傳感器教案Word版

1、傳感器及應(yīng)用教案教師：張東虞0 / 50周次：時(shí)間：課題：模塊一 認(rèn)識(shí)傳感器課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解傳感器的作用和分類 2、理解傳感器的組成和適用范圍 3、掌握傳感器的應(yīng)用重點(diǎn)、難點(diǎn)：傳感器的應(yīng)用教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：新授 80分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 課題一、傳感器的認(rèn)識(shí)任務(wù)導(dǎo)入 相關(guān)知識(shí)一 傳感器的認(rèn)識(shí)二 傳感器的定義及組成能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定規(guī)律和精度轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置.它是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。敏感元件(sensing element)： 直接感受被測(cè)量

2、的變化，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件，是傳感器的核心 。轉(zhuǎn)換元件(transduction element) ： 將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)。測(cè)量電路(measuring circuit)： 將轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)換和處理，如放大、濾波、線性化、補(bǔ)償?shù)龋垣@得更好的品質(zhì)特性，便于后續(xù)電路實(shí)現(xiàn)顯示、記錄、處理及控制等功能。 三、傳感器的分類按工作原理分類：可分為電參數(shù)式 (電阻式、電感式和電容式)傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器等。按被測(cè)量分類：可分為力、位移、速度、加速度傳感器等。按結(jié)構(gòu)分類： 可分為結(jié)構(gòu)型、物性型和復(fù)合型傳感

3、器。按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系分類：可分為能量控制型和能量轉(zhuǎn)換型傳感器兩大類。 四、傳感器的作用 光敏傳感器視覺 聲敏傳感器聽覺 氣敏傳感器嗅覺 化學(xué)傳感器味覺課題二、傳感器的技術(shù)指標(biāo)任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、測(cè)量誤差與儀表等級(jí)1、絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差表示測(cè)量值與被測(cè)量真實(shí)值(真值)之間的差值，2、相對(duì)誤差它是指測(cè)量?jī)x表中相對(duì)儀表滿量程的一種相對(duì)誤差3、儀表的準(zhǔn)確度 儀表的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度叫儀表的準(zhǔn)確度。 二、傳感器的技術(shù)指標(biāo) 1、傳感器的靜態(tài)特性當(dāng)傳感器的輸入信號(hào)是常量，不隨時(shí)間變化(或變化極緩慢)時(shí)，其輸出輸入關(guān)系特性稱為靜態(tài)特性。傳感器的靜態(tài)特性主要由下列幾種性能來(lái)描述。測(cè)量范圍量程精度線性度靈敏度分辨率和閾

4、值重復(fù)性遲滯穩(wěn)定性漂移2、傳感器的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)于隨時(shí)間變化的輸入信號(hào)的響應(yīng)特性，是傳感器的重要特性之一。 傳感器的動(dòng)態(tài)特性與其輸入信號(hào)的變化形式密切相關(guān)，最常見、最典型的輸入信號(hào)是階躍信號(hào)和正弦信號(hào)。 對(duì)于階躍輸入信號(hào)，傳感器的響應(yīng)稱為階躍響應(yīng)或瞬態(tài)響應(yīng)，對(duì)于正弦輸入信號(hào)，則稱為頻率響應(yīng)或穩(wěn)態(tài)響應(yīng)?？蓮臅r(shí)域和頻域兩個(gè)方面采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法來(lái)分析動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器應(yīng)具有較短的暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間和較寬的頻率響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述：微分方程實(shí)際傳感器較復(fù)雜，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性一般并不能直接給出其微分方程，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)給出傳感器與階躍響應(yīng)曲線和幅頻特性曲線上的某些特征值來(lái)表示

5、儀器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。三、傳感器的一般選擇原則1、與測(cè)量條件相關(guān)的因素2、與傳感器有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)3、與使用環(huán)境條件有關(guān)的因素4、與購(gòu)買和維修有關(guān)的因素小結(jié)：傳感器首先是一種測(cè)量器件或裝置，它的作用體現(xiàn)在測(cè)量上。 定義中所謂“可用輸出信號(hào)”是指便于傳輸、轉(zhuǎn)換及處理的信號(hào)，主要包括氣、光和電等信號(hào)，而“規(guī)定的測(cè)量量”一般是指非電量信號(hào)。 傳感器的輸入和輸出信號(hào)應(yīng)該具有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且應(yīng)保證一定的精度。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：模塊二 溫度的測(cè)量課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解溫度的基本概念 2、理解溫度傳感器的基本測(cè)量方法 3、掌握溫度傳感器的一般測(cè)量方法重點(diǎn)、難點(diǎn)：溫度傳感器的測(cè)量

