傳感器及應用教案

（機電技術應用專業(yè)）傳感器及應用05機電（1）(2)05汽車（1）教者:陳云機械教研組2007.09.02目錄 課時 第二周： HYPERLINK2007、9、3： 傳感器及應用 （2） HYPERLINK2007、9、4： 傳感器的定義與基本特性 （2） HYPERLINK2007、9、5： 傳感器的基本誤差 （2）第三周： HYPERLINK2007、9、11： 傳感器的基本誤差（2） （2） HYPERLINK2007、9、12： 彈性元件的形式及應用范圍 （2） HYPERLINK2007、9、12： 測量誤差的計算及儀表 （1）第四周： HYPERLINK2007、9、18： 電阻應變式傳感器 （2） HYPERLINK2007、9、19： 溫度補償 （2） HYPERLINK2007、9、19： 熱電阻傳感器 （1）第五周： HYPERLINK2007、9、28： 差分變壓器式傳感器 （2） HYPERLINK2007、9、28： 差分變壓器式傳感器2 （2）第六周： 國慶長假第七周： HYPERLINK2007、10、8： 復習 （2） HYPERLINK2007、10、9： 測試 （2） HYPERLINK2007、10、9： 講解試卷 （1）第八周：HYPERLINK2007、10、16電渦流式傳感器（2）HYPERLINK2007、10、17電渦流式傳感器（2）（1）HYPERLINK2007、10、18電容式傳感器（2）第九周：HYPERLINK2007、10、23電容式傳感器(2)（2）HYPERLINK2007、10、24壓電式傳感器（1）HYPERLINK2007、10、25壓電式傳感器（2）（2）第十周：HYPERLINK2007、10、30熱電偶傳感器（2）HYPERLINK2007、10、31磁電式傳感器（1）HYPERLINK2007、11、1霍爾式傳感器（2）第十一周：學生實習第十二周：學生實習第十三周：學生實習第十四周：學生實習第十五周：HYPERLINK2007、12、6階段復習（2）HYPERLINK2007、12、7考試（1）HYPERLINK2007、12、8講試卷（2）儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題傳感器的作用與分類課型新授課授課日期2007、9、3授課時數(shù)2課時授課班級05汽(1)、機(1)(2)授課地點北401教學目標了解了學生的要求、認識學生了解傳感器的作用與分類重點、難點重點：了解學生的要求難點：傳感器的作用與分類教學設計概述教師自我介紹、學生自我介紹、傳感器的作用、傳感器的分類板書設計姓名傳感器的地位傳感器的作用傳感器的分類按工作原理分類按被測量性質分類按輸出量種類分類按傳感器的信號處理方法分類教后自我評價通過本次課的教學使學生，對傳感器有了一些認識與理解，了解了傳感器的作用，對傳感器的工作也有了一定的了解，為以后的學習打下了基礎，達到了教學的目的。教學過程教學心得新課啟發(fā)隨著社會的進步，科學技術的發(fā)展，傳感器的應用越來越廣，現(xiàn)代科技含量的高低主要取決于傳感器應用的廣度與深度。從今天開始我們就針對傳感器進行學習，這是我們機械類專業(yè)的學生的專業(yè)基礎課。新課講授自我介紹，學生自我發(fā)言。一、傳感器的地位在講傳感器前，我們先看一下人體的結構，人要做出某種反應和事，首先要通過人體五官（視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺）來接受外界的信息，并將這些信息付給大腦，再由大腦做出相應的運算和處理，最后由四肢執(zhí)行相應的動作。那么機器要人性化、自動化就少不了需要感應，感應就由傳感器來實現(xiàn)。要實現(xiàn)自動化作業(yè)，傳感器必不可少，而自動化的程度就是由傳感器的數(shù)量和質量來決定。二、傳感器的作用將一些信息轉化為數(shù)據(jù)傳輸給控制裝置，為控制裝置發(fā)出指令做好準備。三、傳感器的分類傳感器的種類名目繁多，分類不盡相同1、按工作原理分類參量傳感器、發(fā)電傳感器、脈沖傳感器及特殊傳感器2、按被測量性質分類機械量傳感器、熱工量傳感器、成份傳感器、狀態(tài)量傳感器、探傷傳感器3、按輸出量種類分類模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器4、按傳感器的信號處理方法分類直接傳感器、差分傳感器和補償傳感器直接傳感器單獨將被測量轉換成所需要的輸出信號，它的結構最簡單，但靈敏度低、易受外界干擾差分傳感器是把兩個相同類型的直接傳感器接在轉換電路中，使兩個傳感器所經受的相同干擾信號相減，而有用的被測量信號相加，從而提高了靈敏度和抗干擾能力，改善了線性度。傳感器常常按工作原理及被測量性質分類方式合二為一進行命名與學生相互了解促進教學效果了解傳感器的應用掌握傳感器的工作了解傳感器的不同分類小結與作業(yè)小結本次課我們主要和大家學習了關于傳感器的地位、作用、分類，傳感器是應用極為廣泛的器件，希望同學們多花時間進行了解。作業(yè)傳感器的分類有哪些？HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題傳感器的定義與基本特性課型新授課授課日期2007、9、4授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解傳感器的特性掌握傳感器的定義及組成重點、難點重點：傳感器的定義及組成難點：傳感器的特性教學設計概述傳感器的定義、組成、傳感器的特性板書設計傳感器的定義與基本特性一、傳感器的定義與組成二、傳感器的的特性1、精度2、穩(wěn)定性3、輸入輸出特性4、分辨率與分辨力教后自我評價通過本次課的教學使學生對傳感器有了定性的認識與理解，并對傳感器的特性進行了分析，使學生了解了精度、穩(wěn)定性、輸入輸出特性、分辨率與分辨力，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知傳感器的作用有哪些？傳感器是怎樣分類的？新課啟發(fā)前一節(jié)課我們和大家學習了傳感器的作用與分類認識了傳感器，為了進一步掌握傳感器，接下來我們將對傳感器作用進一步的介紹。新課講授一、傳感器的定義與組成定義：能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成有用輸出信號的器件或裝置。組成：敏感元件、傳感元件及測量轉換電路組成敏感元件：指傳感器中能直接感受被測量的部分傳感元件：指傳感器中能將敏感元件輸出轉換為適于傳輸和測量的電信號部分測量轉換電路：輸出信號一般都很微弱，需要有信號調節(jié)與轉換電路將其放大或轉換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式部分轉換電路的形式并不是相同的，與相應的輸出信號相配合，常見的有放大器、電橋、振蕩器、電荷放大器等。電壓、電流、頻率、脈沖、芯片二、傳感器的的特性1、精度精度是主人傳感器優(yōu)良程度的一個指標。分為準確度和精密度準確度：測量值對于真值的偏離程度精密度：就是測量的離散偏差2、穩(wěn)定性兩個指標：穩(wěn)定度環(huán)境影響系數(shù)：系統(tǒng)外的環(huán)境影響3、輸入輸出特性兩個方面：靜態(tài)特性、動態(tài)特性靜態(tài)特性：是被測量不隨時間變化或隨時間變化很緩慢時，傳感器的輸出量與輸入量的關系。線性度、靈敏度、遲滯、分辨率與分辨力（一）靜態(tài)特性1、線性度又稱為線性誤差，指傳感器輸出—輸入的實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差與輸出量程范圍之比。舉例：y=Kx以電路中的電流、電壓、電阻為例分析其的線性計算。2、靈敏度是指傳感器在穩(wěn)定標準條件下，輸出變化量與輸入變化量的比值線性傳感器的靈敏度是一個常數(shù)3、遲滯傳感器的正向特性與反向特性的不一致程度。4、分辨率與分辨力用來表示儀表或裝置能夠檢測被測量的最小量值的性能指標。分辨率以最大量程的百分數(shù)來表示。是一個無量綱的比率量。分辨力是以最小量程的單位值來表示，是一個有量綱的量程（二）動力態(tài)特性響應特性，跟蹤輸入信號變化的特性。掌握傳感器的定義的組成了解傳感器各部分的作用對傳感器的特性有一定的認識學會評價傳感器的優(yōu)劣學會計算線性度了解各特性的名稱能認識分辨與分辨力的區(qū)別了解動態(tài)特性的含義小結與作業(yè)小結本次課我們主要和同學們學習了傳感器的定義及傳感器的特性，并學習了一些計算，希望同學們加強認識。