一 思維可視化概述()

1、酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息檢測與控制學(xué)習(xí)領(lǐng)域教案NO： 1班 級(jí)11機(jī)電2班；11電子信息周 次時(shí) 間節(jié) 次復(fù)習(xí)提問大家對傳感器在生活中的應(yīng)用有哪些了解？學(xué)習(xí)情境溫度的檢測課程內(nèi)容檢測技術(shù)與傳感器的認(rèn)知課時(shí)2學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握檢測技術(shù)的基本概念2.掌握檢測系統(tǒng)和傳感器的組成并了解各組成部分的作用3.了解檢測技術(shù)的作用、地位、發(fā)展方向及檢測系統(tǒng)的主要應(yīng)用主要內(nèi)容（*重點(diǎn)、難點(diǎn)）教學(xué)設(shè)計(jì)與組織重點(diǎn)：檢測系統(tǒng)和傳感器的組成及各組成部分的作用難點(diǎn)： 【教學(xué)設(shè)計(jì)】1.提問，引入新課2.講授新課3.難點(diǎn)突破：由傳感器的作用來講解檢測系統(tǒng)的組成4.課堂小結(jié)5.布置作業(yè)【教學(xué)組織】分析法、講授法、舉例法教學(xué)地點(diǎn)教學(xué)儀

2、器設(shè)備教學(xué)樓402；教學(xué)樓301教學(xué)及參考資料練習(xí)與習(xí)題傳感器與檢測技術(shù)學(xué)習(xí)情境一 溫度的檢測任務(wù)一：檢測技術(shù)與傳感器的認(rèn)知檢測技術(shù)作為信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等一起構(gòu)成了信息技術(shù)的完整學(xué)科。在人類進(jìn)入信息時(shí)代的今天，人們的一切社會(huì)活動(dòng)都是以信息獲取與信息轉(zhuǎn)換為中心，傳感器作為信息獲取與信息轉(zhuǎn)換的重要手段，是信息科學(xué)最前端的一個(gè)陣地，是實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)技術(shù)之一。沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以傳感器為核心的檢測系統(tǒng)就像神經(jīng)和感官一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有利工具。一、傳感器與檢測技術(shù)的作用和地位（一）檢測

3、系統(tǒng)與人體系統(tǒng)的對比傳感器是系統(tǒng)對外獵取信息的窗口。（二）檢測技術(shù)的應(yīng)用1.檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用（1）在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位等。（2）離線檢測：零件參數(shù)、尺寸與形位公差、品質(zhì)參數(shù)等。2.檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用（1）汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)：對發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等。（3）底盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等，如車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫等。（4）車身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等，如溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速

4、度、車速、測距、圖象等。3.檢測技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用（1）家用電器：空調(diào)、冰箱、電飯煲、可視對講、可視電話、數(shù)碼相機(jī)及數(shù)碼攝像機(jī)的自動(dòng)對焦等。（2）辦公商務(wù)：掃描儀等。（3）醫(yī)療衛(wèi)生：數(shù)字體溫計(jì)、電子血壓計(jì)、血糖測試儀等。二、基本概念（一）測量測量是指將被測量（未知量）與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量通過專門的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行比較，從而獲得被測量是標(biāo)準(zhǔn)量的多少倍的過程。（二）檢驗(yàn)檢驗(yàn)只需分辨出參數(shù)量值所歸屬的某一范圍帶，以此判別被測參數(shù)是否合格或者現(xiàn)象是否存在。（三）計(jì)量計(jì)量也是一種測量，一般指用精度更高的標(biāo)準(zhǔn)量具、器具或標(biāo)準(zhǔn)儀器對送檢品的鑒定測量。（四）檢測檢測是人們?yōu)榱藢Ρ粶y對象所包含的信息進(jìn)行定性的了解