6、方法教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程：課題一 溫度傳感器任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、溫度的基本概念1 溫度2 溫標(biāo)1） 攝氏溫標(biāo)2） 華氏溫標(biāo)3） 熱力學(xué)溫標(biāo)4） 國(guó)際實(shí)用溫標(biāo) 二、溫度傳感器1熱敏電阻器的分類2熱敏電阻器的主要技術(shù)指標(biāo)1）標(biāo)稱電阻值2）溫度系數(shù)3）時(shí)間常數(shù)4）額定功率5）溫度范圍3.熱敏電阻器的優(yōu)缺點(diǎn)1）靈敏度高2) 體積小3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，能承受較大的沖擊4）制作原料豐富，制作簡(jiǎn)單，成本價(jià)格十分低廉 三、溫度的測(cè)量方法接觸式和非接觸式課題二 膨脹式溫度傳感器任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、 玻璃溫度計(jì)二、 壓力

7、溫度計(jì)三、 雙金屬溫度計(jì)任務(wù)實(shí)施一、 合理選擇雙金屬溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)與種類二、 雙金屬溫度計(jì)的安裝與使用課題三 電阻式溫度傳感器任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、 金屬熱電阻器1、 鉑電阻器2、 銅電阻器3、 熱電阻器的典型測(cè)量電路二、 電阻式溫度傳感器的結(jié)構(gòu)1、 普通型熱電阻溫度傳感器2、 端面熱電阻溫度傳感器3、 鎧裝熱電阻溫度傳感器4、 隔爆型熱電阻溫度傳感器任務(wù)實(shí)施一、 合理選擇溫度傳感器二、 電阻敏感元件的安裝與使用三、 電阻敏感元件的校驗(yàn)四、 電阻敏感元件的常見故障及其處理方法課題四 熱電偶式溫度傳感器任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、 熱電偶的工作原理二、 熱電偶式溫度傳感器的結(jié)構(gòu)三、 熱電偶的特點(diǎn)及應(yīng)用任務(wù)實(shí)

8、施一、 合理選擇溫度傳感器二、 熱電偶傳感器的使用與安裝三、 熱電偶傳感器的常見故障及其處理方法小結(jié)：熱電式傳感器就是一種能將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的裝置，它是利用敏感元件的電磁參數(shù)隨溫度變化的特性來(lái)達(dá)到測(cè)量的目的作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：實(shí)訓(xùn)一 熱電式傳感器熱電偶課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解熱電偶的結(jié)構(gòu) 2、熟悉熱電偶的工作特性 3、學(xué)會(huì)查閱熱電偶分度表重點(diǎn)、難點(diǎn)：熱電偶的工作特性教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：新授20分鐘 實(shí)操 80分鐘 教學(xué)過(guò)程：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察了解熱電偶的結(jié)構(gòu)，熟悉熱電偶的工作特性，學(xué)會(huì)查閱熱電偶分度表。 二、實(shí)驗(yàn)原理 熱電偶的基本工作原理

9、是熱電效應(yīng)，當(dāng)其熱端和冷端的溫度不同時(shí)，即產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。通過(guò)測(cè)量此電動(dòng)勢(shì)即可知道兩端溫差。如固定某一端溫度（一般固定冷端為室溫或0），則另一端的溫度就可知，從而實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量。本儀器中熱電偶為銅-康銅熱電偶。三、實(shí)驗(yàn)所需部件 熱電偶 加熱器 差動(dòng)放大器 電壓表 溫度計(jì) 四、實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容 將熱電偶接差動(dòng)放大器的兩輸入端，差放增益調(diào)節(jié)為100倍，打開電源，調(diào)節(jié)差放的調(diào)零電位器，使其輸出電壓為零。 打開加熱器，差放輸出如有微小變化，馬上調(diào)節(jié)調(diào)零電位器再度調(diào)零。 隨溫度上升，觀察差動(dòng)放大器的輸出電壓的變化，待加熱溫度不再上升時(shí)，記錄電壓表讀數(shù)Vo=（ ）V。則可以E(t, t0)=Vo/100=（

10、）mV。其中t 為熱電偶熱 端的溫度，t0為熱電偶冷端的溫度。在這里可以用室溫代替。 用溫度計(jì)測(cè)出室溫t0=（ ），然后查分度表，可知E(t0，0)=（ ）mV。 本儀器上熱電偶是由兩只銅-康銅熱電偶串接而成，熱電偶的冷端溫度為室溫，放大器的增益為100倍，計(jì)算熱電勢(shì)時(shí)均應(yīng)考慮進(jìn)去。根據(jù)中間溫度定律可知E（t，0）= E（t，t0）+ E（t0，0）=（ ）mV 式中E為熱電偶的電動(dòng)勢(shì)，t為熱電偶熱端溫度，本實(shí)驗(yàn)儀上的熱電偶分度表的參考端溫度為0，t0為熱電偶參考端所處的溫度（即室溫），E（t，0） 為實(shí)際電動(dòng)勢(shì)，E（t，t0）為測(cè)量所得的電動(dòng)勢(shì)，E（t0，0）為溫度修正電動(dòng)勢(shì)。由此反查閱 銅