作業(yè)什么叫傳感器，有哪些組成？傳感器的特性有哪些？HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題傳感器的基本誤差課型新授課授課日期2007、9、5授課時數(shù)1課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解測量誤差的一些概念、理解測量誤差的含義掌握相對誤差的計算方法重點、難點重點：理解測量誤差的意義難點：相對誤差計算方法的掌握教學設計概述傳感器的誤差、測量誤差的含義、相對誤差的計算板書設計傳感器的基本誤差定義：傳感器輸出值與理論輸出值的差值。一、測量誤差的基本概念二、誤差的分類1、按表示方法分類（1）絕對誤差（2）相對誤差教后自我評價通過本次課的教學使學生了解了傳感器的基本誤差，并對各種誤差的概念有了一定的認識與理解，掌握了誤差按表示方法分類及表示，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知什么叫傳感器，有哪些組成？傳感器各組成部分起什么作用？新課啟發(fā)任何測量都不可能絕對準確，都存在誤差，只要誤差存在允許的范圍內即可認為符合標準，傳感器也是一樣。新課講授傳感器的基本誤差定義：傳感器輸出值與理論輸出值的差值。一、測量誤差的基本概念傳感器也就是一種測量器具，所以傳感器的誤差也就是測量誤差。真值：被測量本身所具有的真正值約定真值：真值未知，用基準器的量值來代替真值。實際值：經過多次測量的算術平均值，接近于真值。標稱值：測量器具上所標出來的數(shù)值示值：由測量器具讀數(shù)裝置所出來的被測量的數(shù)值測量誤差：測量出來的數(shù)值與被測量的實際值之間的差值。二、誤差的分類在測量中由不同因素產生的誤差是混合在一起同時出現(xiàn)。1、按表示方法分類（1）絕對誤差：指示值與約定真值的差值。（2）相對誤差：實際相對誤差絕對誤差與約定真值的比值標稱相對誤差絕對誤差與示值的比值滿度（或引用）相對誤差絕對誤差與儀器滿刻度的比值。儀器的精密等級講解書上的相應例題重點是要學生認識到并不是精度高的測量儀器測量就準確，還要考慮到測量儀器的量程。了解測量誤差的一些名詞掌握相對誤差的計算方法注意例題講解將書上的公式分解進行講解小結與作業(yè)小結本次課我們主要和同學們學習了傳感器誤差的定義，了解了測量誤差的一些基本概念，并講了關于相對誤差的計算方法。作業(yè)P12、1需在課堂提示HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題傳感器的基本誤差（2）課型新授課授課日期2007、9、11授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解誤差的分類，理解誤差的類別了解儀表精度與測量精度掌握傳感器中的彈性敏感元件及其基本特性重點、難點重點：誤差的分類、理解誤差的類別難點：彈性敏感元件及其基本特性教學設計概述誤差的分類、儀表精度、測量精度、彈性敏感元件及基本特性板書設計按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類：按被測量隨時間變化的速度分類按使用條件分類二、儀表精度與測量精度第四節(jié)傳感器中的彈性敏感元件一、彈性敏感元件的基本特性剛度、靈敏度教后自我評價通過本次課的教學使學生認識了誤差的分類，對儀表精度與測量精度有了一定的認識與理解，掌握了傳感器中的彈性敏感元件，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知什么叫傳感器的誤差？什么叫測量誤差、標稱值、示值？什么叫絕對誤差和相對誤差？新課啟發(fā)前面一節(jié)課我們學習了傳感器的基本誤差，了解了測量誤差的一些名稱，并進行了相對誤差的計算和儀器精度的選擇方法。新課講授表示方法分誤差有：絕對誤差、相對誤差按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類：系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差1、系統(tǒng)誤差：指誤差的數(shù)值是一個常數(shù)或按一定的規(guī)律變化的值。可分為恒定誤差和變值誤差（1）恒定誤差是指在一定條件下，誤差的數(shù)值及符號都保持不變的系統(tǒng)誤差（2）變值誤差是指在一定條件下，誤差按某一確定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差愈小，測量愈準確，所以常用準確度來表征系統(tǒng)誤差大小特點：誤差有規(guī)律，可以通過實驗或引入修正值方法予以修正。2、隨機誤差：由于偶然因素的影響而引起的，其數(shù)值大小和正負號不定，難以估計。3、粗大誤差：指在一定的條件下測量結果顯著地偏離其實際值時所對應的誤差。絕對誤差較大。按被測量隨時間變化的速度分類靜態(tài)誤差：指在測量過程中，被測量隨時間變化很緩慢或基本不變時的測量誤差。動態(tài)誤差：在被測量隨時間變化時所測得的誤差。按使用條件分類基本誤差：指檢測系統(tǒng)在規(guī)定的標準條件下使用時所產生的誤差。附加誤差：當使用偏離規(guī)定標準條件時，除基本誤差外還會產生附加誤差二、儀表精度與測量精度1、儀表精度與測量精度的關系如何選擇測量精度高的儀器2、附加誤差對實際測量精度的影響了解如何處理附加誤差的影響，來確定誤差的性質第四節(jié)傳感器中的彈性敏感元件一、彈性敏感元件的基本特性變形：物體因外力作用而改變原來的尺寸或形狀。彈性變形：指能夠恢復原來的尺寸和形狀的變形塑性變形：彈性敏感元件是許多傳感器及檢測儀表中的基本元件，它往往直接感受被測物理量的變化，并將其轉化為彈性元件本身的應變或位移，然后由各種形式的傳感器元件把它轉變?yōu)殡娏?。彈性元件的基本特性：彈性敏感元件的輸入量與輸出量之間的關系。包括：剛度、靈敏度、彈性滯后、彈性后效1、剛度使彈性元件產生單位變形所需要的外部作用力K=lim(ΔF/Δx)=df/dx彈性曲線上某點的剛度可通過該點作曲線的切線求得，用切線與水平線夾角的正切求得。2、靈敏度是剛度的倒數(shù)，它表示彈性敏感元件在承受單位輸入量時所產生的變形大小。系統(tǒng)誤差表明了一個測量結果偏離真值和實際值的程度。注意區(qū)分各種誤差重點闡述誤差產生的原因來進行區(qū)分結合前面的例題了解處理辦法了解彈性敏感元件的作用掌握定義能理解剛度和靈敏度的含義。小結與作業(yè)小結本次課我們主要分析了測量誤差，及彈性敏感元件的基本特性，學會提高認識與理解。作業(yè)誤差是如何分類的？什么是彈性敏感元件？什么是基本特性，有哪些指標？HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題彈性元件的形式及應用范圍課型新授課授課日期2007、9、12授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解彈性敏感元件的測量原理掌握彈性敏感元件的形式重點、難點重點：彈性敏感元件的測量原理及彈性敏感元件的形式難點：彈性敏感元件的測量原理教學設計概述彈性敏感元件的形式、各種不同敏感元件的測量原理板書設計二、彈性敏感元件的形式及應用范圍1、彈性敏感元件的形式2、變換力的彈性元件3、變換壓力的彈性敏感元件教后自我評價通過本次課的教學使學生了解了彈性敏感元件的形式，分析了變換力的彈性元件和變換壓力的彈性敏感元件，理解了它們的工作過程，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知系統(tǒng)誤差分為哪幾類？什么叫彈性敏感元件？什么叫彈性敏感元件的基本特性？新課啟發(fā)前一節(jié)課我們學習了彈性敏感元件及其基本特性，并對誤差的分類進行了分析，接下來我們就對彈性敏感元件的形式及應用范圍進行分析。新課講授二、彈性敏感元件的形式及應用范圍分析彈性敏感的應用原理1、彈性敏感元件的形式力變換成應變或位移的變換力的彈性敏感元件壓力變換成應變或位移的變換壓力的彈性敏感元件2、變換力的彈性元件（1）等截面軸，等截面軸又稱柱式彈性敏感元件，可以是實心柱體或空心圓柱體。比較兩者的應用特點：學會計算應變P9軸向應變橫向應變（2）環(huán)狀彈性敏感元件環(huán)狀彈性敏感元件多做成等截面圓環(huán)，其靈敏度較高，可以測量較小的力。