5、和定量的掌握所采取的一系列技術(shù)措施，是更為廣泛的測量。（五）檢測技術(shù)檢測技術(shù)是對生產(chǎn)過程和運(yùn)動(dòng)對象實(shí)施定性檢查和定量測量的技術(shù)。（六）自動(dòng)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)自動(dòng)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)是能夠自動(dòng)的完成整個(gè)檢測處理過程的技術(shù)。三、檢測系統(tǒng)簡介（一）檢測系統(tǒng)的組成1.檢測系統(tǒng)的組成2.檢測系統(tǒng)的組成及功能傳感器：完成信息的獲取。測量電路：轉(zhuǎn)換。輸出單元：顯示和處理。（二）傳感器1.定義能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。其定義包含四層含義：測量裝置：完成信息的獲取任務(wù)。輸入量：是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；輸出量：是某種，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示的物理量，

6、可以是氣、光、電量，主要是電量；一定的精確度：輸出輸入有對應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。 補(bǔ)充：物理量：如光、電、力、熱、磁、聲?；瘜W(xué)量：如PH、成份。生物量：酶、葡萄糖。2.功用傳感器功用：一感二傳,即感受被測信息,并傳送出去。3.組成（1）敏感元件：是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。（2）轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。（3）轉(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。4.分類按傳感器的工作機(jī)理：分為物理型、化學(xué)型、生物型等。按構(gòu)成原理：分為結(jié)構(gòu)型與物性型兩大類。根據(jù)傳感器的能量轉(zhuǎn)換情況：可分為能量控

7、制型和能量轉(zhuǎn)換型。四、發(fā)展趨勢1.不斷提高傳感器檢測水平2.拓展測量范圍，提高檢測精度和可靠性3.推進(jìn)新的檢測方法，發(fā)展非接觸法檢測技術(shù)4.實(shí)現(xiàn)檢測系統(tǒng)智能化課后分析及小結(jié)教研室主任簽名累計(jì)課時(shí)2酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息檢測與控制學(xué)習(xí)領(lǐng)域教案NO： 2班 級(jí)10機(jī)電1、2、3、4班；11電氣自動(dòng)化班周 次時(shí) 間節(jié) 次復(fù)習(xí)提問1.傳感器由哪幾部分組成，各部分的作用是什么？2.檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成？學(xué)習(xí)情境溫度的檢測課程內(nèi)容軋鋼機(jī)的溫度檢測課時(shí)2學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握熱電偶傳感器的特點(diǎn)和工作原理2.掌握熱電偶的四個(gè)基本定律和他們的實(shí)際應(yīng)用3.掌握熱電偶的冷端補(bǔ)償方法主要內(nèi)容（*重點(diǎn)、難點(diǎn)）教學(xué)設(shè)計(jì)與組織重

8、點(diǎn)：1.熱電偶的工作原理2.熱電偶的四個(gè)基本定律和實(shí)際應(yīng)用難點(diǎn)：熱電偶的基本定律的應(yīng)用 【教學(xué)設(shè)計(jì)】1.提問2.引入新課3.講授新課4.課堂小結(jié)5.布置作業(yè)【教學(xué)組織】分析法、講授法、舉例法教學(xué)地點(diǎn)教學(xué)儀器設(shè)備教學(xué)樓409；教學(xué)樓403教學(xué)及參考資料練習(xí)與習(xí)題傳感器與檢測技術(shù)學(xué)習(xí)情境一 溫度的檢測任務(wù)二：軋鋼機(jī)的溫度檢測一、任務(wù)提出軋鋼機(jī)的加熱爐的爐溫在9501200之間，并且爐溫要隨時(shí)跟隨軋機(jī)節(jié)奏的變化來調(diào)節(jié)。根據(jù)加熱爐的溫度范圍，可選擇熱電偶傳感器。二、知識(shí)準(zhǔn)備（一）溫度和溫標(biāo)1.溫度溫度是表征物體冷熱程度的物理量。2.溫標(biāo)溫度的數(shù)值表示方法成為溫標(biāo)。有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際