11、-康銅熱電偶分度表，求出熱電偶的熱端溫度t。 五、注意事項(xiàng) 因差動(dòng)放大器增益約為100倍，所以用差放放大后的熱電勢(shì)并非十分精確，因此查表所得到的熱端溫度也為近似值。小結(jié)：熱電偶的基本工作原理是熱電效應(yīng)，當(dāng)其熱端和冷端的溫度不同時(shí)，即產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。通過(guò)測(cè)量此電動(dòng)勢(shì)即可知道兩端溫差。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：實(shí)訓(xùn)二 熱敏式溫度傳感器測(cè)溫實(shí)驗(yàn)課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解熱敏式溫度傳感器的基本結(jié)構(gòu) 2、理解熱敏式溫度傳感器的基本測(cè)量方法 3、掌握熱敏式溫度傳感器的一般測(cè)量方法重點(diǎn)、難點(diǎn)：熱敏式溫度傳感器的基本測(cè)量方法教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：新授20分鐘 實(shí)操 80分鐘

12、 教學(xué)過(guò)程：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解熱敏式傳感器的工作特性。二、實(shí)驗(yàn)原理 應(yīng)用半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻具有靈敏度高，可以應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，熱電偶一般測(cè)高溫線性較好，熱敏電阻則用于200以下溫度較為方便，本實(shí)驗(yàn)中所用熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。溫度變化時(shí)熱敏電阻阻值的變化導(dǎo)致運(yùn)放組成的變換電路的輸出電壓發(fā)生相應(yīng)變化。三、實(shí)驗(yàn)所需部件1 熱敏電阻2 溫度變換器3 電壓表4 半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)5 加熱器6 溫度計(jì)四、實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容1 觀察裝于懸臂梁上的封套內(nèi)的熱敏電阻，將熱敏電阻接入溫度變換器Rt端口，調(diào)節(jié)“增益”旋鈕，使加熱前電壓輸出Vo端電壓值盡可能大但不飽和。用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度To并記錄。2 將半

13、導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)探頭放入兩片應(yīng)變梁之間的加熱器上，打開加熱器，觀察點(diǎn)溫計(jì)的溫升和溫度變換器Vo端的輸出電壓的變化情況，每升溫1記錄一下電壓值，待電壓穩(wěn)定后記下最終溫度T。T（）Vo（V）根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出V-T曲線，求出靈敏度K=V/T。小結(jié)：應(yīng)用半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻具有靈敏度高，可以應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，熱電偶一般測(cè)高溫線性較好，熱敏電阻則用于200以下溫度較為方便，本實(shí)驗(yàn)中所用熱敏電阻為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：實(shí)訓(xùn)三 課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1 觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式；2 熟悉電路的工作原理；3 測(cè)試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。重點(diǎn)、難點(diǎn)：電路的工作原理

14、教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：新授20分鐘 實(shí)操 80分鐘 教學(xué)過(guò)程：一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 觀察了解箔式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及粘貼方式；2 熟悉電路的工作原理；3 測(cè)試應(yīng)變梁變形的應(yīng)變輸出。二 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明箔式應(yīng)變片及單臂直流電橋的原理和工作情況。應(yīng)變片是最常用的測(cè)力元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件（本實(shí)驗(yàn)中的懸臂梁）受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)測(cè)量電路，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出顯示。電橋電路是最常用的非電量電測(cè)電路中的一種，當(dāng)電橋平衡時(shí)，橋路對(duì)臂電阻乘積相等，電橋輸出為零，在橋臂四個(gè)電阻R1、R2、R3、R4中，電阻的相

