和動態(tài)測量(4)接觸性測量和非接觸性測量(5)模擬式測量和數(shù)字式測量1.1.2 測量誤差及其表示方法測量誤差：測量值與其真值之間的差值例：某溫度計的量程范圍為0-500c，校驗時該表的最大絕對誤差為6c，試確定其精度等級？查表1.1，精度等級應定為1.5級小結(jié)作業(yè)1-1、1-2演示法講授法練習法教學后記傳感器與檢測技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應用實例可激發(fā)學生對該門課的學習興趣和認識。課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次1（2）課題名稱任務1 檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)整理授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期9月6日9月 7日9月7日授課類型理論

4、授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標掌握傳感器的組成及其分類；傳感器的指標；傳感器的選用教學重點傳感器的組成及分類；傳感器的靜態(tài)指標教學難點傳感器的動態(tài)指標教學資源ppt課件作業(yè)1-4、1-5時間分配教學內(nèi)容教學方法10分鐘68分鐘10分鐘2分鐘導入知識回顧本次課要求新課講授任務1：現(xiàn)有0.5級的0300c和1.0級0100c的兩個溫度計，欲測量80c的溫度，試問選用哪一個溫度計好？為什么？在選用儀器時應考慮哪些方面？實施：0.5級的0300c的溫度計測量時可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為：用其測量80c可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差為：1.0級的0100c的溫度計測量

5、時可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為：用其測量80c可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差為：結(jié)論：選用1.0級的0100c的溫度計較好。選用儀器時，不能單純追求精度，而是要兼顧精度和量程1.1.3 測量誤差的分類及來源1.系統(tǒng)誤差2.隨機誤差3.粗大誤差（疏忽誤差、過失誤差)4.緩變誤差任務與實施小結(jié)傳感器與檢測技術(shù)的應用測量的方法測量誤差及表示方法測量誤差分類及來源作業(yè)1-6、1-7、1-8討論法講授法演示法教學后記課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次2（1）課題名稱任務2 傳感器特性分析與傳感器選用授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期9月11日9月 12

6、日9月12日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標掌握傳感器的組成及其分類；傳感器的指標；傳感器的選用教學重點傳感器的組成及分類；傳感器的靜態(tài)指標教學難點傳感器的動態(tài)指標教學資源ppt課件作業(yè)1-4、1-5時間分配教學內(nèi)容教學方法10分鐘68分鐘10分鐘2分鐘導入知識回顧本次課要求新課講授1.2.1 傳感器的組成及其分類1.2.2 傳感器的靜態(tài)特性與指標傳感器的靜態(tài)特性指標1.精密度、準確度和精確度2.穩(wěn)定性3.靈敏度4.線性度（非線性誤差）5.遲滯6.可靠性1.2.3 傳感器的動態(tài)特性與指標1.動態(tài)特性2.傳感器的階躍響應3.傳感器的頻率響應1.

7、2.4 傳感器的標定小結(jié)傳感器的組成及分類傳感器的靜態(tài)特性及指標傳感器的動態(tài)特性及指標傳感器的標定作業(yè)1-4、1-5討論法講授法演示法教學后記課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次2（2）課題名稱項目2溫度測量 任務1 熱電偶傳感器測量溫度授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期9月13日9月 14日9月14日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標能熟練使用熱電偶傳感器進行溫度測量教學重點掌握熱電偶的工作原理、常用的兩個基本定律；熱電偶溫度補償原理及常用的補償方法教學難點熱電偶常用的兩個基本定律；溫

8、度補償原理教學資源ppt課件作業(yè)2-1、2-2、2-3時間分配教學內(nèi)容教學方法5分鐘73分鐘10分鐘2分鐘導入測量溫度的傳感器的種類，本次課程要求。新課講授項目2 溫度測量任務1 熱電偶傳感器測量溫度 2.1.1 熱電偶工作原理熱電偶溫度傳感器將被測溫度轉(zhuǎn)化為mv級熱電動勢信號輸出，屬于自發(fā)電型傳感器，測溫范圍為-2701800。測溫時需將熱電偶通過連接導線與顯示儀表相連接組成測溫系統(tǒng)，實現(xiàn)遠距離溫度自動測量、顯示、記錄、報警和控制等，圖2.1所示的溫度檢測系統(tǒng)應用非常廣泛。圖2.2 熱電偶回路圖2.1 熱電偶測溫系統(tǒng)示意圖 1熱電效應 將兩種不同的導體或半導體兩端相接組成閉合回路，如圖2.2