9、溫標(biāo)。（二）熱電偶傳感器熱電偶傳感器是一種自發(fā)電式傳感器，測量時(shí)不需要外加電源，直接將被測量轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢輸出。使用十分方便，常用作測量爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度及固體的表面溫度。熱電偶傳感器的測溫范圍很廣，常用熱電偶測溫范圍為50+1600，特殊情況下2702800。補(bǔ)充內(nèi)容：將非電能量轉(zhuǎn)化為電能量，只轉(zhuǎn)化能量本身，并不轉(zhuǎn)化能量信號(hào)的傳感器，稱為有源傳感器，也稱為能量轉(zhuǎn)換性傳感器或換能器。常常配合有電壓測量電路和放大器，如壓電式，熱電式，磁電式等。與之相對應(yīng)的是無源傳感器，這是按照能量觀點(diǎn)來分類的。1.特點(diǎn)溫度測量范圍寬；性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠；信號(hào)可以遠(yuǎn)傳和記錄；結(jié)構(gòu)簡單，使用方便；測量端可

10、以做得很小，可用來測“點(diǎn)”的溫度；熱容量小，因此反應(yīng)速度很快。2.熱電偶的外形結(jié)構(gòu)、種類和特性（1）外形（2）結(jié)構(gòu)（3）分類種類：常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。結(jié)構(gòu)分類：分為普通熱電偶和鎧裝熱電偶。3.熱電偶的工作原理（1）熱電效應(yīng)在兩種不同的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)A和B組成的閉合回路中，如果它們兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同，則回路中產(chǎn)生一個(gè)方向和大小與導(dǎo)體的材

11、料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)的電動(dòng)勢，這種效應(yīng)就是熱電效應(yīng)，或稱為溫差電效應(yīng)，又稱塞貝克效應(yīng)。（2）幾個(gè)概念熱電偶：兩種不同導(dǎo)體A、B組成的閉合回路。熱電極：導(dǎo)體A或B。熱電動(dòng)勢：閉合回路中的電動(dòng)勢。測量端：又稱工作端或熱端，置于被測溫度T中的一端。參考端：又稱自由端或冷端。置于很定溫度T0中的一端。（3）熱電動(dòng)勢的組成接觸電動(dòng)勢：接觸電勢的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。溫度越高，接觸電動(dòng)勢越大；兩種導(dǎo)體電子密度的比值越大，接觸電動(dòng)勢也越大。溫差電動(dòng)勢：是在同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電動(dòng)勢?？傠妱?dòng)勢熱電偶的總電動(dòng)勢為接觸電動(dòng)勢和溫差電動(dòng)勢之和：4.熱電偶的基本定律（1）均質(zhì)導(dǎo)體定

12、律由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，不論其截面、長度如何以及各處的溫度如何，熱電偶回路內(nèi)的總熱電動(dòng)勢均為零。應(yīng)用：檢查熱電極成分是否相同。（2）中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中，接入第三種導(dǎo)體C，只要第三種導(dǎo)體兩端溫度相同，則熱電偶所產(chǎn)生的總熱電動(dòng)勢保持不變。應(yīng)用：在回路中接入儀表，不影響回路的電動(dòng)勢。（3）標(biāo)準(zhǔn)電極定律兩種導(dǎo)體A,B分別與參考電極C組成熱電偶，如果他們所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢為已知，A和B兩極配對后的熱電動(dòng)勢也就已知。應(yīng)用：測得各種金屬與純鉑組成的熱電動(dòng)勢，則各種金屬相互組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢也可知。（4）中間溫度定律在熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度為T，T0時(shí)的熱電動(dòng)勢，等于該熱電偶接點(diǎn)溫

13、度為T，Ta和Ta，T0時(shí)熱電動(dòng)勢的代數(shù)和。EAB（T, T0）=EAB（T, Ta）+EAB（Ta, T0）應(yīng)用：為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。三、任務(wù)實(shí)施（一）合理選擇熱電偶傳感器的類型選擇（溫度范圍）（二）正確使用熱電偶傳感器1.熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)脑颍?）熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定。（2）熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫度0為依據(jù)，否則會(huì)產(chǎn)生誤差。2.冷端補(bǔ)償方法（1）0恒溫法：把熱電偶的冷端置于冰水混合物容器里，使T0=0。這種辦法僅限于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用。（2）補(bǔ)償導(dǎo)線法（3）計(jì)算修正法當(dāng)熱電偶冷端溫度不是