15、對(duì)變化率分別為R1/R1、R2/R2、R3/R3、R4/R4，當(dāng)使用一個(gè)應(yīng)變片時(shí)，其電阻變化率為R/R；當(dāng)二個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)狀態(tài)工作時(shí)，則電阻變化率為2R/R；用四個(gè)應(yīng)變片組成二個(gè)差動(dòng)對(duì)工作，且有R1=R2=R3=R4=R，其電阻變化率為4R/R。由此可見，單臂、半橋、全橋電路的靈敏度依次增大。三 實(shí)驗(yàn)所需部件 1 直流穩(wěn)壓電源（±4V檔）2 電橋3差動(dòng)放大器4 箔式應(yīng)變片5 測(cè)微頭6 電壓表7 導(dǎo)線若干四 實(shí)驗(yàn)電路 五 試驗(yàn)步驟及內(nèi)容 1 差動(dòng)放大器調(diào)零開啟儀器電源，差動(dòng)放大器增益置100倍（順時(shí)針方向旋差動(dòng)放大器的增益調(diào)節(jié)電位器到底），“+、-”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路，輸出端接數(shù)

16、字電壓表，用“調(diào)零”電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零（可先把電壓/頻率表的檔位開關(guān)置于20V檔，調(diào)到零后再調(diào)到2V檔，再調(diào)零，這樣靈敏度比較高些），然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后“調(diào)零”電位器位置不要變化。 2 按實(shí)驗(yàn)電路圖將實(shí)驗(yàn)各部件用實(shí)驗(yàn)線連接成測(cè)試橋路。橋路中R2、R3、R4和WD為電橋中的固定電路R和直流調(diào)平衡電位器，R1為應(yīng)變片（可任選上、下梁中的一片工作片，但注意的是：應(yīng)選箔式應(yīng)變片）。直流激勵(lì)電源為±4V。3 將測(cè)微頭裝于懸臂梁前端的永久磁鋼上，并調(diào)節(jié)使應(yīng)變梁處于基本水平狀態(tài)。確認(rèn)接線無(wú)誤后開啟儀器電源，并預(yù)熱數(shù)分鐘。4 調(diào)整電橋的直流調(diào)節(jié)電位器WD，使測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。（使電

17、橋平衡）5 旋動(dòng)測(cè)微頭，帶動(dòng)懸臂梁分別作向上和向下方向的運(yùn)動(dòng)，以水平狀態(tài)下輸出電壓為零，向上和向下各移動(dòng)7.5mm，測(cè)微頭每移動(dòng)1.5mm記錄一個(gè)輸出電壓值，并填在下表中。（注：測(cè)微頭每旋一圈是0.5mm。逆時(shí)針向上運(yùn)動(dòng)，順時(shí)針向下運(yùn)動(dòng)。）6 根據(jù)表中所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算單臂電橋的靈敏度SV，SV=V/X，并在坐標(biāo)圖上做出V-X關(guān)系曲線。位移X（mm）01.53.04.56.07.5向上位移時(shí)輸出V（V）0向下位移時(shí)輸出V（V）0六 注意事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)接插線是否完好，連接電路時(shí)應(yīng)盡量使用較短的接插線，以避免引入干擾。2 接插線插入插孔時(shí)輕輕地做一個(gè)小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證接觸良好，拔出時(shí)也要輕

18、輕地轉(zhuǎn)動(dòng)一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內(nèi)導(dǎo)線斷裂。3 穩(wěn)壓電源不要對(duì)地短路，也不能加大電源。4 向上移動(dòng)測(cè)微頭7.5mm后再回到原點(diǎn)時(shí)，若系統(tǒng)輸出不為零，需重新調(diào)零后再向下移動(dòng)。小結(jié)：應(yīng)變片是最常用的測(cè)力元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件（本實(shí)驗(yàn)中的懸臂梁）受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)測(cè)量電路，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出顯示。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：實(shí)訓(xùn)四 箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1 熟練連接電路；2 掌握三種電路的工作原理及輸入與輸出之間的關(guān)系；3 比較三種電橋的輸出。重點(diǎn)、難

19、點(diǎn)：三種電路的工作原理及輸入與輸出之間的關(guān)系教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：新授20分鐘 實(shí)操 80分鐘教學(xué)過(guò)程：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟練連接電路；2 掌握三種電路的工作原理及輸入與輸出之間的關(guān)系；3 比較三種電橋的輸出。二、實(shí)驗(yàn)原理 說(shuō)明實(shí)際使用的應(yīng)變電橋的性能和原理。其工作原理與單臂電橋的基本原理是一樣的。應(yīng)變片是最常用的測(cè)力元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件（本實(shí)驗(yàn)中的懸臂梁）受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)測(cè)量電路（電橋），轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出顯示。 已知單臂、半橋和全橋電路的電阻相對(duì)變化率r分別為R/R、2R/R、