9、所示，當兩個接點分別置于不同溫度t、t0（t t0）中時，回路中就會產(chǎn)生一個熱電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。兩種導體稱為熱電極，所組成的回路稱為熱電偶，熱電偶的兩個工作端分別稱為熱端和冷端。熱電偶回路產(chǎn)生的熱電動勢由接觸電動勢和溫差電動勢兩部分組成（1）接觸電動勢 當a、b兩種不同導體接觸時，由于兩者電子密度不同（設nanb），從a擴散到b的電子數(shù)要比從b擴散到a的電子數(shù)多，于是在a、b接觸面上形成了一個由a到b的靜電場。該靜電場的作用一方面阻礙了a導體電子的擴散運動，同時對b導體電子的擴散運動起促進作用，最后達到動態(tài)平衡狀態(tài)。這時a、b接觸面所形成的電位差稱為接觸電動勢，其大小分別用eab(

10、t)、eab(t0)表示。 接觸電動勢的大小與接點處溫度高低和導體的電子密度有關。溫度越高，接觸電動勢越大；兩種導體電子密度的比值越大，接觸電動勢越大。（2）溫差電動勢 將一根導體的兩端分別置于不同的溫度t、t0（t t0）中時，由于導體熱端的自由電子具有較大的動能，使得從熱端擴散到冷端的電子數(shù)比從冷端擴散到熱端的多，于是在導體兩端便產(chǎn)生了一個由熱端指向冷端的靜電場。與接觸電勢形成原理相同，在導體兩端產(chǎn)生了溫差電動勢，分別用ea(t，t0)、eb(t，t0)表示。 溫差電動勢的大小與導體的電子密度及兩端溫度有關。2熱電偶回路總熱電動勢 熱電偶回路的總熱電動勢包括兩個接觸電動勢和兩個溫差電動勢，

11、即 eab(t，t0)=eab(t)eab(t0)ea(t，t0)+eb(t，t0) （2.1） 由于熱電偶的接觸電動勢遠遠大于溫差電動勢，且t t0，所以總熱電動勢的方向取決于eab(t)，故式（2.1）可以寫為 eab(t，t0)=eab(t)-eab(t0) （2.2）小結(jié)熱電偶的熱電效應布置作業(yè)2-1講授演示教學后記熱電偶基本定律的應用較難和抽象，結(jié)合實驗可增強學生對其的理解。課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次3（1）課題名稱項目2溫度測量 任務1 熱電偶傳感器測量溫度授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期9月18日9月 19日9

12、月19日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標能熟練使用熱電偶傳感器進行溫度測量教學重點掌握熱電偶常用的兩個基本定律；熱電偶溫度補償原理及常用的補償方法教學難點熱電偶常用的兩個基本定律；溫度補償原理教學資源ppt課件作業(yè)2-1、2-2、2-3時間分配教學內(nèi)容教學方法5分鐘73分鐘10分鐘2分鐘導入測量溫度的傳感器的種類，本次課程要求。新課講授2.1.2 熱電偶的基本定律1中間導體定律2中間溫度定律2.1.3 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類1熱電偶材料2熱電偶結(jié)構(gòu)2.1.4 熱電偶的冷端補償1補償導線法2計算修正法3顯示儀表機械零位調(diào)整法4補償電橋法5冰浴

13、法任務與實施小結(jié)熱電偶的熱電效應中間導體定律中間溫度定律熱電偶的冷端補償布置作業(yè)2-2、2-3講授演示教學后記熱電偶基本定律的應用較難和抽象，結(jié)合實驗可增強學生對其的理解。課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次3（2）課題名稱實驗1 熱電偶的冷端溫度補償授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期9月20日9月 21日9月21日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點傳感器實驗室教學目標 掌握熱電偶測溫原理，理解熱電偶冷端溫度補償?shù)囊饬x及措施教學重點 電橋法冷端溫度補償原理教學難點電橋法冷端溫度補償原理教學資源 k、e型熱電偶、溫度傳感器實訓模塊等作業(yè)實驗報

