《传感器及应用》教案.doc

1、传感器及应用教案章节课题项目一 传感器的基本知识模块一 传感器的定义与作用模块二 传感器的组成与分类课型新授课课时2教具学具电教设施投影仪、课件教学目标知识教学点1掌握传感器的定义、作用2让学生理解传感器的组成与分类能力培养点培养学生理论联系实际、分析思考理解物理现象的能力。德育渗透点学好专业知识，为社会服务教学重点难点重点传感器的定义、作用难点传感器的应用领域学法引导讲授法、讨论法、提问法、举例法教学内容更新、补充、删节传感器在现实生活中的应用、以及传感器所涉及的一些物理量的知识参考资料传感器原理及应用，唐贤远 编著，成都电子科技大学出版社自动检测技术，吴训一 编著，机械工业出版社传感器技术

2、手册，袁希光主编，国防工业出版社出版测试技术及应用，王启广，中国矿业大学出版课后体会教 与 学 互 动 设 计教 师 活 动 内 容学生活动内容时间一、创设情境，激趣导入1.点名、稳定学生情绪2.说明开设本课程的目的和意义。3.介绍本课程的学时安排。4.说明本课程的考核方法。二、自主、合作、探究模块一 传感器的定义与作用任务一 传感器的定义传感器：利用物理、化学及生物效应，把被测的物理量、化学量、生物量等非电量转换成电量的器件或装置。任务二 传感器的作用和应用领域1.通过把计算机比作人的大脑，把传感器比作人的感觉器官，执行器比作人的四肢，就可以制造出工业机器人。2.用途：信息收集、信息数据的交

3、换、控制信息采集的功能3.传感器的应用范围：（1）在制造业中（2）在汽车中（3）在智能楼宇中（4）在家用电器中（5）在安全防范中（6）在机器人中（7）在人体医学上（8）在环境保护中（9）在航空航天中（10）在摇感技术中（11）在军事上的应用任务三 传感器在国民经济中的地位传感器在现代科学技术、农业及工业自动化的发展起到基础和支柱作用，在世界各国也成为一种重要产业。模块二 传感器的组成与分类任务一 传感器的组成常由敏感元件、转换元件及转换电路组成。敏感元件：能直接感受被测量的部分。转换元件：将收到的非电量转换成电量的器件。转换电路：将无源型传感器输出的电参数量转换成电能量。任务二 传感器的分类1

4、、按输入量分 物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器。2、按物换原理分 结构型、物性型、复合型。3、按输出信号形式分 开关式、模拟式、数字式。4、按输入和输出特性分 线性、非线性。5、按转能量转换的方式分 有源型、无源型。三、课堂热身 这堂课学习了传感器的基本知识、组成与分类等知识，要求掌握并理解传感器的涵义、作用。四、拓展延伸1.作业布置：课后习题1-1、1-3试述生活中哪些家用电器使用了传感器。2.预习传感器的基本特性。让学生讨论后从生活中举例说明传感器的应用学生在老师讲解的基础上学生归纳（教师补充）学生回忆并理解，完成课后习题2分1325分35132章节课题模块三 传感器的基本特性课型

5、新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点传感器静态特性与动态特性能力培养点培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力德育渗透点好好学习做有用之才教学重点难点重点传感器的静态特性难点传感器静态特性的理解学法引导1、讲授法2、举例法3、讨论法4、提问法 教学内容更新、补充、删节自动控制原理的传递函数知识参考资料传感器原理及应用，唐贤远 编著，成都电子科技大学出版社自动检测技术，吴训一 编著，机械工业出版社传感器技术手册，袁希光主编，国防工业出版社出版测试技术及应用，王启广，中国矿业大学出版课后体会教案教 与 学 互 动 设 计教 师 活 动 内 容学生活动内容时间一、创设情境，激趣导入1.点

6、名、稳定学生情绪2.复习提问（1）什么是传感器？ （2）传感器的作用和应用领域有哪些？（3）传感器的组成？分类？3.概述内容：传感器的静态特性与动态特性二、自主、合作、探究模块三 传感器的基本特性任务一 传感器的静态特性传感器在被测量每个量值处于稳定状态下输出与输入的关系。有1、灵敏度用k表示，是输出量y和输入量x之比，或看成两者的增益之比。2、分辨力规定范围内能够检测出被测量的最小变化量（M）。通常 ；N为噪声电平，C为常数。3、测量范围和量程在允许误差范围内，传感器能测量的下限值（）到上限值（）之间称为测量范围两者之差就叫量程，。4、误差特性（1）线性度 指校准曲线与理论拟合曲线之间的最大

7、偏差（）与满量程值（）的百分比，表示为。1)端基拟合直线 由传感器校准数据的零点输出平均值和满量程平均值连成的一直线。2）独立拟合直线方程 用最小二乘法求得（2）迟滞 传感器在正、反行程期间，输入、输出曲线不重合的现象。数值是百分比，用表示。（3）重复性 传感器输入量按同一方向作多次测量时，输出特性不一致的程度。属于随机误差，记作，为标准误差，为最大误差；(4)零漂和温漂任务二 传感器的动态特性当输入量（X）随时间变化时（如加速度、振动），讨论传感器的动态特性，输入输出关系称动态特性。三、课堂热身 这堂课学习了传感器的基本特性的知识，要求重点掌握并理解传感器的静态特性。四、拓展延伸1.作业布置