14、0，而是t0時(shí)，根據(jù)熱電偶中溫度定律，可得熱電動(dòng)勢的計(jì)算校正公式：（4）補(bǔ)償電橋法利用不平衡電橋產(chǎn)生熱電勢補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起熱電勢的變化值。不平衡電橋由R1、R2、R3(錳銅絲繞制)、RCu(銅絲繞制)四個(gè)橋臂和橋路電源組成。設(shè)計(jì)時(shí)在0下使電橋平衡(R1=R2=R3=RCu)，此時(shí)Uab=0 ，電橋?qū)x表讀數(shù)無影響。（5）機(jī)械儀表零點(diǎn)調(diào)整法（三）測量爐溫電路課后分析及小結(jié)教研室主任簽名累計(jì)課時(shí)4酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息檢測與控制學(xué)習(xí)領(lǐng)域教案NO： 3班 級(jí)10機(jī)電1、2、3、4班；11電氣自動(dòng)化班周 次時(shí) 間節(jié) 次復(fù)習(xí)提問1.熱電偶的基本定律有哪幾條？2.熱電偶的工作原理是什么？學(xué)習(xí)情

15、境溫度的檢測課程內(nèi)容管道溫度的檢測課時(shí)4學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握熱電阻的特點(diǎn)、工作原理和測量電路2.掌握熱電阻的測量電路主要內(nèi)容（*重點(diǎn)、難點(diǎn)）教學(xué)設(shè)計(jì)與組織重點(diǎn)：熱電阻的工作原理和測量電路難點(diǎn)：熱電阻的測量電路 【教學(xué)設(shè)計(jì)】5【教學(xué)組織】分析法、講授法、舉例法、教學(xué)地點(diǎn)教學(xué)儀器設(shè)備教學(xué)樓409；教學(xué)樓403；實(shí)訓(xùn)室溫度源、溫度傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、K/E型熱電偶、Cu50熱電阻、直流源、電壓表教學(xué)及參考資料練習(xí)與習(xí)題傳感器與檢測技術(shù)學(xué)習(xí)情境一 溫度檢測任務(wù)三：管道溫度的檢測一、任務(wù)提出工業(yè)生產(chǎn)中，各種釜、液體和其他管道都要進(jìn)行溫度的檢測與控制，它們的溫度范圍一般在0+500之間，因此可選擇熱電阻傳感器。二

16、、知識(shí)準(zhǔn)備將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器。熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化而變化的原理制成的。（一）熱電阻的外形、結(jié)構(gòu)及性能1.熱電阻的外形2.熱電阻的結(jié)構(gòu)形式熱電阻一般由測溫元件、保護(hù)管和接線盒3部分組成。3.熱電阻的主要技術(shù)性能（1）熱電阻材料的性能要求電阻值的變化與溫度的變化線性要好。電阻溫度系數(shù)要大且保持常數(shù)。越大靈敏度越高，純金屬的比合金要高，所以一般采用純金屬作為熱電阻。電阻率要大，在測溫范圍內(nèi)物理及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。價(jià)格便宜。（2）常用熱電阻的主要技術(shù)性能（二）熱電阻測溫原理及特點(diǎn) 1.原理溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通

17、過金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢相同。 熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。2.分類電阻是測量溫度的敏感元件，包括金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩種。使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅。（1）鉑電阻鉑易于提純，在高溫和氧化性介質(zhì)中物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，電阻率較大，能耐較高的溫度；制成的鉑電阻輸出輸入特性接近線性。鉑電阻制成的溫度計(jì)，除作溫度標(biāo)準(zhǔn)外，還廣泛應(yīng)用于高精度的工業(yè)測量。由于鉑為貴金屬，一般在測量精度要求不高和測溫范圍較小時(shí)，均采用銅電阻。（2）銅電阻銅在-50150范圍內(nèi)銅電阻化學(xué)、物理性能穩(wěn)定