14、告時間分配教學內(nèi)容教學方法5分鐘10分鐘73分鐘2分鐘實驗目的掌握熱電偶測溫原理及冷端溫度補償?shù)囊饬x和措施實驗原理熱電偶的冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ校河嬎阈拚ā⒀a償導線法、顯示儀表機械零位調(diào)整法、補償電橋法和冰浴法。電橋自動補償法是在熱電偶和測溫儀表之間接入一個直流電橋，稱冷端溫度補償器，如圖1所示，補償電橋在0時達到平衡（或20平衡）。當熱電偶自由端溫度升高時，熱電偶回路電勢下降，由于補償器中，呈負溫度系數(shù)，其正向壓降隨溫度升高而下降，促使上升，其值正好補償熱電偶因自由端溫度升高而降低的電勢，達到補償目的。實驗方法及步驟1.選擇智能調(diào)節(jié)儀的控制對象為溫度，將溫度傳感器pt100接入“pt100輸

15、入”（同色的兩根接線端接藍色插座，另一根接黑色插座），打開實訓臺總電源。并記下此時的實訓室溫度。2.將溫度源溫度控制在50，在另一個溫度傳感器插孔中插入k型熱電偶。3.將直流穩(wěn)壓電源接入溫度傳感器實訓模塊中。溫度傳感器實訓模塊的輸出接主控臺直流電壓表。將溫度傳感器模塊上差動放大器的輸入端短接，調(diào)節(jié)到最大位置，再調(diào)節(jié)電位器使直流電壓表顯示為零。4.拿掉短路導線，按圖2接線，并將k型熱電偶的兩個引線分別接入模塊ab兩端（紅接a，藍接b）；調(diào)節(jié)使溫度傳感器輸出電壓值為（為差動放大器的放大倍數(shù)，為型熱電偶50時對應輸出的電勢）。5.改變溫度源的溫度，每隔5記下的輸出值，直到溫度升至120，并將實驗結(jié)果

16、填入下表中。實驗數(shù)據(jù)記錄表實驗設備智能調(diào)節(jié)儀、pt100、k型熱電偶、溫度源、溫度傳感器實訓模塊實驗報告要求根據(jù)上表的實驗數(shù)據(jù)，作出曲線，并與分度表進行比較，分析電橋自動補償法的補償效果。教學后記 課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次4（1）課題名稱項目2溫度測量 任務2 熱電阻傳感器測量溫度授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期9月25日9月 26日9月26日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標能熟練使用熱電阻傳感器進行溫度測量教學重點掌握常用鉑、銅熱電阻的特性和熱電阻傳感器的三線制接法熟悉

17、半導體熱敏電阻的特性及典型應用教學難點鉑、銅熱電阻的特性和熱電阻傳感器的三線制接法教學資源ppt課件作業(yè)3-4、3-5、3-6時間分配教學內(nèi)容教學方法10分鐘68分鐘10分鐘2分鐘導入知識回顧：熱電偶構(gòu)成原理、基本定律、冷端溫度補償。新課講授項目2 溫度測量任務2 熱電阻傳感器測量溫度 知識鏈接利用導體或半導體的電阻值隨溫度的變化而變化的特性來測量溫度的感溫元件叫熱電阻。測量范圍：-200500范圍。擴展到15k（-273.15） 的超低溫領域，在10001200溫度范圍內(nèi)也有足夠好的特性。2.2.1 金屬熱電阻1、鉑熱電阻2、銅熱電阻3、其他熱電阻（1）銦電阻；（2）錳電阻2.2.2 半導體

18、熱敏電阻1、ntc熱敏電阻2、ptc熱敏電阻3、熱敏電阻的結(jié)構(gòu)外形與符號【任務】 將現(xiàn)場熱電阻測量的溫度信號引到控制室，你會采用哪種方案？為什么？熱電阻怎樣校驗？溫度傳感器安裝使用時應注意哪些問題？【實施方案】 通常熱電阻安裝的位置與測試儀表之間有一定距離，且連接長導線的電阻在環(huán)境溫度變化時也要發(fā)生變化。按圖2.12（a）所示接線，現(xiàn)場的熱電阻采用二線制，導線電阻與熱電阻rt串聯(lián)后作為測量電橋的一個橋臂，會造成較大的測量誤差。為克服此種誤差，熱電阻連接時可采用三線制或四線制，見圖2.12（b）和（c）小結(jié)熱電阻傳感器測溫原理熱電阻結(jié)構(gòu)及分類熱電阻傳感器測溫轉(zhuǎn)換電路及特點作業(yè)2-3、2-4、2-