但加工困難，環(huán)的各個部位的應變及應力都不相等。（3）懸臂梁是一端固定、另一端自由的彈性敏感元件?？煞譃榈冉孛婢匦螒冶哿汉妥兘孛鎽冶哿?，特點：結構簡單，易于加工，輸出位移大，靈敏度高，常用于較小力的測量。扭轉軸當自由端受到轉矩作用時，扭轉軸的表面會產生拉伸或壓縮應變，在軸表面上與軸線成45°方向產生應變。3、變換壓力的彈性敏感元件（1）彈簧管又稱波管，了解彈簧管的類型，及實現(xiàn)的原理（2）波紋管是一種圓柱管狀的彈性敏感元件（3）等截面薄板又稱平膜片，是一種抗彎剛度可以忽略的周邊固定的圓形薄膜。（4）波紋膜片和膜盒波紋膜片是一種壓有環(huán)形同心波紋的圓形薄膜。為了進一步提高靈敏度，可將兩個波紋膜片焊在一起，制成膜盒（5）薄壁圓筒和薄壁半球應用不是很廣泛，這兩種彈性敏感元件的靈敏度較低。結合書上第9頁相應的內容了解計算公式了解不同敏感元件的特點測量原理了解波紋管的工作小結與作業(yè)小結本次課我們主要學習了彈性敏感元件的形式及應用范圍，了解了彈性敏感元件的形式，分析了一些常見的彈性敏感元件。作業(yè)P125、6、7HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題測量誤差的計算及儀表課型新授課授課日期2007、9、12授課時數(shù)1課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標掌握測量誤差的計算方法及儀表的相關計算重點、難點重點：測量誤差計算方法的講解難點：相關計算方法的掌握教學設計概述采用例題講解、闡述解題思路板書設計例題分析教后自我評價通過本次課的教學使學生對測量誤差有了進一步的認識與理解并通過計算使學生加深了對測量誤差的掌握，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知彈性敏感元件的形式有哪些？新課啟發(fā)前面我們分析了關于測量誤差的一些計算方法，這節(jié)課我們就這些測量方法進行一些計算的例題講解。新課講授1、欲測250V電壓，要求測量示值相對誤差不大于±5%，問選用量程為250V電壓表，其精度為哪級？若選用量程為300V和500V的電壓表，其精度又為哪級？解題思路先根據(jù)示值相對誤差的要求確定最大的絕對誤差再根據(jù)絕對誤差來確定相應量程的精度等級注意：在選用等級時若有尾數(shù)時，向高級的精度選用。解題過程可以請學生來做，進行分析2、有一臺測量壓力的儀表,測量范圍為0~106Pa，壓力p與儀表輸出電壓之間的關系為U0=a0+a1p+a2p2式中a0=2Mv，a1=10mV/（105Pa），a2=－0.5mV/（105Pa）2。求該儀表的輸出特性方程畫出輸出特性曲線示意圖該儀器的靈敏度表達式畫出靈敏度曲線圖該儀表的線性度解：該儀表的輸出特性方程為：U0=2+10p-0.5p2靈敏度為輸出特性方程的導數(shù)式為：-p+10在求儀表的線性度時先求出擬合直線的直線方程再求出輸出特性方程和擬合直線方程差值的最大值根據(jù)極值的計算方法進行求解，配平方后則一目了然。最后再求出線性度。最大值為：12.5mV線性度為：12.5/50=25%小結與作業(yè)小結本次課我們主要就是分析了，關于儀表相關計算的分析，針對題目進行計算方法的確認，理解計算過程，希望同學們能夠掌握相關的計算方法。作業(yè)P12、2，4HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題電阻應變式傳感器課型新授課授課日期2007、9、18授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解電阻應變式傳感器的測量原理及計算過程掌握應變效應及電阻應變式傳感器的工作原理重點、難點重點：應變效應及電阻應變式傳感器的工作原理難點：電阻應變式傳感器的測量原理及計算過程教學設計概述應變效應、電阻應變式傳感器的工作原理板書設計電阻應變式傳感器一、應變效應二、應變片的種類、結構與粘貼三、測量轉換電路1、單臂橋工作方式2、半橋工作方式3、全橋工作方式教后自我評價通過本次課的教學使學生掌握了電阻應變式傳感器的工作原理，了解了應變片的種類、結構與粘貼對測量轉換電路有一定的認識與理解，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知彈性敏感元件的形式有哪些？彈性敏感元件的應用范圍有哪些？新課啟發(fā)傳感器已經成為機電產品不可缺少的組成部分，它的質量的好壞直接影響被測信號的精度。新課講授電阻應變式傳感器是電阻傳感器，主要由彈性敏感元件或試件、電阻應變片和測量轉換電路組成。應變效應定義：導體或半導體材料在外界力作用下產生機械變形，其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象。電阻應變片就是利用這一現(xiàn)象而制成的。將應變片粘貼在試件表面，當試件受力變形后，應變片上的電阻絲也隨之變形，通過電路將電阻的變化轉變?yōu)殡妷夯螂娏鞯淖兓敵?。電阻絲應變片電阻=電阻率*長度/直徑電阻（阻值）應變εR=△R/R與電阻片的縱向應變εx的關系在很大范圍內是線性的即關系為：εR=Kεx式中K為電阻絲的靈敏度。應用特點：精度高、測量范圍大、能適應各種環(huán)境、便于記憶和處理缺點：靈敏度低2.0~3.6二、應變片的種類、結構與粘貼1、應變片的結構類型應變片可分為金屬應變片、半導體應變片金屬應變片：金屬絲式、箔式、薄膜式三種半導體應變片是用半導體材料作敏感柵而制成的優(yōu)點：靈敏度高，橫向效應小，易集成，與計算機接口方便。缺點：熱穩(wěn)定性差。2、應變片的粘貼通過粘合劑粘貼到試件上的，粘合劑的種類很多，選用時要根據(jù)基片材料、工作溫度、潮濕程度、穩(wěn)定性、是否加溫加壓、粘貼時間等多種因素合理選擇粘合劑。三、測量轉換電路電阻應變片的電阻變化范圍小，測量轉換電路通常為橋式電路，按電源發(fā)行不同，可有交流電橋、直流電橋按橋臂工作數(shù)量可分：單臂工作橋、半橋、全橋注意對學生進行推導書本公式的由來，促進學生的認識與理解。1、單臂橋工作方式R1為受力應變片，其余各臂為固定電阻2、半橋工作方式R1、R2為受力應變片，R3、R4為固定電阻3、全橋工作方式電橋四個橋臂都為應變片，此時電橋輸出電壓公式就是2-5在使用上述公式時，應注意電阻變化和應變值的符號，電阻應變率可以是試件的縱向應變，也可以是試件的橫向應變，取決于應應變片的粘貼方向。若是壓應變，ε應以負值代入；若是拉應變，應以正值代入非線性誤差的處理，對于應變較小的可以忽略，而對于較大的則不可以忽略，采用恒流源作為電橋的電源也能夠減小非線性誤差。直流平衡或電阻平衡：R1、R2、R3、R4不可能嚴格相等，而在測量前將輸出電壓調為零的過程。交流電橋：采用交流電作為電橋的電源交流平衡或電容平衡了解闡述電阻應變片的工作原理。介紹電阻絲應變片的工作及其計算方法了解其形式了解應變片的粘貼方法掌握測量轉換電路的形式講解書本公式的由來掌握應用的注意事項平衡電路的理解。小結與作業(yè)小結本次課我們主要分析了電阻應變式傳感器的工作的基本原理，研究了工作的過程及計算方法，對相關公式的應用進行了相應的討論。作業(yè)P804HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題溫度補償課型新授課授課日期2007、9、19授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解電阻應變式傳感器的應用場合及實現(xiàn)原理掌握電阻應變式傳感器溫度補償?shù)膶崿F(xiàn)原理重點、難點重點：電阻應變式傳感器溫度補償?shù)膶崿F(xiàn)原理難點：溫度補償?shù)膶崿F(xiàn)原理、應用場合和實現(xiàn)原理教學設計概述電阻應變式傳感器溫度補償?shù)膶崿F(xiàn)原理、電阻應變式傳感器的應用場合板書設計四、溫度補償1、補償塊補償法2、橋路自補償法五、電阻應變式傳感器的應用1、力和扭矩傳感器2、壓力傳感器3、加速度傳感器教后自我評價通過本次課的教學使學生對溫度補償有了認識與理解，并掌握了溫度補償?shù)姆椒皩崿F(xiàn)原理，了解了電阻應變式傳感器的應用，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知什么叫做應變效應？