20、4R/R。根據(jù)戴維南定理可以得出測(cè)試電橋的輸出電壓近似等于是1/4·U·r，電壓靈敏度Kv=V/r，于是對(duì)應(yīng)于單臂、半橋和全橋的電壓靈敏度分別為1/4E、1/2E和E。由此可知，當(dāng)E和電阻相對(duì)變化一定時(shí)，電橋及電壓靈敏度與各橋臂阻值阻的大小無(wú)關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)所需部件1 直流穩(wěn)壓電源（±4V）2 電橋3 差動(dòng)放大器4 箔式應(yīng)變片5 測(cè)微頭6 電壓表 四、實(shí)驗(yàn)電路 五、實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容（一） 雙臂半橋的性能測(cè)試1 差放“調(diào)零”開啟儀器電源，差放增益調(diào)至100倍（順時(shí)針方向旋到底），“+，-”輸入端用實(shí)驗(yàn)線對(duì)地短路。輸出端接數(shù)字電壓表，用調(diào)零電位器調(diào)整差動(dòng)放大器輸出電壓為零，

21、然后拔掉實(shí)驗(yàn)線。調(diào)零后電位器位置不要再變化。2 根據(jù)圖（1）連接電路，接成雙臂半橋的測(cè)試系統(tǒng)。其中，半橋中的R1、R2為應(yīng)變片，且受力方向不一樣。3 裝上測(cè)微頭，調(diào)應(yīng)變梁處于基本平衡狀態(tài)。4 加上電源，調(diào)WD使系統(tǒng)輸出為零。5 旋動(dòng)測(cè)微頭帶動(dòng)懸臂梁分別向上和向下運(yùn)動(dòng)，以水平狀態(tài)下輸出電壓為零，向上和向下移動(dòng)各7.5mm，測(cè)微頭每移動(dòng)1.5mm（即旋動(dòng)兩圈）記錄一下差動(dòng)放大器輸出電壓值，記在表中。（二） 全橋的性能測(cè)試1 差放調(diào)零方法同（一）中的1，不再贅述。2 根據(jù)圖（2）連接電路，注意R1、R2、R3、R4的受力方向。3 系統(tǒng)調(diào)零（即電橋調(diào)零）方法同（一）中的4。4 旋動(dòng)測(cè)微頭使懸臂梁向上和

22、向下運(yùn)動(dòng)各7.5mm，并記錄差動(dòng)放大器的輸出結(jié)果，填入表中。位移X（mm）01.53.04.56.07.5半橋向上位移的輸出V（V）0向下位移的輸出V（V）0全橋向上位移的輸出V（V）0向下位移的輸出V（V）0根據(jù)表中測(cè)試的結(jié)果，求出雙臂半橋和全橋的靈敏度，并與單臂電橋的靈敏度進(jìn)行比較。并在同一坐標(biāo)中畫出三種電橋的V-X的曲線圖。六、注意事項(xiàng)1 應(yīng)變片接入電橋時(shí)注意其受力方向，一定要接成差動(dòng)形式。2 直流激勵(lì)電壓不能過(guò)大，以免造成應(yīng)變片自熱而損壞。3 由于進(jìn)行位移測(cè)量時(shí)測(cè)微頭要從零旋到正的最大值，又回復(fù)到零，再旋到負(fù)的最大值，因此容易造成零點(diǎn)偏移，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)零，在計(jì)算靈敏度時(shí)可將正X的靈敏

23、度與負(fù)的X的靈敏度分開計(jì)算，再求平均值，以后實(shí)驗(yàn)中凡需過(guò)零的實(shí)驗(yàn)均可采用此種方法。小結(jié)：應(yīng)變片是最常用的測(cè)力元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件（本實(shí)驗(yàn)中的懸臂梁）受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)測(cè)量電路（電橋），轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出顯示。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：模塊三、力的測(cè)量課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解力傳感器的分類與基本結(jié)構(gòu) 2、應(yīng)變片力傳感器的測(cè)量方法與適用范圍 3、掌握力傳感器的使用方法重點(diǎn)、難點(diǎn)：力傳感器的使用方法教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘

24、作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、力傳感器二、電阻應(yīng)變片式傳感器工作原理應(yīng)變片是最常用的測(cè)力元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件（本實(shí)驗(yàn)中的懸臂梁）受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。三、電阻應(yīng)變片式傳感器的使用方法1）將應(yīng)變片直接粘貼于被測(cè)構(gòu)件上，用來(lái)測(cè)定構(gòu)件的應(yīng)變或應(yīng)力。2）將應(yīng)變片貼于彈性元件上，與彈性元件一起構(gòu)成應(yīng)變式傳感器敏感元件。四、電阻應(yīng)變片傳感器的測(cè)量電路1）單臂半橋電橋電路2）雙臂半橋電橋電路3）全橋電橋電路五、應(yīng)變片的粘貼1）應(yīng)變片的選擇與檢查2）試件的表面處理3）做粘貼標(biāo)記4）底層處理5）點(diǎn)膠6）貼片