19、5討論法講授法演示法教學后記熱電阻傳感器測溫電路的四線制接線為難點，學生理解較難。課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次4（2）課題名稱實驗2 鉑電阻溫度特性測試授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期9月27日9月 28日9月28日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點傳感器實驗室教學目標 測試鉑電阻溫度特性教學重點 金屬鉑電阻溫度特性的測試教學難點 無教學資源 傳感器系統(tǒng)綜合實訓裝置作業(yè)實驗報告時間分配教學內(nèi)容教學方法5分鐘73分鐘2分鐘實驗目的加深對熱電阻傳感器原理特性的理解；測試金屬鉑電阻的溫度特性。實驗原理直流電橋法測量熱電阻溫度特性直流平衡

20、電橋（惠斯通電橋）的電路如圖1所示，圖1把四個電阻r1,r2,r3,rt連成一個四邊形回路abcd,每條邊稱作電橋的一個“橋臂”在四邊形的一組對角接點a、c之間連入直流電源e，在另一組對角接點b、d之間連入平衡指示儀表，b、d兩點的對角線形成一條“橋路”，它的作用是將橋路兩個端點電位進行比較，當b、d兩點電位相等時，橋路中無電流通過，指示器示值為零，電橋達到平衡。指示器指零，有uab=uad,ubc=udc,電橋平衡，電流ig=0,流過電阻r1、r3的電流相等，即i1=i3,同理i2=irt, 因此 （1）若，則有：2.pt100鉑電阻溫度傳感器pt100鉑電阻是一種利用鉑金屬導體電阻隨溫度變

21、化的特性制成的溫度傳感器。鉑的物理、化學性能極穩(wěn)定，抗氧化能力強，復制性好，易工業(yè)化生產(chǎn)，電阻率較高。因此鉑電阻大多用于工業(yè)檢測中的精密測溫和溫度標準。缺點是高質(zhì)量的鉑電阻（高級別）價格十分昂貴，溫度系數(shù)偏小，受磁場影響較大。按iec標準，鉑電阻的測溫范圍為-200650。百度電阻比w（100）=1.3850時ro為100或10時。稱為pt100鉑電阻或pt10鉑電阻。其允許的不確定度a級為：（0.15+0.002|t|）。b級為：（0.3+0.005|t|）。鉑電阻的阻值與溫度之間的關系,當溫度t在-2000之間時，其關系式為： （2）當溫度在0650之間時關系式為： （3）（3）、（4）式

22、中rt、r0分別為鉑電阻在溫度t、0時的電阻值，a,b,c為溫度系數(shù)，對于常用的工業(yè)鉑電阻：在0100范圍內(nèi)rt的表達式可近似線性為： （4）（5）式中a1溫度系數(shù)，近似為3.8510/，pt100鉑電阻的阻值， 其0時 rt =100;而100時rt =138.5。實驗方法及步驟插上橋路電源（+2v），將控溫傳感器pt100鉑電阻(a級)，插入干井爐中心井，另一只待測試的pt100鉑電阻插入另一井，從室溫起開始測試，然后開啟加熱器，每隔5控溫系統(tǒng)設置一次，控溫穩(wěn)定2min后，調(diào)整電阻箱r3使輸出電壓為零，電橋平衡，則按式（1）測量、計算待測pt100鉑電阻的阻值（r1,r2用金屬膜精密電阻,

23、r3用精密電阻箱）。實驗數(shù)據(jù)表序號123456t（）室溫3035404550rx（）30rt（）50將測量數(shù)據(jù)用最小二乘法直線擬合，求出結(jié)果。溫度系數(shù)a= ，相關系數(shù)r= 實驗設備溫度傳感器溫度特性實驗儀一臺十進制電阻箱一個作業(yè)布置實驗報告講授演示教學后記課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次5（1）課題名稱項目2 溫度測量 任務3 紅外傳感器測量溫度授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期10月2日10月 3日10月3日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標認識紅外傳感器教學重點掌握紅外傳感器測量