電阻應變量與縱向應變之間的關系是怎樣的？新課啟發(fā)前面我們分析了電阻應變式傳感器的工作原理和實現(xiàn)形式，在實際的工作過程中，我們了解了應變能導致應變片電阻變化外，而其實溫度的變化也會導致應變片電阻變化，那么如何進行補償，就是我們今天所要討論的問題。新課講授四、溫度補償目前常用的補償方法有：補償塊補償法和橋路自補償法。1、補償塊補償法在實際的工作過程中，電阻應變量應為：應力引起的電阻值的變化+由溫度變化所引起的電阻值的變化。而在測量的過程中，所顯示出來的電阻應變量并不是純粹的應力引起的電阻值的變化量。所以應將由溫度引起的電阻變化量測量出來，才能夠做到補償。例如：在測量如圖的應變時，可采用半橋測量，用兩片型號、初始電阻值、靈敏度都相同的應變片，R1和R2，R1貼于測試點、R2貼于零應變處（補償塊）。補償塊：材料、溫度、與試件相同，但不受力的試塊。由于R1=R2，且R1、R2所處的溫度聲相等，所以則由上述關系可得從式中我們發(fā)現(xiàn)并不含，所以U0不受溫度的影響，只與被測試件的應變有關。2、橋路自補償法與前述補償塊補償法的工作原理相似，電橋相鄰兩臂受溫度影響，同時產生大小相等、符號相同的電阻增量而互相抵消，從而達到橋路溫度自補償?shù)哪康?。五、電阻應變式傳感器的應用電阻應變式傳感器中的各種彈性元件一般為敏感元件，傳感器元件就是應變片，測量轉換電路一般為電橋電路。把應變片粘貼到彈性敏感元件上，使彈性敏感元件的應變與被測量成比例關系。1、力和扭矩傳感器可以用幾片電阻應變片粘貼于彈性敏感元件，來測量元件兩種方向的應變。2、壓力傳感器應變式壓力傳感器主要用于液體、氣體壓力的測量，測量壓力范圍是104~107Pa。3、加速度傳感器加速度傳感器實質上是一種測量力的裝置分析補償實現(xiàn)的原理、及基本條件。分析公式，要求學生能夠掌握各公式的由來理解橋路自補償?shù)脑碚莆针娮钁兪絺鞲衅鞯慕M成各種電阻應變傳感器的方式。小結與作業(yè)小結本次課我們主要和大家分析了關于電阻應變式傳感器的溫度補償原理及電阻應變式傳感器的應用，并分析了它們的應用原理，涉及內容較廣，希望同學加強認識。促進對相關內容的掌握。作業(yè)P805HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題熱電阻傳感器課型新授課授課日期2007、9、19授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解熱電阻傳感器的工作原理及應用場合掌握熱電阻傳感器的定義和類別及工作原理重點、難點重點：熱電阻傳感器的定義和類別及熱電阻傳感器的工作原理難點：熱電阻傳感器的工作原理及應用場合教學設計概述熱電阻傳感器、定義、類別、工作原理、應用板書設計熱電阻傳感器一、熱電阻二、熱敏電阻三、熱電阻傳感器的應用金屬熱電阻傳感器的應用半導體熱電阻傳感器教后自我評價通過本次課的教學使學生掌握了熱電阻傳感器的類別及其測量方法，對熱電阻傳感器的應用有了一定的認識與理解，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知1、電阻應變式傳感器溫度補償?shù)脑硎鞘裁?？新課啟發(fā)前面我們主要針對電阻應變式傳感器的工作進行了討論和研究，分析了它們實現(xiàn)的原理和方法，對溫度補償?shù)膶崿F(xiàn)作了分析研究。接下來我們就熱電阻來進行討論新課講授熱電阻傳感器定義：利用電阻隨溫度變化特性制成的傳感器。用途：用于對溫度或與溫度有關的參量進行檢測。分類：金屬熱電阻和半導體熱電阻熱電阻熱敏電阻一、熱電阻熱電阻主要是利用電阻隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度的。目前應用的熱電阻材料是鉑和銅鉑的性能穩(wěn)定，采用特殊的結構可制成標準鉑電阻溫度計，它的適用范圍為-200~+960銅電阻價廉并且線性好，但溫度高時易氧化，故用于溫度較低的環(huán)境中-50~+150由理論計算可知，熱電阻的阻值Rt不僅與溫度t有關，還與溫度在0度時的熱電阻值R0有關。目前國內統(tǒng)一設計的工業(yè)用鉑電阻的分度號為Pt10、Pt100，銅電阻的分度號為Cu50、Cu100。二、熱敏電阻熱敏電阻是近年來出現(xiàn)的一種新型半導體測溫元件。一般按溫度系數(shù)可分為負溫度系數(shù)熱敏電阻、正溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻。熱敏電阻除按溫度系數(shù)區(qū)分外，還有以下三種分類方法：按結構形式可分為體型、薄膜型、厚膜型三種。三、熱電阻傳感器的應用1、金屬熱電阻傳感器的應用在工業(yè)上廣泛應用金屬熱電阻傳感器進行溫度測量，用電橋作為測量電路。熱電阻傳感器還可測量流量，在汽車的電控發(fā)動機上用于測量進入發(fā)動機的空氣測量，作為空氣流量計使用。2、半導體熱電阻傳感器熱敏電阻傳感器應用范圍廣，具有尺寸小，響應速度快、靈敏度高等優(yōu)點。溫度測量、溫度補償、工業(yè)控制了解定義用途和分類特性分析比較鉑和銅的性能特點分析溫度計的應用及特點熱電阻的分類了解金屬、半導體熱電阻傳感器的應用小結與作業(yè)小結本次課我們主要分析了關于熱電阻傳感器的應用分析了它們實現(xiàn)的原理、工作過程，并介紹了熱電阻傳感器的應用。作業(yè)P802HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題氣敏、濕敏電阻傳感器課型新授課授課日期2007、9、25授課時數(shù)1課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解氣敏、濕敏電阻傳感器的應用場合掌握氣敏、濕敏電阻傳感器的作用重點、難點重點：氣敏、濕敏電阻傳感器的作用難點：氣敏、濕敏電阻傳感器的應用場合教學設計概述氣敏電阻傳感器、作用、應用場合濕敏電阻傳感器、作用、應用場合板書設計一、氣敏電阻傳感器氣敏電阻傳感器是一種能把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉換成電阻變化量再轉換為電流、電壓信號的傳感器。二、濕敏電阻傳感器濕度的檢測與控制在現(xiàn)代科研、生產、生活中的地位越來越重要。濕度有絕對濕度和相對而言濕度之分。教后自我評價通過本次課的教學使學生對氣敏電阻傳感器和濕敏電阻傳感器有了一定的認識與了解，掌握了它們的作用，了解了它們的應用場合，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知什么叫熱敏電阻傳感器？熱電阻傳感器的類型有哪些？新課啟發(fā)在前面的學習中我們已經了解了對于力、力矩、溫度等進行測量的傳感器，那么有些可燃性的氣體在泄漏時，濕度較大時，我們有沒有辦法來進行檢測呢？下面我們就來了解關于氣敏、濕敏電阻傳感器。應用前面所學引出新內容新課講授氣敏、濕敏電阻傳感器是檢測環(huán)境氣體成分及濃度、檢測環(huán)境溫度，并對其進行控制和顯示的重要器件，在環(huán)境保護、家用電器、消防、農業(yè)生產和安全生產等方面得到廣泛應用。一、氣敏電阻傳感器氣敏電阻傳感器是一種能把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉換成電阻變化量再轉換為電流、電壓信號的傳感器。氣敏電阻：用SnO2、ZnO2或Fe2O3等金屬氧化物粉料并加入少量催化劑，按一定比例繞結而成的半導體器件。氣敏電阻工作時必須回熱到200~300度，其目的是加速被測氣體的化學吸附和電離的過程并燒去氣敏電阻表面的污物。氣敏半導體的靈敏度較高，它較適用于氣體的微量檢漏、濃度檢測或超限報警。二、濕敏電阻傳感器濕度的檢測與控制在現(xiàn)代科研、生產、生活中的地位越來越重要。濕度有絕對濕度和相對而言濕度之分。陶瓷濕敏電阻傳感器的核心部分是用鉻酸鎂—氧化鈦等金屬氧化物以高溫燒結工藝制成的多孔陶瓷半導體。氣孔率高達25%，濕滯：陶瓷濕敏傳感器吸濕快，而脫濕要慢許多，從而產生滯后現(xiàn)象。陶瓷濕度傳感器使用時，還應考慮溫度補償，所以陶瓷濕敏電阻應采用交流供電。若長期采用直流供電，會使?jié)衩舨牧蠘O化，吸附的水分子電離，導致靈敏度降低，性能變壞。所以濕敏電阻工作一段時間后必須重新標定。分析生活生產的需要分析氣敏電阻傳感器的作用了解濕滯的定義分析陶瓷濕度傳感器的應用特點小結與作業(yè)小結本次課我們主要講述了氣敏、濕敏電阻傳感器，分析了氣敏電阻傳感器的測量原理、組成，濕敏電阻傳感器測量原理及工作等。