18、，輸出輸入特性接近線性，價(jià)格低廉。當(dāng)溫度高于100時(shí)易被氧化，因此適用于溫度較低和沒有浸蝕性的介質(zhì)中工作。3.測溫范圍200+650。4.特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高；靈敏度高；中低溫下（5000C以下），輸出信號(hào)比熱電偶大；輸出電信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳和切換。（2）缺點(diǎn)：不能測量太高溫度；熱慣性大；只能測量平均溫度；需要外供電源，連接導(dǎo)線產(chǎn)生測量誤差。三、任務(wù)實(shí)施（一）合理選擇熱電阻的類型選用鉑熱電阻作為測溫傳感器。（二）正確使用熱電阻傳感器1.電橋測量電路的采用熱電阻型傳感器Rt的輸出信號(hào)為熱電阻值的變化。為便于處理，通常需設(shè)計(jì)一個(gè)四臂電橋，把隨被測溫度變化的熱電阻阻值轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。2.三線制連接法

19、（三）動(dòng)手操作1.首先根據(jù)溫控儀表型號(hào)，仔細(xì)閱讀“溫控儀表操作說明”，學(xué)會(huì)基本參數(shù)設(shè)定。2.將CGQ-04溫度源模塊上的220V加熱輸入接線柱與主控箱面板溫度控制系統(tǒng)中的加熱輸出接線柱連接。3.將溫度源中“冷卻輸入”與主控箱中“冷卻開關(guān)”連接，同時(shí)“風(fēng)機(jī)電源”和主控箱中“+2+24V”電源輸出連接（此時(shí)電源旋鈕打到最大位置），閉合溫度源開關(guān)。4.將熱電偶插入模塊溫度源的一個(gè)傳感器安置孔中。將K或E型熱電偶自由端引線插入主控箱面板的傳感器插孔中，紅線為正極，琴鍵開關(guān)打到對應(yīng)位置。5.Cu50熱電阻加熱段插入溫度源的另一個(gè)插孔中，尾部紅色為正端，插入試驗(yàn)?zāi)K的a端，尾部黑色線插入b端，a端接電源+

20、2V，b端與差動(dòng)運(yùn)算放大器的Vi1一端相接，橋路的另一端和差動(dòng)放大器的另一端Vi2相接。6.打開主控臺(tái)及CGQ-04溫度源電源開關(guān)，設(shè)定溫度控制值為40，當(dāng)溫度控制在40開始記錄電壓表讀數(shù)，重新設(shè)定溫度值為40+nt，t=5，n=1.10，每隔1n讀出數(shù)顯表輸出電壓與溫度值。記下數(shù)顯表上的讀數(shù)，填入下表：T（）V（mv） 四、檢查評(píng)價(jià)1.學(xué)生對自己和小組成員的工作態(tài)度和過程質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.檢查任務(wù)完成情況，并派學(xué)生代表演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象及結(jié)果。3.對學(xué)生的工作情況和工作結(jié)果進(jìn)行檢查、點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。提問：銅的電阻與溫度呈線性關(guān)系Rt=R0（1+at）的溫度范圍是？（-50至 +150）溫度系數(shù)為多少

21、？課后分析及小結(jié)教研室主任簽名累計(jì)課時(shí)8酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息檢測與控制學(xué)習(xí)領(lǐng)域教案NO： 4班 級(jí)10機(jī)電1、2、3、4班；11電氣自動(dòng)化班周 次時(shí) 間節(jié) 次復(fù)習(xí)提問1.熱電阻的工作原理是什么？2.熱電阻實(shí)際應(yīng)用時(shí)測量電路采用什么方式？學(xué)習(xí)情境溫度的檢測課程內(nèi)容電冰箱的溫度檢測課時(shí)2學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握熱敏電阻的工作原理和性能2.掌握熱敏電阻的測量電路主要內(nèi)容（*重點(diǎn)、難點(diǎn)）教學(xué)設(shè)計(jì)與組織重點(diǎn)：熱敏電阻的工作原理和測量電路難點(diǎn)：熱敏電阻的測量電路 【教學(xué)設(shè)計(jì)】1.提問2.引入新課3.講授新課4.課堂小結(jié)5.布置作業(yè)【教學(xué)組織】分析法、講授法、舉例法、教學(xué)地點(diǎn)教學(xué)儀器設(shè)備教學(xué)樓409；教學(xué)樓403教