24、溫度的原理，紅外傳感器的種類；掌握熱釋電型熱探測器的構(gòu)成原理教學難點紅外傳感器測溫電路教學資源ppt課件作業(yè)紅外探測器的種類及相應測溫原理時間分配教學內(nèi)容教學方法10分鐘68分鐘10分鐘2分鐘導入知識回顧：熱電阻傳感器測溫原理及其測量電路。新知識講授項目2 溫度測量任務3 紅外傳感器測量溫度知識鏈接紅外技術(shù)是在近幾十年中發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，已在科技、國防、醫(yī)學、建筑、氣象、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領域獲得了廣泛的應用。紅外傳感器按其應用可分為以下幾個方面： 紅外輻射計用于輻射和光譜輻射測量 搜索和跟蹤系統(tǒng)用于搜索和跟蹤紅外目標，確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤 熱成像系統(tǒng)可產(chǎn)生整個目標紅外輻射的分布

25、圖像，如紅外圖像儀、多光譜掃描儀等 紅外測距和通信系統(tǒng) 混合系統(tǒng)是指以上各系統(tǒng)中的兩個或多個的組合用紅外線作為檢測媒介來測量某些非電量，具有以下幾方面的優(yōu)越性： 可晝夜測量。紅外線（指中、遠紅外線）不受周圍可見光的影響，所以可在晝夜進行測量 不必設光源。由于待測對象發(fā)射出紅外線，所以不必設置光源 適用于遙感技術(shù)。大氣對某些波長的紅外線吸收非常少，所以適用于遙感技術(shù)2.3.1 紅外輻射紅外輻射俗稱紅外線，是一種不可見光。是位于可見光中紅色光線以外的光線，被稱為紅外線。波長范圍大致為0.761000mm，紅外線在電磁波譜中的位置如圖所示。工程上把紅外線所占據(jù)的波段分為近紅外、中紅外、遠紅外和極遠紅

26、外四部分 2.3.2 紅外探測器（紅外傳感器）1、熱探測器2、光子探測器光子探測器利用入射紅外輻射的光子流與探測器材料中電子的相互作用，改變電子的能量狀態(tài)，引起各種電學現(xiàn)象（這一過程也稱為光子效應）。通過測量材料電子性質(zhì)的變化，可以知道紅外輻射的強弱。【任務】 在溫度實際測量中，2000以下高溫區(qū)域一般采用熱電偶測量。鎢錸熱電偶作為一種超高溫熱電偶，其測溫上限也只有2100。因此，對于2000以上的高溫區(qū)域，比如達到5500時，已無法用常規(guī)的溫度傳感器來檢測，必須采用一種新型的測量方法來實現(xiàn)高溫測量【實施方案】 任何物體在0k以上都能產(chǎn)生熱輻射。溫度較低時，輻射的是不可見的紅外光，隨著溫度的升

27、高，波長短的光開始豐富起來。溫度升高到500時，開始輻射一部分暗紅色的光。從5001500，輻射光顏色逐漸從紅色橙色黃色藍色白色。也就是說，在1500時的熱輻射中已包含了從幾十mm至0.4mm甚至更短波長的連續(xù)光譜。如果溫度再升高，比如達到5500時，輻射光譜的上限已超過藍色、紫色，進入紫外線區(qū)域。因此測量光的顏色以及輻射強度，可粗略判定物體的溫度。特別是在高溫（2000以上）區(qū)域，高溫測量多依靠輻射原理的溫度計。小結(jié)紅外輻射及其應用紅外探測器種類及其測溫原理作業(yè)布置紅外探測器種類及其測溫原理討論法講授法演示法教學后記內(nèi)容較抽象，不太易于學生理解，注意研究該部分內(nèi)容采用新的教學手段，可嘗試使用

28、教學錄像片。課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次5（2）課題名稱項目3 壓力測量 任務1電阻應變式傳感器測量壓力授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期10月4日10月 5日10月5日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標能利用電阻應變式傳感器實現(xiàn)壓力、物料、液位等信號的檢測教學重點掌握電阻應變式傳感器的結(jié)構(gòu)、測量電路和工作原理理解應變片的溫度補償原理和措施教學難點測量電路和工作原理教學資源ppt課件作業(yè)3-1、3-2、3-5時間分配教學內(nèi)容教學方法5分鐘73分鐘10分鐘2分鐘導入溫度測量傳感器的