作業(yè)利用課余時間將相關內容熟悉。HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題差分變壓器式傳感器課型新授課授課日期2007、9、26授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解差變壓器式傳感器的工作原理掌握電感式傳感器的工作原理、分類重點、難點重點：電感式傳感器的工作原理、分類難點：差變壓器式傳感器的工作原理教學設計概述電感式傳感器的工作、分類、差分變壓器式傳感器的工作原理板書設計差分變壓器式傳感器一、電感式傳感器簡述二、差分變壓器式傳感器工作原理產生零點殘余電壓的主要原因減小零點殘余電壓的方法通常有：教后自我評價教學過程教學心得復習舊知氣敏電阻傳感器的作用是什么？濕敏電阻傳感器的作用是什么？新課啟發(fā)前面我們所學習的傳感器都是電阻式傳感器，在電工的學習中我們知道用電器中除了電阻外還有電感和電容，今天我們就來學習關于電感的傳感器形式。新課講授差分變壓器式傳感器電感式傳感器是利用線圈的自感、互感或阻抗的變化來實現(xiàn)非電量檢測的一種裝置。差分變壓器式傳感器就是一種電感式傳感器，它是根據(jù)互感的變化來感知被檢測量的。一、電感式傳感器簡述優(yōu)點：結構簡單、分辨率好和測量精度高缺點：響應較慢，不宜作快速動態(tài)測量測量范圍：測位移、壓力、振動等參數(shù)分類：自感式、互感式、渦流式三類自感：是把被測量轉為線圈的自感變化互感：是把被測量轉換為線圈的互感變化渦流式：是把被測量轉換為線圈的阻抗變化差分變壓器式傳感器屬于：互感式傳感器二、差分變壓器式傳感器工作原理差分變壓器的結構分析，結合書本P28圖2-22、23進行分析。組成：線框、鐵心在線框上繞一組初級線圈作輸入線圈、在同一線框上另繞兩組完全對稱的次級線圈作輸出線圈，它們反向串聯(lián)組成差分輸出形式在輸入電壓Ui時推導出輸出電壓為 ——勵磁電源角頻率——線圈互感的增量I1——勵磁電流線圈互感的增量與銜鐵位移量x基本成正比關系，所以輸出電壓的有效值為：K是差分變壓器的靈敏度，它是與差分變壓器的結構及材料有關。零點殘余電壓——（對照圖找出零點殘余電壓）產生零點殘余電壓的主要原因1、差分電感兩個線圈的電氣參數(shù)、幾何尺寸或磁路參數(shù)不完全對稱。2、存在寄生參數(shù)，如線圈間的寄生電容、引線與外殼的分布電容電源電壓含有高次諧波磁路的磁化曲線存在非線性減小零點殘余電壓的方法通常有：1、提高線框和線圈的對稱性；2、減少電源中諧波成分；3、正確選擇磁路材料，同時適當減少線圈的勵磁電流；4、在線圈上并聯(lián)阻容移相網絡補償相位誤差5、采用相敏檢波電路。了解差分變壓器式傳感器分析電感式傳感器差分變壓器式傳感器的結構分析零點殘余電壓出現(xiàn)的原因及減小影響的方法小結與作業(yè)小結本次課我們主要和大家分析了差分變壓器式傳感器的工作原理，并分析了差分變壓器式傳感器的工作特點，對其進行了初步分析。作業(yè)P806HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題差分變壓器式傳感器2課型新授課授課日期2007、9、授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解差分變壓器式傳感器的基本特性理解差分變壓器式傳感器的測量轉換電路重點、難點重點：差分變壓器式傳感器的基本特性難點：差分變壓器式傳感器的測量轉換電路教學設計概述差分變壓器式傳感器基本特性、測量轉換電路、應用板書設計三、基本特性1、靈敏度2、線性范圍四、測量轉換電路五、差分變壓器式傳感器的應用教后自我評價教學過程教學心得復習舊知什么叫電感式傳感器？電感式傳感器分為哪幾類？新課啟發(fā)前面我們分析了差分變壓器式傳感器的工作原理，對其工作有了一定的認識與理解，接下來我們就差分變壓器的基本特性等進行討論。新課講授三、基本特性1、靈敏度定義：指差分變壓器在單位電壓勵磁下，鐵心移動一單位距離時的輸出電壓，以mV/(mm·V)表示。影響靈敏度的因素有：（1）電源電壓和頻率（2）差分變壓器一、二次線圈的匝數(shù)比（3）銜鐵直徑與長度、材料質量（4）環(huán)境溫度（5）負載電阻等2、線性范圍理想的差分變壓器輸出電壓應與銜鐵位移成線性關系，實際上由于銜鐵的直徑、長度、材質和線圈骨架的形狀、大小的不同等均對線性有直接影響。四、測量轉換電路差分變壓器的電壓是交流電壓，它與銜鐵位移成正比，其輸出電壓如用交流電壓表來測量同樣無法判別銜鐵移動方向。最常用的是測量轉換電路是比較簡單的差分整流電路。差分變壓器兩個線圈電壓分別整流后，以它們的差值作為輸出，這樣，二次線圈電壓的相位和零點殘余電壓都不必考慮。圖2-25a、b用于連接低阻抗負載的場合，是電流輸出型圖2-25c、d用于連接高阻抗負載的場合，是電壓輸出型。根據(jù)圖2-25差分整流電路進行分析差分變壓器式傳感器測量轉換電路的工作原理及工作過程。五、差分變壓器式傳感器的應用圖2-26為YST—1型差分壓力變送器結構及電路圖。其示意圖如圖2-26a所示結合圖進行分析差分變壓器式傳感器在壓力變送的應用使學生能夠認識到其應用，了解其應用的特點。了解靈敏度的概念及其影響因素影響因素分析測量轉換電路，是本節(jié)課的難點所在認識差分變壓器的應用小結與作業(yè)小結本次課我們主要學習了，差分變壓器式傳感器的基本特性、測量轉換電路、差分變壓器式傳感器的應用，希望同學能夠加強相關知識的認識與理解。作業(yè)P808HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題復習課型新授課授課日期2007、10、8授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標促進學生的認識與理解，通過復習使學生的知識進一步的掌握重點、難點重點：促進學生的認識與理解難點：使學生的知識進一步的掌握教學設計概述重點分析、提醒學生注意、引導學生復習板書設計傳感器的基本概念作用與分類定義與基本特性傳感器的基本誤差彈性敏感元件常用傳感器及測量轉換電路電阻應變式傳感器、熱電阻傳感器氣敏、濕敏電阻傳感器、差分變壓器工傳感器教后自我評價通過本次課的教學使學生對前面所學知識有了進一步的認識與理解，促進了學生對相關知識的掌握，達到了教學的目的。教學過程教學心得復習舊知差分變壓器式傳感器相關內容新課啟發(fā)通過前面一階段的學習我們已經分析了差分變壓器式電阻傳感器的工作原理和應用，接下來我們就前面所學的知識和大家一起復習一下，以便我們更好地學習，及時調整學習方法。新課講授一、傳感器的地位二、傳感器的作用三、傳感器的分類按工作原理分類按被測量性質分類按輸出量種類分類按傳感器的信號處理方法分類四、傳感器的定義與組成五、傳感器的的特性1、精度2、穩(wěn)定性3、輸入輸出特性4、分辨率與分辨力六、儀表精度與測量精度七、彈性敏感元件的基本特性八、彈性敏感元件的形式及應用范圍電阻應變式傳感器九、應變效應十、應變片的種類、結構與粘貼十一、測量轉換電路十二、溫度補償1、補償塊補償法2、橋路自補償法十三、電阻應變式傳感器的應用1、力和扭矩傳感器2、壓力傳感器加速度傳感器熱電阻傳感器十四、熱電阻十五、熱敏電阻十六、熱電阻傳感器的應用金屬熱電阻傳感器的應用半導體熱電阻傳感器小結與作業(yè)小結本次課我們主要和大家將前面所學的知識點進行了復習希望大家能抓緊時間進行復習，加強記憶，鞏固提高。作業(yè)補充HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題測試課型新授課授課日期2007、10、8授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解學生的掌握情況針對性進行教學促使學生能有進一步的認識與掌握重點、難點重點：了解學生的掌握情況，組織教學難點：促使學生能有進一步的提高教學設計概述做練習板書設計做練習教后自我評價通過本次課的教學了解了學生的掌握情況，整體來說學生的掌握并不理想，存在很大的缺陷，需要加強，與本課程的客觀性有一定的聯(lián)系，了解了學生的學習情況，達到了教學的目的。教學過程教學心得新課講授一、填空題（1'×30=30'）1、傳感器按原理可以分為參量傳感器、發(fā)電傳感器、脈沖傳感器及特殊傳感器；按被測量性質可分為機械量傳感器、熱工量傳感器、成分傳感器、狀態(tài)量傳感器、探傷傳感器；按輸出量種類可分為模擬式傳感器、數(shù)字式傳感器。