22、學(xué)及參考資料練習(xí)與習(xí)題傳感器與檢測技術(shù)學(xué)習(xí)情境一 溫度檢測任務(wù)四：電冰箱的溫度檢測一、任務(wù)提出測溫范圍為-30+50，而且要求體積小，價(jià)格低，因此可選用熱敏電阻作為測溫傳感器。二、知識(shí)準(zhǔn)備熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而顯著變化的特性實(shí)現(xiàn)測溫的。半導(dǎo)體熱敏電阻有很高的電阻溫度系數(shù)，其靈敏度比熱電阻高得多，故動(dòng)態(tài)特性好。而且體積可以做得很小，特別適于在-50350之間測溫。熱敏電阻的缺點(diǎn)是其熱電特性是非線性的。（一）熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)及符號(hào)1.熱敏電阻的外形2.熱敏電阻的外形結(jié)構(gòu)（二）熱敏電阻的工作原理利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成由金屬氧化物和化合物按不同的配方比例燒

23、結(jié)。（三）熱敏電阻的分類1.負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻NTC熱敏電阻是指具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。是使用單一高純度材料、具有接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷。因此，在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)，還具有電阻值、 溫度特性波動(dòng)小、對各種溫度變化響應(yīng)快的特點(diǎn)，可進(jìn)行高靈敏度、高精度的檢測。工作原理：NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫，意思是負(fù)的溫度系數(shù)，泛指負(fù)溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料， 采用陶瓷工藝制造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似

24、鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在10O1000000歐姆，溫度系數(shù) -2%-6.5%。NTC熱敏電阻器可NTC熱敏電阻器廣泛用于測溫、控溫、溫度補(bǔ)償?shù)确矫?.正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻PTC是Positive Temperature Coefficient 的縮寫，意思是正的溫度系數(shù)，泛指正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件。通常我們提到的PTC是指正溫度系數(shù)熱敏電阻，簡稱PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻，超過一定的溫

25、度(居里溫度)時(shí)，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。工作原理：陶瓷材料通常用作高電阻的優(yōu)良絕緣體，而陶瓷PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇為基，摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的，具有較低的電阻及半導(dǎo)特性。通過有目的的摻雜一種化學(xué)價(jià)較高的材料作為晶體的點(diǎn)陣元來達(dá)到的：在晶格中鋇離子或鈦酸鹽離子的一部分被較高價(jià)的離子所替代，因而得到了一定數(shù)量產(chǎn)生導(dǎo)電性的自由電子。對于PTC熱敏電阻效應(yīng)，也就是電阻值階躍增高的原因，在于材料組織是由許多小的微晶構(gòu)成的，在晶粒的界面上，即所謂的晶粒邊界(晶界)上形成勢壘，阻礙電子越界進(jìn)入到相鄰區(qū)域中去，因此而產(chǎn)生高的電阻。這種效應(yīng)在溫度低時(shí)被抵消：在晶界上高的介電常數(shù)和自發(fā)的

26、極化強(qiáng)度在低溫時(shí)阻礙了勢壘的形成并使電子可以自由地流動(dòng)。而這種效應(yīng)在高溫時(shí)，介電常數(shù)和極化強(qiáng)度大幅度地降低，導(dǎo)致勢壘及電阻大幅度地增高，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的PTC效應(yīng)。補(bǔ)充：PTC熱敏電阻制造流程：將能夠達(dá)到電氣性能和熱性能要求的混合物（酸鋇和二氧化鈦以及其它的材料）量、混合再濕法研磨，脫水干燥后干壓成型制成圓片形、長方形、圓環(huán)形、蜂窩狀的毛坯。這些壓制好的毛坯在較高的溫度下(1400左右)燒結(jié)成陶瓷，然后上電極使其金屬化，根據(jù)其電阻值分檔檢測。按照成品的結(jié)構(gòu)形式釬焊封裝或裝配外殼，之后進(jìn)行最后的全面檢測。3.突變(PTC)、臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻三、任務(wù)實(shí)施（一）合理選擇熱敏電阻的類型選用負(fù)