29、種類及其相應原理新課講授項目3 壓力測量任務1 電阻應變式傳感器測量壓力知識鏈接電阻式傳感器的基本原理被測量的變化-轉(zhuǎn)換電路（直流電橋）-3.1.1 電阻應變片的種類與結(jié)構(gòu)1、絲式應變片2、箔式應變片 3、薄膜應變片3.1.2 電阻的應變效應1、應變效應2、彈性敏感原件（1）柱式彈性原件（2）薄壁圓筒（3）懸臂梁3.1.3 測量電路1、直流電橋工作原理小結(jié)電阻應變效應測力原理電阻應變片測量電路布置作業(yè)3-1引導法講授法演示法教學后記學生基礎掌握不夠扎實，直流電橋電路不能獨立進行分析課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次6（1）課題名稱項目3 壓力測量 任務1電阻應變式傳感

30、器測量壓力授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期10月9日10月 10日10月10日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標能利用電阻應變式傳感器實現(xiàn)壓力、物料、液位等信號的檢測教學重點掌握電阻應變式傳感器的結(jié)構(gòu)、測量電路和工作原理理解應變片的溫度補償原理和措施教學難點測量電路和工作原理教學資源ppt課件作業(yè)3-1、3-2、3-5時間分配教學內(nèi)容教學方法5分鐘73分鐘10分鐘2分鐘導入溫度測量傳感器的種類及其相應原理新課講授項目3 壓力測量任務1 電阻應變式傳感器測量壓力知識鏈接電阻式傳感器的基本原理被測量的變化-轉(zhuǎn)換電

31、路（直流電橋）-3.1.3 測量電路2、電阻應變片測量電橋（1）應變片單臂工作直流電橋（2）應變片雙臂直流電橋（半橋）結(jié)論：相同條件下（供電電源和應變片型號不變）半橋差動輸出是單臂輸出的2倍。檢測的靈敏度提高一倍。3.1.4 應變片的溫度誤差及其補償1、溫度誤差（1）單絲自補償應變片（2）雙絲組合式自補償應變片（3）橋式電路補償3.1.5 電阻應變式傳感器的應用1、測量較大壓力【任務】 在生產(chǎn)過程中，需對動力管道設備進出口的氣體或液體的壓力、發(fā)動機內(nèi)部的壓力變化等進行測量，以實現(xiàn)自動控制及自動報警功能。要求選擇器件把壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，并完成信號處理，使最終輸出的電信號與壓力大小呈線性關系【

32、實施方案】1確定彈性元件2、確定測量用傳感器3、測量電路4、信號補償（1）溫度引起的誤差補償（2）線路傳輸引起的誤差補償5、壓力標定小結(jié)電阻應變效應測力原理電阻應變片測量電路應變片測力的溫度補償彈性敏感元件種類及應用采用電阻應變片測力任務實施的一般步驟布置作業(yè)3-2、3-5引導法講授法演示法教學后記學生基礎掌握不夠扎實，直流電橋電路不能獨立進行分析課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次6（2）課題名稱實驗3 金屬箔式應變片單臂電橋搭建授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期10月11日10月 12日10月12日授課類型實驗授課時數(shù)2授課地點傳感

33、器實驗室教學目標 掌握金屬箔式應變片的應變效應、單臂電橋工作原理和性能教學重點 應變片的應變效應測力原理教學難點 電橋的構(gòu)建及使用教學資源 應變傳感器實訓模塊作業(yè)實驗報告時間分配教學內(nèi)容教學方法5分鐘10分鐘73分鐘2分鐘實驗目的掌握金屬箔式應變片的應變效應、單臂電橋工作原理和性能實驗原理如圖1所示，四個金屬應變片分別貼在彈性體的上下兩側(cè)，彈性體受到壓力發(fā)生形變，應變片隨彈性體形變被拉伸或被壓縮。通過應變片的轉(zhuǎn)換和電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，可采用三種電橋：單臂電橋、雙臂電橋、全橋差動。以下采用單臂電橋完成轉(zhuǎn)換。如圖2所示，為固定電阻，與應變片一起構(gòu)成一個單臂電橋，其輸出電壓式中，為電