25、7）固化8）粘貼質(zhì)量檢查任務(wù)實(shí)施課題二 電子秤任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、電子秤的結(jié)構(gòu)二、稱重傳感器1）應(yīng)變式稱重傳感器的工作原理2）應(yīng)變式稱重傳感器種類任務(wù)實(shí)施一、稱重傳感器的選擇方法二、稱重傳感器的使用方法及注意事項(xiàng)課題三 應(yīng)變片壓力傳感器任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、壓力的基本概念及單位二、壓力傳感器的種類1.絕對(duì)壓力傳感器2.相對(duì)壓力傳感器3.差壓傳感器三、應(yīng)變片壓力傳感器四、壓力傳感器的安裝五、壓力傳感器的校驗(yàn)小結(jié)：應(yīng)變片是最常用的測(cè)力元件。當(dāng)用應(yīng)變片測(cè)試時(shí)，應(yīng)變片要牢固地粘貼在測(cè)試體表面，當(dāng)測(cè)件（本實(shí)驗(yàn)中的懸臂梁）受力發(fā)生形變，應(yīng)變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。作業(yè)布置：審批：后

26、記：周次：時(shí)間：課題：模塊三、力的測(cè)量課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解力傳感器的分類與基本結(jié)構(gòu) 2、應(yīng)變片力傳感器的測(cè)量方法與適用范圍 3、掌握力傳感器的使用方法重點(diǎn)、難點(diǎn)：力傳感器的使用方法教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程：課題四 壓阻式壓力傳感器任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、壓阻式壓力敏感元件二、壓阻式壓力傳感器工作原理1、測(cè)量絕對(duì)壓力2、測(cè)量相對(duì)壓力3、測(cè)量壓力差4、測(cè)量電路三、壓阻式壓力傳感器的特點(diǎn)四、壓阻式壓力傳感器的使用與校驗(yàn)方法五、壓阻式壓力傳感器的使用注意事項(xiàng)課題五 壓力變送器任務(wù)導(dǎo)入相關(guān)知識(shí)一、壓力變送器二

27、、電容式壓力變送器的工作原理1、變面積式電容傳感器2、變間隙式電容傳感器3、變介電常數(shù)式電容傳感器4、電容式傳感器的常用測(cè)量電路三、典型電容式壓力變送器的結(jié)構(gòu)四、電容式壓力變送器測(cè)量液位工作原理任務(wù)實(shí)施一、測(cè)量油庫(kù)液位的實(shí)例二、壓力變送器的使用注意事項(xiàng)三、壓力變送器使用時(shí)的常見故障分析與處理小結(jié)：作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：實(shí)訓(xùn)五 箔式應(yīng)變片溫度效應(yīng)和溫度補(bǔ)償課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、溫度變化對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的影響。2、掌握實(shí)際電路中溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?。重點(diǎn)、難點(diǎn)：電路中溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ń叹撸簜鞲衅髂K教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：新授20分鐘 實(shí)操 80分鐘教學(xué)過(guò)程：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 說(shuō)明溫度變化

28、對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的影響。2 由于溫度變化引入了測(cè)量誤差，因此實(shí)用測(cè)試電路中必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償,所以掌握實(shí)際電路中溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?。二、?shí)驗(yàn)原理 溫度變化引起應(yīng)變片阻值發(fā)生變化的原因有二：其一，由于電阻絲溫度系數(shù)的存在，當(dāng)溫度變化是時(shí)，應(yīng)變片自身的標(biāo)稱阻值發(fā)生變化。其二，當(dāng)試件與電阻的材料的線膨脹系數(shù)不同時(shí)，溫度改變將引起附加變形，使其產(chǎn)生附加電阻。由此引起測(cè)試系統(tǒng)輸出電壓發(fā)生變化。 用補(bǔ)償片法是應(yīng)變片電橋溫度補(bǔ)償方法中的一種，如圖（2）所示，在電橋中，R1為工作片，R2是補(bǔ)償片，R1=R2，當(dāng)溫度變化時(shí)兩應(yīng)變片的電阻變化R1與R2符號(hào)相同，數(shù)量相等，橋梁如果原來(lái)是平衡的，則溫度變化后R1·R4

