传感器与自动检测技术季顺宁第2版教案全套项目1--11电子秤中传感器的应用---接口电路.docx

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1、教案课程名称：传感器技术授课教材：传感器技术及其工程应用授课班级授课形式讲授页码1授课日期7日第1周教学时数2H授课章节名称项目1电子秤中传感器的应用1电子秤的组成1.1 自动测控系统与传感器1.2 传感器分类1.3 传感器的特性教学目标1、了解自动测控系统的组成及与传感器的关系。2、理解解传感器的分类。3、理解传感器的静态和动态特性教学重点传感器的特性教学难点传感器的动态特性更新、补充、删除内容教学手段课外作业课后体会增加图片、动画说明效果比较好1.1 自动测控系统与传感器自动测控系统的组成传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换

2、元件组成。敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号的部分。1.2 传感器的分类传感器有许多分类方法，常用分类方法有两种：(1) 一种是按被测输入量来分；(2)另一种是按传感器的工作原理来分。13传感器的特性传感器的静态特性y=+ax+a2X2+anxn线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移(2)传感器的动态特性dnydn-ydy1dmxldm-lxldx,明萨+%而+rLim谕+*+.+仇话+如HJ(三)+3”+%X(三)*+%尸+.+4阶跃响应特性、频率响应特性授课班级授课形式讲授页码2授

3、课日期9月14日第2周教学时数2H授课章节名称2电阻传感器教学目标1、理解传感器的特性与技术指标。2、了解传感器的材料及制造方法。3、理解提高传感器性能的方法。教学重点传感器的技术指标教学难点提高传感器性能的方法更新、补充、删除内容教学手段课外作业课后体会理论讲授比较难，分解说明效果可能比较好2.电阻式传感器2.1 电位式传感器2.1.1 线性电位器2.1.2电位器式传感器应用2.2电阻应变式传感器测量电路E-K(l+2+i+4)2.3电阻应变式传感器的应用授课班级授课形式讲授页码3授课日期9月21日第3周教学时数2H授课章节名称实验:金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较教学目标1、验证单臂、

4、半桥、全桥的性能及相互之间的关系教学重点单臂、半桥、全桥的性能比较教学难点单臂、半桥、全桥的性能比较更新、补充、删除内容教学手段课外作业课后体会采用实物或实物解剖，讲解可能好一些L实验原理已知单臂、半桥、和全桥电路2R分别为4RR2RRs4RRo根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4.E.2R,电桥灵敏度KU=VAR/R,于是对应单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4.E、1/2.E、Eo由此可知，当E和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。2 .实验单元及部件直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、测微头、双平行梁、应变片、主、副电源。所有旋钮初始位

5、置：直流稳压电源打到2V档，F/V表打到2V档，差动放大器增益打到最大。3 .实验步骤（1）按实验一方法将差动放大器调零后，关闭主、副电源。（2）按图一接线，图中Rx=R4为工作片，r及Wl为电桥平衡网络。（3）调整测微头使双平行梁处于水平位置（目测），将直流稳压电源打到4V档。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器Wl,使表头显示零（须预热几分钟才能稳定下来）。（4）旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm读一个数，将测得数值填入表1,然后关闭主、副电源。表1位移（mm）电压（mV）（5）保持放大器增益不变，将R3固定电阻换成与R4工作状态相反的另一应变片，即取二片受力方向不同应变片，形成半

6、桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥Wl使F/V表显示为零，重复（4）过程同样测得读数填入表2。表2位移（mm）电压（mV）（6）保持放车器增益不变，将RI、R2两个固成$口2换成：）组桥时只要掌握对臂应变片相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个1调节电桥Wl同样使F/V表显示零。重复（4）表3定电阻换成另两片受力应变片（即Rl换的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向富流全桥，调节测微头使梁到水平位置，过程将读出数据填入表3。位移（mm）电压（mV）（7）在同一坐彳乐字上描出X-V曲线，比较三不中接法的灵敏度。课后体会通过实例、动画说明，效果比较好授课班级授课形式讲授页码4授课日期9

7、月28日第4周教学时数2H授课章节名称3电容传感器教学目标1、理解电容式传感器的工作原理。2、能够正确选用电容传感器。教学重点电容式传感器教学难点（力）电容传感器应用实例更新、补充、删除内容教学手段课外作业1 .电容式传感器(1) 变极距型电容传感器平行板电容器的和S不变，只改变电容器两极板间距离d,为变极距型电容传感器，常用于压力的测量。如图所示，压力作用使极距改变定极板/J/，/.-f动极板Z(2)变面积式电容传感器变面积式电容传感元件结构原理如图所示。变介质常数位移式电容传感器结构原理如图所示。CAICBHywd丁X(4)应用案例课后体会通过动画效果说明，效果显著授课班级授课形式讲授页码