27、溫度系數(shù)熱敏電阻作為測溫傳感器。（二）正確使用熱敏電阻傳感器1.熱敏電阻的挑選2.熱敏電阻的測量電路3.管道溫度測量利用熱敏電阻上的熱量消耗和介質(zhì)流速的關(guān)系可以測量流量、流速、風(fēng)速等。四、檢查評(píng)價(jià)根據(jù)出勤情況、上課情況、回答問題質(zhì)量及作業(yè)完成質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)本任務(wù)的教學(xué)效果。課后分析及小結(jié)教研室主任簽名累計(jì)課時(shí)10酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息檢測與控制學(xué)習(xí)領(lǐng)域教案NO： 5班 級(jí)10機(jī)電1、2、3、4班；11電氣自動(dòng)化班周 次時(shí) 間節(jié) 次復(fù)習(xí)提問1.熱敏電阻的工作原理是什么？2.熱敏電阻分為幾類？學(xué)習(xí)情境溫度的檢測課程內(nèi)容1.空調(diào)的溫度檢測2.非接觸式體溫檢測課時(shí)4學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握常用集成溫度傳感器的性能

28、2.掌握紅外輻射的基本知識(shí)和特性主要內(nèi)容（*重點(diǎn)、難點(diǎn)）教學(xué)設(shè)計(jì)與組織重點(diǎn)：1.集成溫度傳感器的性能2.紅外輻射的基本知識(shí)和特性難點(diǎn)：紅外輻射的本質(zhì)【教學(xué)設(shè)計(jì)】1.提問2.引入新課3.講授新課4.課堂小結(jié)5.布置作業(yè)【教學(xué)組織】分析法、講授法、舉例法教學(xué)地點(diǎn)教學(xué)儀器設(shè)備教學(xué)樓409；教學(xué)樓403；實(shí)訓(xùn)室教學(xué)及參考資料練習(xí)與習(xí)題傳感器與檢測技術(shù)學(xué)習(xí)情境一 溫度的檢測任務(wù)五：空調(diào)器的溫度檢測一、任務(wù)提出只有多個(gè)感溫探頭精確檢測到的溫度送入控制其處理以后，才能精確控制空調(diào)的運(yùn)行。本任務(wù)選用集成溫度傳感器作為測溫傳感器。二、知識(shí)準(zhǔn)備（一）集成溫度傳感器1.定義集成溫度傳感器就是在一塊極小的半導(dǎo)體芯片上

29、集成了包括溫度敏感器件、信號(hào)放大電路、溫度補(bǔ)償電路、基準(zhǔn)電源電路等在內(nèi)的各個(gè)單元，它使傳感器和集成電路融為一體。2.分類集成溫度傳感器按信號(hào)輸出形式分為：電流型、 電壓型。集成溫度傳感器按輸入量分為模擬集成溫度傳感器和數(shù)字集成溫度傳感器兩類。3.特點(diǎn)集成溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱電阻、熱電偶溫度傳感器相比最大的優(yōu)點(diǎn)是：線性度好、靈敏度高、輸出信號(hào)大，且規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化。但是價(jià)格比熱敏電阻要高，工作溫度范圍較窄（-55+150）。（二）AD590系列集成溫度傳感器1.AD590的外形和符號(hào)AD590是電流輸出型集成溫度傳感器，其輸出電流與環(huán)境絕對溫度成正比，所以可以直接制成絕對溫度儀。AD590有I、J、

30、K、L、M等型號(hào)系列，采用金屬管殼封裝。2.主要特性3.典型應(yīng)用（三）AN6701S集成溫度傳感器AN6701S集成溫度傳感器是電壓型集成溫度傳感器，其輸出電壓U0和溫度成正比。它采用塑料封裝。 1.外形 2.引腳功能 表1-3所示。 3.主要特性 （1）工作溫度范圍：-10+80 （2）非線性：±0.5 （3）靈敏度：（105114）mV/ （4）確定輸出電流：±100A （5）工作電壓范圍：515V 三、任務(wù)實(shí)施 （一）合理選擇集成溫度傳感器的類型在空調(diào)的測溫范圍下，用熱敏電阻也可以，但是集成溫度傳感器的檢測精度更高，線性更好，外圍器件很少。本任務(wù)可以選用AN6701S