29、=R2·R3，電橋仍滿足平衡條件，無(wú)漂移電壓輸出，由于補(bǔ)償片所貼位置與工作片成90°，所以只感受溫度變化，而不感受懸臂梁的應(yīng)變。三、實(shí)驗(yàn)所需部件1 直流穩(wěn)壓電源（±4V）2 電橋3 差動(dòng)放大器4 電壓表5 測(cè)微頭6 加熱器7 半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)四、實(shí)驗(yàn)電路 五、實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容（一） 箔式應(yīng)變片溫度效應(yīng)的測(cè)試1 與前面實(shí)驗(yàn)一樣，首先進(jìn)行差放調(diào)零，然后按圖（1）連接電路，正確無(wú)誤后方可開啟電源，調(diào)整系統(tǒng)輸出為零。2 記錄加熱前測(cè)試系統(tǒng)感受的溫度，可用半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)可插入二片應(yīng)變梁之間的加熱器當(dāng)中來(lái)測(cè)量。3 開啟“加熱”電源，觀察測(cè)試系統(tǒng)輸出電壓隨溫度計(jì)升高而發(fā)生的變化。待電壓

30、讀數(shù)基本穩(wěn)定后記下電壓值。4 求出溫度漂移值V/T。 （二） 應(yīng)變電路的溫度補(bǔ)償1 按圖（2）接好線路，圖中R1和R2分別是箔式應(yīng)變片的工作片和補(bǔ)償片。(注意這兩個(gè)的受力方向要一致)2 重復(fù)上面（一）中的14步，求出接入補(bǔ)償片后系統(tǒng)的溫度漂移，并與（一）的結(jié)果進(jìn)行比較。 六、注意事項(xiàng)應(yīng)正確選擇補(bǔ)償片。在面板的應(yīng)變片接線端中，從左至右18接線端分別是：1上梁半導(dǎo)體應(yīng)變片；2下梁半導(dǎo)體應(yīng)變片；3上梁箔式應(yīng)變工作片；4下梁箔式應(yīng)變工作片；5上梁箔式應(yīng)變工作片；6下梁箔式應(yīng)變工作片；7上梁溫度補(bǔ)償片；8下梁溫度補(bǔ)償片。電路中工作片與補(bǔ)償片應(yīng)在同一應(yīng)變梁上。連線時(shí)要注意。小結(jié)：溫度變化引起應(yīng)變片阻值發(fā)生

31、變化的原因有二：其一，由于電阻絲溫度系數(shù)的存在，當(dāng)溫度變化是時(shí)，應(yīng)變片自身的標(biāo)稱阻值發(fā)生變化。其二，當(dāng)試件與電阻的材料的線膨脹系數(shù)不同時(shí)，溫度改變將引起附加變形，使其產(chǎn)生附加電阻。由此引起測(cè)試系統(tǒng)輸出電壓發(fā)生變化。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：實(shí)訓(xùn)六 半導(dǎo)體應(yīng)變片性能的測(cè)試課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度和溫度效應(yīng)。2、掌握實(shí)際運(yùn)用的半導(dǎo)體半橋電路，與半導(dǎo)體單臂電橋進(jìn)行性能比較重點(diǎn)、難點(diǎn)：半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度和溫度效應(yīng)教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：新授20分鐘 實(shí)操 80分鐘教學(xué)過(guò)程：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 說(shuō)明半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度和溫度效應(yīng)。2 通過(guò)實(shí)際運(yùn)用的

32、半導(dǎo)體半橋電路，與半導(dǎo)體單臂電橋進(jìn)行性能比較。二、實(shí)驗(yàn)原理 由于材料的阻值，則或當(dāng)應(yīng)變，靈敏度；對(duì)于箔式應(yīng)變片，K箔1+2主要是由形變引起的。對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變片，主要由電阻率變化引起。由于半導(dǎo)體材料的“壓阻效應(yīng)”特別明顯，可以反映出很微小的形變，所以K半要大于K箔，但受溫度影響大。三、實(shí)驗(yàn)所需部件1 直流穩(wěn)壓電源（±2）2 電橋3 差動(dòng)放大器4 半導(dǎo)體應(yīng)變片5 測(cè)微頭6 電壓表7 半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)8 加熱器四、實(shí)驗(yàn)電路 五、實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容（一）半導(dǎo)體應(yīng)變片性能的測(cè)試1 同前面一樣，首先進(jìn)行差動(dòng)放大器調(diào)零。2 按圖（1）連接電路，其中R1是半導(dǎo)體應(yīng)變片，另一臂電阻是電橋上固定電阻。開啟電源后