8、5授课日期10月10日第5周教学时数2H授课章节名称4压电传感器教学目标1、了解压电效应；2、理解压电式传感器的原理3、掌握压电式传感器及测量电路教学重点测量电路教学难点压电效应更新、补充、删除内容教学手段课外作业4.压电传感器4.1 压电效应某些晶体，受一定方向外力作用而发生机械变形时，相应地在一定的晶体表面产生符号相反的电荷，外力去掉后，电荷消失；力的方向改变时，电荷的符号也随之改变。这种现象称为压电效应或正压电效应。当晶体带电或处于电场中时，晶体的体积将产生伸长或缩短的变化。这种现象称为电致伸缩效应或逆压电效应。压电陶瓷具有铁磁材料磁畴结构类似的电畴结构。当压电陶瓷极化处理后，陶瓷材料内

9、部存有很强的剩余场极化。当陶瓷材料受到外力作用时，电畴的界限发生移动，引起极化强度变化，产生了压电效应。4.2 压电材料(1)转换性能：具有较高的耦合系数或较大的压电系数。压电系数是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。(2)机械性能：作为受力元件，压电元件应具有较高的机械强度、较大的机械刚度。(3)电性能：具有较高的电阻率和大的介电常数。(4)温度和湿度稳定性：具有较高的居里点。(5)时间稳定性：压电特性不随时间蜕变。4.3 压电式传感器测量电路(1)压电器件的串联与并联(a)申联接法(b并联接族(2)压电式传感器的等效电路(3)压电式传感器的测量电路电压放大器(阻抗变换

10、器)电荷放大器4.4 压电式传感器应用举例授课班级授课形式讲授页码6授课日期10月12日第6周教学时数2H授课章节名称项目2智能家居中传感器的应用5温度传感器(1)教学目标1、了解热效应，理解热电偶测温原理。2、理解热偶传感器结构形式和标准化热电偶。教学重点热电阻传感器的构成及选用教学难点热电偶测温原理更新、补充、删除内容教学手段课外作业课后体会增加了动画，加强实验对传感器的理解5.1 温度测量概述进行间接温度测量使用的温度传感器，通常是由感温元件部分和温度显示部分组成，如图所示。感温兀件，揭度显示5.2 热电偶工作原理5.2.1 热电偶的工作原理(1)热电效应：两种不同材料的导体组成一个闭合

11、回路时，若两接点温度不同，则在该回路中会产生电动势。这种现象称为热电效应，该电动势称为热电势。eA(f,UATI十V十CAJtSKgBTiej(,心(2)两种导体的接触电势：假设两种金属A、B的自由电子密度分别为nA和nB,且nAnBo当两种金属相接时，将产生自由电子的扩散现象。达到动态平衡时，在A、B之间形成稳定的电位差，即接触电势cab。(3)单一导体的温差电势：导体中的自由电子，在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散，在导体两端产生了电势，这个电势称为单一导体的温差电势。5.2.2 热电偶的材料、结构及种类(1)材料(2)结构：普通型热电偶铠装热电偶(缆式热电偶).薄膜热电偶标准化热电

12、偶分度表(3)种类：标准型热电偶非标准型热电偶5.2.3 热电偶测温及参考端温度补偿(1)热电偶测温基本电路(2)热电偶参考端的补偿、授课班级授课形式讲授页码7授课日期10月19日第7周教学时数2H授课章节名称5温度传感器(2)教学目标1、掌握温度的测量方法。3、正确选用温度传感器。教学重点温度传感器选用教学难点热电偶测温方法更新、补充、删除内容教学手段课外作业课后体会正常5.4热电偶测温线路(1)测量某一点的温度()冷端在仪衣内(b)冷端在仪表外(2)测量两点之间的温度差(3)热电偶并联线路(4)热电偶串联线路6授课班级授课形式讲授页码8授课日期10月26日第8周教学时数2H授课章节名称实验

13、：热电偶原理及分度表的应用教学目标了解热电偶的原理几分度表的应用。教学重点热电偶的原理及应用。教学难点热电偶的原理及应用。更新、补充、删除内容教学手段课外作业课后体会通过实验对理论知识讲解的理解（1）r解热电偶原理。（2）了解热电偶在实验以上的位置及符号，实验仪所配置的热电偶是由铜一康铜组成的热电偶，分度号为To实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，二个电偶串联在一起产生热电势为二者之和。（3）按图4/接线、开启主副电源，调节差动放大器调零旋钮，使FZV表显示零，记录下自备温度计的室温。（4）将J5V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地，观察F/V表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下F/V表显示的读数E。（5）用自备温度计测出上梁表面热电偶出的温度t并记录下来。（注意：温度计的测温探头