34、橋電源電壓，為固定電阻值，上式表明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為 實驗方法及步驟注意：加在應變傳感器上的壓力不應過大，以免造成應變傳感器的損壞。1.圖1所示的應變傳感器上的各應變片已分別接到應變傳感器模塊左上方的上，可用萬用表測量判別。2.從主控臺接入電源，檢查無誤后，合上主控臺電源開關，將差動放大器的輸入端短接，輸出端接顯示電壓表（選擇檔），調(diào)節(jié)電位器，使電壓表顯示為。的位置確定后不能改動。關閉主控臺電源。3.將應變式傳感器的其中一個應變電阻（如）接入電橋與構(gòu)成一個單臂直流電橋，見圖2，接好電橋調(diào)零電位器，使電壓表顯示為零。4.在應變傳感器托盤上放置一只砝碼，調(diào)節(jié)，改變差動放大器的增益，

35、使數(shù)顯電壓表顯示，讀取數(shù)顯表數(shù)值，保持不變，依次增加砝碼并讀取相應的數(shù)顯表值，直到砝碼加完，記錄實訓結(jié)果，填入下表中，關閉電源。實驗數(shù)據(jù)記錄表重量（）電壓（）實驗設備應變傳感器實訓模塊、托盤、砝碼、數(shù)顯電壓表、電源、電源、萬用表（自備）。實驗報告要求根據(jù)實驗數(shù)據(jù)記錄表，分別計算系統(tǒng)靈敏度和非線性誤差。講授演示教學后記課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次7（1）課題名稱項目3 壓力測量 任務2 電感式傳感器測量壓力(一)授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期10月16日10月 17日10月17日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一3

36、08、教四102、教一209教學目標能利用電感式傳感器實現(xiàn)氣體壓力、位移等信號的檢測教學重點掌握自感式、互感式傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理理解電感式傳感器差動結(jié)構(gòu)的優(yōu)點教學難點互感式傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理教學資源ppt課件作業(yè)3-6時間分配教學內(nèi)容教學方法10分鐘68分鐘10分鐘2分鐘導入知識回顧：電阻應變片測力原理。新知識講授項目3 壓力測量任務2 電感式傳感器測量壓力知識鏈接電感式傳感器的基本原理被測量的變化- -3.2.1 自感式傳感器1、基本變間隙自感式傳感器2、差動變間隙式傳感器3、螺管型電感式傳感器4、測量電路（1）交流變壓器式電橋（2）諧振調(diào)幅電路（3）諧振調(diào)頻電路3.2.2 互感式傳

37、感器1、螺線管式差動變壓器2、變間隙式差動變壓器傳感器小結(jié)電感傳感器測力原理及種類電感傳感器測量電路作業(yè)布置3-6討論法講授法演示法教學后記課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次7（2）課題名稱項目3 壓力測量 任務2 電感式傳感器測量壓力(二)授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期10月18日10月 19日10月19日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標能利用電感式傳感器實現(xiàn)氣體壓力、位移等信號的檢測教學重點掌握差動變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理掌握差動變壓器式傳感器測量電路的工作原理及特性教

38、學難點互感式傳感器的測量電路構(gòu)成原理及特性教學資源ppt課件作業(yè)對差動變壓器測量電路的要求？時間分配教學內(nèi)容教學方法10分鐘68分鐘10分鐘2分鐘導入知識回顧：電感傳感器測力原理，電感傳感器的種類；新課講授項目3 壓力測量任務2 電感式傳感器測量壓力(二)3.2.2 互感式傳感器3、測量電路（1）差動整流電路銜鐵在零位：銜鐵上移：銜鐵下移：（2）相敏檢波電路3.2.3 電感式傳感器的應用1、用自感式傳感器測量位移2、用變壓器式傳感器測量加速度3、用變壓器式傳感器測量壓力【任務】 在液體輸送管道中需要了解流動中液體的壓力。要求把液體壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，并對其轉(zhuǎn)換出的信號進行處理，使處理后輸出的