33、預(yù)熱數(shù)分鐘。3 按單臂電橋?qū)嶒?yàn)步驟調(diào)整懸臂梁位置，調(diào)整系統(tǒng)輸出，用測(cè)微頭進(jìn)行位移，記錄V，X數(shù)據(jù)，作出V-X曲線，求出靈敏度。 位移X（mm）012345向上位移時(shí)輸出V（V）0向下位移時(shí)輸出V（V）04 重新調(diào)整測(cè)試系統(tǒng)輸出為零。用點(diǎn)溫計(jì)記錄加溫前的工作溫度T。5 打開“加熱”，觀察隨溫度升高系統(tǒng)輸出電壓溫漂情況。待電壓穩(wěn)定后測(cè)得溫升，求出系統(tǒng)的溫漂V/T。 （二） 半導(dǎo)體應(yīng)變片直流半橋的測(cè)試1 按圖（2）接線，電橋中R1和R2為半導(dǎo)體應(yīng)變片。2 按上面（一）的方法測(cè)出V，X值，畫出V-X曲線，求出靈敏度，測(cè)出溫度變化時(shí)的溫漂。并與上面進(jìn)行比較。位移X（mm）012345向上位移輸出V（V）

34、0向下位移輸出V（V）0六、注意事項(xiàng)該實(shí)驗(yàn)中直流激勵(lì)只能用±2V，以免引起半導(dǎo)體自熱而損壞。小結(jié)： 由于半導(dǎo)體材料的“壓阻效應(yīng)”特別明顯，可以反映出很微小的形變，所以K半要大于K箔，但受溫度影響大。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：模塊四 流量的測(cè)量課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解溫度的基本概念 2、理解溫度傳感器的基本測(cè)量方法 3、掌握溫度傳感器的一般測(cè)量方法重點(diǎn)、難點(diǎn)：教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 課題一、容積式流量計(jì) 任務(wù)導(dǎo)入 相關(guān)知識(shí) 一、流量的基本概念 二、容積式流量計(jì)的工作原理與結(jié)

35、構(gòu)類型 1、容積式流量計(jì)的工作原理 常見結(jié)構(gòu)類型 1）齒輪式容積流量計(jì) 2）刮板式容積流量計(jì) 3）旋轉(zhuǎn)活塞式容積流量計(jì) 4）皮膜式容積流量計(jì) 三、容積式流量計(jì)的選型與使用注意事項(xiàng) 1、容積式流量計(jì)的選型 2、容積式流量計(jì)的使用注意事項(xiàng) 任務(wù)實(shí)施 課題二、差壓式流量計(jì) 任務(wù)導(dǎo)入 相關(guān)知識(shí) 一、差壓式流量計(jì)概述 二、差壓是流量計(jì)的分類 1、按產(chǎn)生差壓原理的分類 1）節(jié)流式 2）動(dòng)壓頭式 3）水力阻力式 4）離心式 5）動(dòng)壓增益式 6）射流式 2、按結(jié)構(gòu)形式分類 1）標(biāo)準(zhǔn)孔板 2）標(biāo)準(zhǔn)噴嘴 三、差壓式流量計(jì)的工作原理及其主要特性 1、工作原理 2、主要特點(diǎn) 四、差壓式流量計(jì)的選型要點(diǎn) 1、儀表性能

36、2、壓力損失 3、安裝條件 4、環(huán)境條件 5、經(jīng)濟(jì)因素 五、差壓式流量計(jì)的使用注意事項(xiàng) 任務(wù)實(shí)施 課題三、超聲波流量計(jì) 任務(wù)導(dǎo)入 相關(guān)知識(shí) 一、超聲波流量計(jì)概述 二、超聲波流量計(jì)的分類 1、按照測(cè)試原理分類 2、按照換能器供電方式不同分類 三、超聲波流量計(jì)的選型 四、超聲波流量計(jì)的使用 任務(wù)實(shí)施小結(jié)： 流量、溫度、壓力是重要的過(guò)程參數(shù)，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，流量?jī)x表同壓力、溫度儀表一樣都有著廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化儀表與裝置中，流量?jī)x表被用作自動(dòng)化控制系統(tǒng)的檢測(cè)儀表和物料數(shù)量測(cè)量的總量表。作業(yè)布置：審批：后記：周次：時(shí)間：課題：實(shí)訓(xùn)七 課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解相敏檢波器面板上各個(gè)端口的作用 2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解相敏檢波器的功能重點(diǎn)、難點(diǎn)：教具：傳感器模塊教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 新授 70分鐘 小結(jié) 15分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程：一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解相敏檢波器面板上各個(gè)端口的作用；2 通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解相敏檢波器的功能。二、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1 音頻振蕩器2 直流穩(wěn)壓電源3 雙蹤示波器4 電壓/頻率表三、 實(shí)驗(yàn)器材1 相敏檢波器2 移相器3 低通濾波器四、 實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容1 了解相敏檢波器在實(shí)驗(yàn)儀面板上的符號(hào)。每個(gè)腳的功能如下： 是輸入端 是交流參考信號(hào)輸入端