2、傳感器通常由敏感元件、傳感元件、測量轉換電路組成。3、誤差按表示方法可分為：絕對誤差和相對誤差；按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分為 系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差。4、物體因外力作用而改變原來的尺寸或形狀稱為變形，如果在外力去掉后能完全恢復原來的尺寸和形狀，則稱為彈性變形、，具有這類特性的物體稱為彈性元件。5、彈性敏感元件的基本特性包括：剛度、靈敏度、彈性滯后和彈性后效。6、電阻應變式傳感器是一種電阻傳感器，它主要由彈性敏感元件或試件、電阻應變片和測量轉換電路組成。7、氣敏電阻傳感器是一種能把氣體成分、濃度等參數(shù)轉換成電阻變化量再轉換為電流、電壓信號的傳感器。8、電感式傳感器可分為自感式、互感式、渦流式三類。9、從差分變壓器式傳感器的結構上可知，其主要由線框和鐵心組成。二、判斷題（2'×5=10'）1、按傳感器的信號處理方法傳感器分為直接傳感器、差分傳感器和補償傳感器。（ 對）2、分辨率是用來表示儀表或裝置能夠檢測被測量的最小量的性能指標，而分辨力則不是。 （ 錯 ）3、誤差按測量隨時間變化的速度分為靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差，而按使用條件又可分為基本誤差和附加誤差。 (對）4、在實際的應用中，應變能導致應變片電阻變化，而溫度變化將不會導致應變片電阻值的變化。（ 錯 ）5、熱電阻傳感器主要是利用電阻隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度的。（ 對 ）三、名詞解釋（2'×5=10'）傳感器：能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成有用輸出信號的器件或裝置。線性度：指傳感器輸出—輸入的實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差與輸出量程范圍之比靈敏度：指傳感器在穩(wěn)定標準條件下，輸出變化量與輸入變化量的比值。真值：被測量本身所具有的真正標稱值：測量器具上所標出來的數(shù)值四、問答題（10'×2=20'）1、差分電感傳感器產生零點殘余電壓的主要原因有哪些？減小或消除零點殘余電壓的方法有哪些？答：P29 2、電阻應變式傳感器在工作過程中會受到溫度的影響，可用溫度補償?shù)姆椒▉硐郎囟鹊挠绊?，試述溫度補償?shù)脑怼４穑翰捎脙善吞?、初始電阻和靈敏度都相同的應變片，一片貼于測試點上，另一片貼在試件的零應變處，在兩個應變片處于相同的溫度場中，采用相減的辦法來消除溫度對電阻應變片的影響。這種方法就稱為溫度補償。五、計算題（10'×3=30'）1、有一數(shù)字溫度計，它的測量范圍為0℃～200℃，精度為0.5級。求當示值分別為20℃、100℃時的絕對誤差和相對誤差。2、已知待測電壓為400V左右?，F(xiàn)有兩只電壓表，一只為1.5級，測量范圍為0～500V；另一只為1.0級，測量范圍為0～1000V。問選用哪一只電壓表測量較好？3、電阻應變片靈敏度K=2，沿縱向粘貼于截面積為0.2㎡的圓形鋼柱表面，鋼材的E=2×1011N/㎡，μ=0.3。求鋼柱受105N拉力作用時，應變片電阻的相對變化量。若應變片沿鋼柱圓周方向粘貼，受同樣接力作用時，應變片電阻的相對變化量為多少。小結與作業(yè)作業(yè)補充HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題講解試卷課型新授課授課日期2007、10、9授課時數(shù)1課時授課班級04汽、機（2）授課地點北401教學目標了解學生的掌握情況針對性進行教學促使學生能有進一步的認識與掌握重點、難點重點：了解學生的掌握情況，組織教學難點：促使學生能有進一步的提高教學設計概述講練習板書設計HYPERLINK講練習教后自我評價通過本次課的教學使學生對練習的題目有了一定的認識與理解，掌握了相關題目的內容，達到了教學的目的。作業(yè)布置名詞解釋HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題電渦流式傳感器課型新授課授課日期2007、10、16授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點南303教學目標掌握電渦流式傳感器的工作原理了解電渦流式傳感器的測量轉換電路及其應用重點、難點重點：電渦流式傳感器的工作原理及其應用難點：電渦流式傳感器的工作原理教學設計概述電渦流式傳感器的工作原理及其應用板書設計電渦流式傳感器電渦流式傳感器的特點：基本功作原理結構與測量轉換電路結構測量轉換電路應用位移測量振幅測量轉速測量電渦流探傷教后自我評價教學過程教學心得復習舊知什么叫差分變壓器式傳感器？2、差分變壓器式傳感器的工作原理是什么？新課啟發(fā)電感式傳感器分為自感式、互感式、渦流式三大類。而電感式傳感器中的渦流式就是電渦流式傳感器。電渦流式傳感器電渦流式傳感器的特點：可實現(xiàn)非接觸測量，靈敏度高，抗干擾能力強、頻率響應寬、體積小?；竟ぷ髟恚簻u流效應電渦流：金屬導體置于變化的磁場中，導體內有感應電流產生，這種電流在金屬體內自行閉合，稱為電渦流。工作原理：電渦流的產生要消耗一部分磁場能量，從而使激勵線圈的阻抗發(fā)生變化。電渦流線圈受被測金屬導體影響后的等效阻抗：Z=R+jL式中R——電渦流線圈工作時的等效電阻L——電渦流線圈工作時的等效電感結構與測量轉換電路1、結構：見書圖2—35線圈外徑越大，分辨率差，靈敏度低。非磁性材料，被測體的電導率越高，靈敏度越高。磁性材料反之。2、測量轉換電路電橋法、調幅法、調頻法調頻法的工作原理圖見書圖2—36諧振頻率：f=應用1、位移測量可測量位移及熱膨脹系數(shù)2、振幅測量可測量徑向振動、振幅及振動形狀3、轉速測量在旋轉體上開一條或數(shù)條槽或做成齒狀，旁邊安裝電渦流式傳感器。軸轉動時，傳感器與軸之間距離周期性的改變，輸出也周期性的變化。從而計算出轉速。4、電渦流探傷可檢查金屬表面裂紋、熱處理裂紋及焊接處缺陷。傳感器與被測導體保持距離不變，當裂陷出現(xiàn)時，引起阻抗的變化，從而引起輸出電壓的突變。還可探測金屬表面溫度、表面粗糙度、硬度，進行尺寸檢測，制成開關量輸出的檢測元件。利用楞次感應定律進行原理的分析分析改變Z的非電量因素了解調頻法的轉換電路及頻率計算了解各個應用的工作原理小結與作業(yè)小結本節(jié)課我們學習了電渦流式傳感器的基本原理及測量轉換電路，希望同學們課后加強對應用的理解。作業(yè)P80：2—9HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題電渦流式傳感器（2）課型新授課授課日期2007、10、17授課時數(shù)1課時授課班級04汽、機（2）授課地點南303教學目標掌握電渦流式傳感器的相關計算重點、難點重點：計算方法的分析講解難點：計算方法的掌握教學設計概述采用例題講解、闡述解題思路板書設計例題分析教后自我評價教學過程教學心得復習舊知1、靈敏度及最大線性范圍的概念。新課啟發(fā)上節(jié)課我們學習了電渦流式傳感器的原理及應用，這節(jié)課我們學習相關的計算。新課講授習題課例：用一電渦流式測振儀測量某種機器主軸的軸向振動，已知傳感器的靈敏度為20mV/mm，最大線性范圍為5mm?，F(xiàn)將傳感器安裝在主軸的右側，使用高速記錄儀記錄下來的振動波形。（圖見書P81：圖2—115）問：傳感器與被測金屬的安裝距離l為多少毫米時可得到較好的測量效果？為什么？軸向振幅的最大值A為多少？主軸振動的基頻f是多少？先找學生做，然后再進行分析講解由靈敏度：K==20推出輸入輸出的關系式：y=20x(1)再從圖上讀出輸出y的最大值為：y=40mV，代入（1）式中，求出軸向振幅的最大值A=2mm從圖上可直接讀出f=ms距離為2至5mm。振幅的最大值為2mm，小于2mm會撞到工件上；線性范圍為5mm，大于5mm就不滿足線性關系，測量不準確。