39、電信號與液體壓力呈一一對應關系?！緦崿F(xiàn)方案】 完成氣體壓力測量可按如下環(huán)節(jié)進行1確定彈性元件2確定測量用傳感器3確定測量電路小結(jié)對差動變壓器測力的轉(zhuǎn)換電路的要求；測量電路的種類及工作原理作業(yè)布置對差動變壓器測力轉(zhuǎn)換電路的要求？引導法講授法演示法教學后記書中的相敏檢波電路不能實現(xiàn)對位移的方向的測量課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次8（1）課題名稱期中考試授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期10月23日10月 24日10月24日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標無教學重點無教學難點無教學資源

40、ppt課件作業(yè)無時間分配教學內(nèi)容教學方法90分鐘期中考試1、欲測240v左右的電壓，要求測量示值相對誤差的絕對值不大于0.6%，問：若選用量程為250v電壓表，其精度應選哪一級？若選用量程為300v和500v的電壓表，其精度又應分別選哪一級？2、某壓力表精度為2.5級，量程為01.5mpa，測量結(jié)果顯示為0.70mpa，試求：1）可能出現(xiàn)的最大滿度相對誤差？2）可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為多少kpa？3）可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差？3、測量中一般采用什么來作為實際真值？寫出其計算公式？寫出標準誤差的定義式和近似公式（貝塞爾公式）？如何剔除壞值？寫出測量結(jié)果的通式？4、現(xiàn)有一只銅-康銅（t）熱電偶測

41、溫。其冷端溫度為20c，動圈顯示儀表（機械零位在0c）指示值為400c，則認為被測溫度為420c，是否正確？為什么？真實溫度為多少？5、如教材圖2-5所示，回答如下問題：1）寫出eab與熱電偶熱電勢ex與補償電橋輸出電壓uab的關系式；2）若電橋在冷端溫度為20c時平衡，則電橋輸出電壓uab為多少？3）若冷端溫度由20c變化到30c，若使eab的值依然為熱電偶冷端溫度為20c時所產(chǎn)生的熱電勢，則電橋的輸出電壓值應為多少mv？（該熱電偶分度號為k型）。6、熱電阻傳感器測溫采用哪種轉(zhuǎn)換電路？畫出工業(yè)上常用的三線制連接圖？7、電阻應變片式傳感器的測量電路為什么要采用直流電橋電路？寫出單臂橋、半橋差動

42、、全橋電路的輸出電壓和輸入電壓的關系式？（若初始條件為r1=r2=r3=r4=r，應變片都選擇相同型號），并畫出全橋工作電路。8、說明教材圖3.13中稱重式料位計是如何檢測出料位高度的？（寫出計算式即可）9、教材圖3.20中，寫出負載電阻rl上電壓與電橋輸出電壓的關系式，并說明應變片的靈敏度隨溫度升高而下降時，熱敏電阻如何進行補償？10、教材80頁5題，其它條件不變，（3）問中，求出受力的大?。?1、寫出螺線管式差動變壓器和變間隙式差動變壓器的輸出電壓和輸入電壓的關系表達式，并說明其相位和大小之間的關系。12、如教材圖3.32，回答如下問題：1）寫出輸出電壓uo與電壓u12、u34的關系式；2

43、）對應畫出差動變壓器銜鐵在平衡位置、上移、下移時電壓u12、u34 、uo的波形；3）該電路是否可以檢測出位移的大小和方向？13、如教材圖3.34，回答如下問題：1）若調(diào)節(jié)移相器使uo與u1同相，則差動變壓器（設為螺線管型）銜鐵如何移動，有u2與uo反相？2）寫出u2與uo反相時，uo處于正半周時的電流通路？3）寫出u2與uo反相時，uo處于正半周時負載端電壓的表達式？教學后記題量較大，大多數(shù)學生沒有答完，一般做到第12題課程名稱傳感器與檢測技術(shù)授課學期2011-2012(一)周次8（2）課題名稱項目4 流量測量：任務1 差壓式流量計測流量授課班級11電氣1、2班11智能電子1、2班11電子1、2班授課日期10月25日10月 26日10月26日授課類型理論授課時數(shù)2授課地點教二208、教一308、教四102、教一209教學目標掌握差壓式流量計的結(jié)構(gòu)、流量方程和安裝測試特點；教學重點差壓式流量計的結(jié)構(gòu)、流量方程教學難點差壓式