31、型集成溫度傳感器作為空調(diào)測溫傳感器。 （二）正確使用AN6701S型集成溫度傳感器1.AN6701S型集成溫度傳感器的接線方式（1）正電源供電（2）負(fù)電源供電（3）輸出極性倒置2.使用注意事項(xiàng)（1）在接觸式測溫中，測溫元件要與被測對象接觸良好，使兩者達(dá)到同一溫度。（2）測溫元件熱容量小。（3）防止測溫元件被腐蝕。（三）動(dòng)手操作1.將熱電偶插入加熱源的一個(gè)傳感器安裝孔中，把其中型熱電偶的自由端插入主控箱面板上的熱電偶E插孔中作為標(biāo)準(zhǔn)傳感器，與溫控表一起用于控制溫度，紅線為正極，熱電偶護(hù)套中已安置了二支熱電偶，型和E型，請注意標(biāo)號(hào)。 2.將集成溫度傳感器插入加熱源的另一個(gè)插孔中，尾部紅色線為正端，

32、接入實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳稀癆D590”的a端，如圖所示，另一端插入b點(diǎn)上，a端接直流電源4V，b端與電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔。 3.合上電源開關(guān)和加熱源開關(guān)，記下室溫時(shí)的電壓表數(shù)值（VR）,它大致符合這一關(guān)系：VR=273+1×室溫×R2（K）mv（受R2及傳感器本身精度的限制，有一定的誤差）,設(shè)定溫度控制值為50，當(dāng)溫度在50時(shí)開始記錄電壓表讀數(shù)，重新設(shè)定溫度值為50+nt,建議t=5，n=110，每隔1n讀出數(shù)顯表指示的電壓值與溫控儀指示的溫度值并記入表中。T（）室溫V（mv）VR 4.由表中數(shù)據(jù)，作出TV曲線，計(jì)算在此范圍內(nèi)集成溫度傳感器的非線性誤差。 任務(wù)六：非接觸

33、式體溫檢測一、任務(wù)提出前面所講的內(nèi)容都屬于接觸式傳感器，但許多場合需要采用非接觸式傳感器，如非接觸式體溫測量，可用紅外測溫儀。二、知識(shí)準(zhǔn)備紅外線傳感器是利用物體產(chǎn)生紅色輻射的特性實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測的傳感器。（一）紅外輻射紅外輻射俗稱紅外線，它是一種人眼看不見的光線。但實(shí)際上它和其它任何光線一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)。任何物體，只要它的溫度高于絕對零度，就有紅外線向周圍空間輻射。紅外線是位于可見光中紅光以外的光線，故稱為紅外線。它的波長范圍大致在0.76m到1000m的頻譜范圍之內(nèi)，相對應(yīng)的頻率大致在4×1014-3×1011 Hz之間紅外線與可見光、紫外線、X射線、射線和微波、無線電波一起構(gòu)成了整個(gè)無限連續(xù)的電磁波譜。1.紅外輻射的產(chǎn)生紅外輻射是有物體的內(nèi)部分子的轉(zhuǎn)動(dòng)及振動(dòng)而產(chǎn)生的。這類振動(dòng)過程中是物體受熱而引起的，只有在絕對零度時(shí)，一切物體的分子才會(huì)停滯運(yùn)動(dòng)。換言之，在常溫下，所有的物體都是紅外輻射的發(fā)射源。紅外線和所有電磁波一樣，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。其特點(diǎn)是熱效應(yīng)最大。2. 紅外分區(qū)在紅外技術(shù)中，一般將紅外輻射分為4個(gè)區(qū)域：（1）近紅外區(qū)：770 nm1.5 m。（2）中紅外區(qū)：1.5 m6m。