先對基本概念、計算公式進行復習小結與作業(yè)小結作業(yè)HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題電容式傳感器課型新授課授課日期2007、10、18授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點南303教學目標了解電容式傳感器的基本工作原理掌握電容式傳感器的測量轉換電路重點、難點重點：電容式傳感器的基本工作原理及測量轉換電路難點：測量轉換電路的理解教學設計概述電容式傳感器的基本工作原理及測量轉換電路板書設計電容式傳感器基本工作原理及結構形式1、基本工作原理C=2、結構形式二、測量轉換電路1、橋式電路2、調頻電路脈沖寬度調制電路教后自我評價教學過程教學心得復習舊知什么叫電渦流式傳感器？電渦流式傳感器的工作原理是什么？新課啟發(fā)上節(jié)課我們學習了電渦流式傳感器，這節(jié)課我們接著學習電容式傳感器。新課講授電容式傳感器優(yōu)點：結構簡單，需要的工作能量小，靈敏度高，動態(tài)特性好，能在惡劣環(huán)境條件下工作。可運用于測厚、測角、測液位、測壓力等?；竟ぷ髟砑敖Y構形式1、工作原理：以電容器作為傳感元件，通過電容傳感元件將被測物理量的變化轉換為電容量的變化，再經過測量轉換電路轉換為電壓、電流或頻率。平板電容器的電容：C=式中：A——極板面積；d——極板間距離；——極板間介質的介電常數(shù)當d、A、中的一項或幾項有變化時，就改變了電容C，在交流工作時，就改變了容抗X，從而使輸出電壓或電流變化。2、結構形式根據(jù)參數(shù)d、A、的變化，電容式傳感器分為：改變極板距離d的變間隙式改變極板面積A的變面積式改變介電常數(shù)的變介電常數(shù)式二、測量轉換電路1、橋式電路舉例：（1）單臂接法的橋式轉換電路（2）接有差分電容傳感器的差動接法圖見書P38圖2—422、調頻電路原理：輸入量使電容發(fā)生改變，就使振蕩器的振蕩頻率變化，頻率的改變在鑒頻器中變換為電壓振幅的變化，經放大后記錄下來。分類：直放式調頻和外差式調頻3、脈沖寬度調制電路原理：利用對傳感器電容的充放電，電路輸出脈沖的寬度隨電容傳感器的電容量變化而改變，通過低通濾波器得到對應于被測量變化的直流信號。式中：——輸出直流電壓值；——觸發(fā)器輸出高電平值；（圖見書P39圖2—44）原理分析，掌握工作原理。結合圖2—41對分類進行分析。結合前面的橋式電路和差分電路進行分析小結與作業(yè)小結本節(jié)課我們學習了電容式傳感器的基本工作原理及測量轉換電路，希望同學們課后再加以消化理解。作業(yè)P81：2—10；2—11HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題電容式傳感器(2)課型新授課授課日期2007、10、23授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點南303教學目標了解電容式傳感器的應用；掌握壓電式傳感器的基本工作原理；重點、難點重點：壓電式傳感器的基本工作原理難點：壓電式傳感器的基本工作原理教學設計概述電容式傳感器的應用壓電式傳感器的相關名詞及基本工作原理板書設計電容式傳感器三、電容式傳感器的應用1、壓力測量2、加速度測量3、固體料位測量轉速測量壓電式傳感器一、基本工作原理1、壓電效應2、壓電材料3、壓電材料的主要特性指標教后自我評價教學過程教學心得復習舊知1、電容式傳感器的基本工作原理是什么？2、有哪些測量轉換電路？新課啟發(fā)前面我們已經介紹過了電容式傳感器的基本工作原理，那么本節(jié)課我們來看看如何利用這一原理來進行應用的。新課講授電容式傳感器三、電容式傳感器的應用不僅可應用于位移、角度、振動、加速度、荷重等機械量的精密測量，還應用于壓力、差壓力、料位、成分含量及熱加工參數(shù)的測量。1、壓力測量當被測壓力或差壓作用于膜片電極上，并使它產生位移時，兩極板間距離將發(fā)生改變，從而導致電容器的電容量改變。2、加速度測量當傳感器測量垂直方向的振動時，由于質量塊的慣性作用，使兩固定極板相對質量塊產生位移，此時上下兩個固定電極與質量塊端面之間的電容量產生變化而使傳感器有一個差分的電容變化量輸出。3、固體料位測量利用極棒和容器壁組成電容器的兩個電極。當固體物料的料位發(fā)生變化時，會引起極間不同介電常數(shù)介質的高度發(fā)生變化，因而導致電容變化。4、轉速測量當電容式傳感器的極板與齒頂相對時，電容量最大；當電容極板與齒隙相對時，電容量最小。根據(jù)頻率f計算轉速n：n=壓電式傳感器壓電式傳感器是一種自發(fā)電式傳感器?？蓽y力及最終能變換為力的非電物理量。一、基本工作原理利用正壓電效應1、壓電效應定義：某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用產生變形時，內部會產生極化現(xiàn)象，同時在其表面產生電荷，當外力去掉后，又重新回到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。2、壓電材料（1）、石英晶體a、z軸：光軸b、x軸：電軸c、y軸：機械軸（2）、壓電陶瓷先極化使電疇的極化方向發(fā)生轉動，趨向于外電場方向排列。極化后仍有很強的剩余極化強度，當受外力作用時，剩余極化強度發(fā)生變化，壓電陶瓷呈現(xiàn)壓電效應。3、壓電材料的主要性能指標（1）、壓電系數(shù)（2）、剛度（3）、介電常數(shù)（4）、電阻（5）、居里點結合圖2—45講解采用差分結構結合圖2—46講解結合圖2—47講解測量導電固體料位可在電極外套以絕緣套管。結合圖2—49講解了解小結與作業(yè)小結本節(jié)課我們學習了壓電式傳感器的基本工作原理，希望同學們課后加深理解。作業(yè)P81：2—13HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題壓電式傳感器課型新授課授課日期2007、10、24授課時數(shù)1課時授課班級04汽、機（2）授課地點南303教學目標掌握壓電式傳感器的測量轉換電路了解壓電式傳感器的應用重點、難點重點：掌握壓電式傳感器的測量轉換電路難點：掌握壓電式傳感器的測量轉換電路教學設計概述壓電式傳感器的測量轉換電路及應用板書設計壓電式傳感器二、測量轉換電路1、壓電元件的等效電路（1）、轉換原理（2）、轉換方法2、測量轉換電路三、結構和應用1、常用結構形式2、應用（1）、壓電式力傳感器（2）、壓電式加速度傳感器教后自我評價教學過程教學心得復習舊知什么是壓電效應？壓電式傳感器的基本工作原理是什么？新課啟發(fā)上次課我們學習了電容式傳感器的應用及壓電式傳感器的基本工作原理，今天我們繼續(xù)學習壓電式傳感器的測量轉換電路及應用。新課講授壓電式傳感器二、測量轉換電路1、壓電元件的等效電路方法：（1）、把壓電元件等效為一個電荷源與一個電容相并聯(lián)的電荷等效電路。（2）、把壓電元件等效為一個電壓源和一個串聯(lián)電容表示的電壓等效電路。電容器上的電壓、電荷量和電容的關系為：注：壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測量，只適用于動態(tài)測量。2、測量轉換電路放大檢波顯示記錄前置放大器：電荷前置放大器、電壓前置放大器三、壓電式傳感器的結構和應用1、壓電元件常用的結構形式結構形式：并聯(lián)、串聯(lián)。常用并聯(lián)接法2、壓電式傳感器的應用主要用于動態(tài)作用力、壓力、加速度的測量。（1）、壓電式力傳感器主要用于變化頻率的動態(tài)力的測量（2）、壓電式加速度傳感器結合圖2—53分析結合圖2—57講解結合圖2—58、59講解小結與作業(yè)小結本節(jié)課我們學習了壓電式傳感器的測量轉換電路及其應用，希望同學們課后再把測量轉換電路及相關計算好好鞏固。作業(yè)P81：2—142—15HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題壓電式傳感器（2）課型新授課授課日期2007、10、25授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點南303教學目標掌握壓電式傳感器的相關計算重點、難點重點：計算方法的分析講解難點：計算方法的掌握教學設計概述采用例題講解、闡述解題思路板書設計例題分析教后自我評價教學過程教學心得復習舊知1、什么叫靈敏度？2、壓電式傳感器的測量轉換電路？新課啟發(fā)上節(jié)課我們學習了壓電式傳感器的原理、測量轉換電路及應用，這節(jié)課我們學習相關的計算。新課講授例：用壓電式加速度計及電荷放大器測量振動，若傳感器的靈敏度為7pC/g(g為重力加速度)，電荷放大器靈敏度為100mV/pC，試確定當加速度為3g時系統(tǒng)的輸出電壓。先找學生做，然后再進行分析講解傳感器靈敏度：K==7y=7x當加速度為3g時：y=73=21pC電荷放大器靈敏度：K==100y=100x=2100mV熱電偶傳感器熱電偶傳感器是將溫度轉換成電動勢的一種測溫傳感器。一、熱電偶傳感器的工作原理：熱電勢效應1、熱電勢效應定義：將兩種不同材料的導體構成一閉合回，若兩個接點處溫度不同，則回路中會產生電動勢，從而形成電流，這個物理現(xiàn)象稱為熱電勢效應，簡稱熱電效應。熱電效應：熱電偶本身吸收了外部的熱能，在內部轉換為電能的一種物理量。熱電動勢的組成：；兩種導體的接觸電動勢+單一導體的溫差電動勢。2、熱電偶回路的主要性質（1）、中間導體定律在熱電偶回路中接入第三種材料的導體C，只要第三種導體的兩端溫度相同，則這一導體的引入將不會改變原來熱電偶的熱電動勢大小。即：（2）、標準電極定律當工作端和自由端溫度為T和時，用導體A、B組成熱電偶的熱電動勢等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電動勢之代數(shù)和。即：先對基本概念、計算公式進行復習結合圖2—61講解小結與作業(yè)小結本節(jié)課我們不但解決了壓電式傳感器的相關計算，還研究了熱電偶傳感器的基本工作原理及其回路的主要性質。作業(yè)P81：2—16HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題熱電偶傳感器課型新授課授課日期2007、10、30授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點南303教學目標了解熱電偶的結構和種類掌握熱電偶自由端溫度的補償及其應用重點、難點重點：熱電偶自由端溫度的補償及其應用難點：熱電偶自由端溫度的補償教學設計概述結構種類自由端溫度補償應用板書設計熱電偶傳感器二、熱電偶的結構和種類1、熱電偶的結構由熱電極、絕緣套管、保護套管、接線盒組成。2、熱電偶的種類（1）、標準化和非標準化熱電偶（2）、普通型熱電偶（3）、鎧裝熱電偶三、熱電偶自由端溫度的補償1、儀表調零修正法2、自由端溫度自動補償3、延引電極法四、熱電偶的應用1、熱電偶的測溫線路2、熱電偶熱電動勢的測量教后自我評價教學過程教學心得復習舊知什么叫熱電勢效應？熱電偶回路有哪些性質？新課啟發(fā)上節(jié)課我們大家共同學習了熱電偶傳感器的工作原理，今天我們繼續(xù)學習熱電偶結構和種類、熱電偶自由端溫度的補償及熱電偶的應用。新課講授熱電偶傳感器二、熱電偶的結構和種類1、熱電偶的結構（1）、熱電極（2）、絕緣套管：防止兩根熱電極短路。（3）、保護套管：使熱電極與測溫介質隔離，使之免受化學侵蝕或機械損傷。（4）、接線盒2、熱電偶的種類（1）、標準化和非標準化熱電偶（2）、普通型熱電偶主要用于測量氣體、蒸汽和液體介質的溫度。按連接方式分：螺紋連接、法蘭連接按使用狀態(tài)分：密封式、高壓固定螺紋式（3）、鎧裝熱電偶又稱纜式熱電偶具有體積小、精度高、響應速度快、可靠性高、耐振動、抗沖擊、可撓性好、便于安裝等優(yōu)點，適用于復雜結構的溫度測量三、熱電偶自由端溫度的補償為保證輸出熱電動勢僅與被測溫度有關，必須保持自由端的溫度恒定。1、儀表調零修正法進行機械調零2、自由端溫度自動補償在熱電偶與儀表之間接入一個補償裝置，實現(xiàn)熱電偶自由端溫度的自動補償。如：電橋補償法。3、延引電極法利用與工作熱電偶的熱電特性相近的材料制成導線，用它將熱電偶的自由端延長至所需要的地方。四、熱電偶的應用1、熱電偶的測溫線路舉例分析2、熱電偶熱電動勢的測量結合圖2—68舉例分析結合圖2—63講解結合圖2—66進行舉例分析結合圖2—67進行舉例分析小結與作業(yè)小結本節(jié)課我們了解了熱電偶傳感器的結構和分類，分析了熱電偶自由端溫度的補償及應用，希望同學們課后結合理論對生活中的應用進行分析。作業(yè)P81：2—17HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題磁電式傳感器課型新授課授課日期2007、10、31授課時數(shù)1課時授課班級04汽、機（2）授課地點南303教學目標了解磁電式傳感器的基本工作原理及基本結構重點、難點重點：磁電式傳感器的基本工作原理難點：磁電式傳感器的基本工作原理及基本結構教學設計概述概念基本工作原理直線運動旋轉運動基本結構板書設計磁電式傳感器一、基本工作原理導體和磁場發(fā)生相對運動而產生電動勢e=-N1、直線運動：e=Blv2、旋轉運動：e=BA二、基本結構1、磁路系統(tǒng)2、線圈教后自我評價教學過程教學心得復習舊知熱電偶傳感器的基本工作原理？熱電偶傳感器自由端溫度的補償？新課啟發(fā)上節(jié)課我們學習了熱電偶傳感器，了解了其基本工作原理及應用，這節(jié)課我們開始學習磁電式傳感器。磁電式傳感器定義：磁電式傳感器又稱為電動力傳感器或感應傳感器，它直接從被測物體吸收機械能并轉換成電能以電信號輸出。優(yōu)點：不需要工作電源、輸出功率較大、性能穩(wěn)定，具有一定的工作頻帶寬度。一、基本工作原理磁電式傳感器是以導體和磁場發(fā)生相對運動而產生電動勢為基礎的。根據(jù)電磁感應定律有：e=-N1、直線運動：e=Blv2、旋轉運動：e=BAB——磁場氣隙磁感應強度l——線圈導線的總長度V——線圈和磁鐵間相對運動的線速度A——線圈所包圍的面積——線圈和磁鐵間的相對旋轉運動的角速度除可直接測量線速度和角速度外，還可測量位移和加速度。位移與加速度的測量原理：在感應電動勢的測量電路中接一積分電路，則其輸出電壓與位移成正比；在感應電動勢的測量電路中接一微分電路，則輸出電壓與加速度成正比。二、基本結構1、基本元件（1）磁路系統(tǒng)作用：產生恒定的磁場為減小傳感器的體積，一般采用永久磁鐵。（2）線圈作用：切割磁力線，產生感應電動勢。由于運動是相對運動，因此運動部分可以是線圈，也可以是永久磁鐵，只要工作時線圈切割磁力線。2、典型磁電式傳感器分析（1）磁電式振動傳感器（2）磁電式轉速傳感器利用電磁感應定律分析結合圖2—70、圖2—71進行分析小結與作業(yè)小結本節(jié)課我們學習了磁電式傳感器，了解了其基本工作原理及結構，希望同學們下課認真復習。作業(yè)1、磁電式傳感器的基本工作原理是什么？2、磁電式傳感器的基本元件有哪些？HYPERLINK返回儀征工業(yè)學校教案教學單元序號：課題霍爾式傳感器課型新授課授課日期2007、11、1授課時數(shù)2課時授課班級04汽、機（2）授課地點南303教學目標掌握磁電式傳感器的測量轉換電路及其應用掌握霍爾式傳感器的工作原理、結構、溫度誤差補償及應用重點、難點重點：磁電式傳感器的測量轉換電路和霍爾式傳感器的工作原理、溫度誤差補償難點：磁電式傳感器的測量轉換電路和霍爾式傳感器的工作原理、溫度誤差補償教學設計概述電路分析、應用舉例、名詞解釋、原理分析板書設計磁電式傳感器三、測量轉換電路運算電路圖四、應用1、磁電式傳扭矩儀機載振動監(jiān)視系統(tǒng)霍爾式傳感器一、工作原理及結構1、工作原理：霍爾效應2、結構特點3、基本電路二、霍爾元件的基本參數(shù)與溫度誤差的補償1、基本參數(shù)2、溫度誤差及其補償三、集成霍爾元件應用教后自我評價教學過程教學心得復習舊知1、磁電式傳感器的基本工作原理是什么？2、磁電式傳感器的基本元件有哪些？新課啟發(fā)上節(jié)課我們學習了磁電式傳感器，了解了其工作原理，這節(jié)課我們開始學習霍爾式傳感器。磁電式傳感器三、測量轉換電路運算電路圖四、應用1、磁電式傳扭矩儀2、機載振動監(jiān)視系統(tǒng)霍爾式傳感器一、工作原理及結構1、工作原理：霍爾效應定義：運動電子在受洛侖茲力的同時，又受電場力的作用，最后當這兩力作用相等時，電子的積累達到動態(tài)平衡，這時兩側之間建立電場，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應霍爾電壓：式中：n——半導體單位體積中的載流子數(shù)e——電子電量——霍爾元件靈敏度2、結構特點3、基本電路見圖2—78霍爾元件的基本電路二、霍爾元件的基本參數(shù)與溫度誤差的補償1、基本參數(shù)輸入電阻輸出電阻最大激勵電流靈敏度最大磁感應強度不等電位霍爾電勢溫度系數(shù)2、溫度誤差及其補償熱敏電阻補償、輸入回路補償、輸出回路補償、正溫度系數(shù)的熱敏電阻補償三、集成霍爾元件優(yōu)點：體積小、靈敏度高、輸出幅度大、溫漂小、對電流穩(wěn)定性要求低。分類：線性型和開關型四、霍爾式傳