8、：课后习题1-52.预习传感器的测量误差与准确度及传感器中的敏感元件。学生起来回答学生思考，老师讲解、引导。学生认真听讲并做好笔记学生在教师的引导下回顾2分13分3030132章节课题模块四 传感器的测量误差与准确度课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点1、掌握测量误差的含义及分类2、掌握准确度的计算并学会应用能力培养点培养学生应用理论知识解决实际问题的能力德育渗透点努力上进，探索求新教学重点难点重点传感器测量误差与准确度的含义及用法难点传感器测量误差与准确度的含义及用法学法引导讲授法、举例法、讨论法、提问法教学内容更新、补充、删节无参考资料传感器原理及应用，唐贤远 编著，成都电子

9、科技大学出版社自动检测技术，吴训一 编著，机械工业出版社传感器技术手册，袁希光主编，国防工业出版社出版测试技术及应用，王启广，中国矿业大学出版课后体会教案教 与 学 互 动 设 计教 师 活 动 内 容学生活动内容时间一、创设情境，激趣导入1.点名、稳定学生情绪2.复习提问（1）传感器的静态特性有哪些？（2）传感器的误差特性有哪些？3.概述内容：测量误差的类型测量误差的表示方法准确度二、自主、合作、探究模块四 传感器的测量误差与准确度任务一 误差的类型1. 按误差的性质分类（1） 系统误差（2） 随机误差（3） 粗大误差2. 按被测量与时间的关系分类(1) 静态误差(2) 动态误差任务二 基本

10、测量知识1、误差表示方法（1）绝对误差 指示值与真值之差 若设一修正值C，。（2）相对误差 实际误差 ；标称相对误差；引用相对误差1-9有一台测温任务三 准确度（S）传感器和测量仪表的误差是以准确度表示的。，为最大引用相对误差；。例1：有一台测温仪表，测量范围为-200+800准确度为0.5级。现用它测量500的温度，求仪表引起的绝对误差和相对误差。解：由准确度公式得=5=0.5% 三、课堂热身四、拓展延伸1.作业布置：课后习题1-10、1-112.复习本节所学知识，预习传感器的敏感元件。学生回顾并回答问题为本次课作好准备学生在老师讲解基础上思考并理解学生认真听讲并做好笔记学生先总结归纳，教师

11、补充2分1325分35分10分教案章节课题模块五 传感器中的敏感元件课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点1、掌握应力及应变的含义及用法2、弹性敏感元件的特性能力培养点培养学生应用理论知识解决实际问题的能力德育渗透点努力上进，探索求新教学重点难点重点掌握应力与应变的含义及用法难点掌握应力与应变的含义及用法学法引导讲授法、举例法、讨论法、提问法教学内容更新、补充、删节无参考资料传感器原理及应用，唐贤远 编著，成都电子科技大学出版社自动检测技术，吴训一 编著，机械工业出版社传感器技术手册，袁希光主编，国防工业出版社出版测试技术及应用，王启广，中国矿业大学出版课后体会教 与 学 互 动

12、设 计教 师 活 动 内 容学生活动内容时间一、创设情境，激趣导入1.点名、稳定学生情绪2.复习提问（1）什么是真值？（2）传感器的误差按性质分有哪些？按被测量与时间关系分呢？（3）误差的表示方法有哪些？（4）准确度的公式？3.概述内容：传感器中的弹性敏感元件二、自主、合作、探究 模块五 传感器中的弹性敏感元件任务一 应力与应变的概念1、应力物体在单位面积上引起的内力称应力。拉伸状态时为正值，压缩时为负值。物体一端固定，另一端受平行于端面的力作用时，内部任意截面上产生大小相等、方向相反的应力，称为切向应力。2、应变应变是物体受外力作用时的形变。纵向应变；横向应变，为泊松比。切应变。 3、胡克定

13、律与弹性模量胡克定律：当应力未超过某一限值时，应力与应变成正比。剪切应力。E为弹性模量，G为剪切模量。任务二 弹性敏感元件的特性1、刚度 外力作用下变形大小的量度。2、灵敏度 3、固有振动频率 固有角频率。任务三 弹性敏感元件的材料性能1、弹性元件的类型（1）变换力的弹性敏感元件（2）变换压力的弹性元件三、课堂热身四、拓展延伸1.作业布置：课后习题1-12、1-133. 复习项目一所学知识，为习题课做好准备。学生回顾并回答问题为本次课作好准备学生在老师讲解基础上思考并理解学生认真听讲并做好笔记学生先总结归纳，教师补充2分1325分35分10分教案章节课题习题课课型新授课课时2教具学具电教设施教

14、学目标知识教学点1、传感器的定义作用、组成及特性2、传感器测量误差与准确度及传感器的弹性敏感元件能力培养点培养学生理论联系实际，用理论知识解决实际问题。德育渗透点好好学习，为社会服务教学重点难点重点传感器的定义及测量误差与准确度的理解与应用难点对传感器的特性的理解学法引导讲授法、举例法、讨论法、提问法教学内容更新、补充、删节无参考资料传感器原理及应用，唐贤远 编著，成都电子科技大学出版社自动检测技术，吴训一 编著，机械工业出版社传感器技术手册，袁希光主编，国防工业出版社出版测试技术及应用，王启广，中国矿业大学出版课后体会教 与 学 互 动 设 计教 师 活 动 内 容学生活动内容时间一、创设情

15、境，激趣导入1.点名、稳定学生情绪2.复习提问（1）传感器的误差类型有哪些？（2）误差的表示方法有哪些？（3）什么是应力？什么是应变？（4）弹性敏感元件的特性有哪些？二、自主、合作、探究P11：1-10、1-11、1-12、1-13三、课堂热身四、拓展延伸1、作业布置：随堂2、预习：电阻式位移传感器全体学生共同思考，两位起来回答。教师讲解学生回顾归纳（教师补充）教师提示、引导2分830分35123教案章节课题项目二 线性位移传感器及应用模块一 电阻式位移传感器课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点1、应变式电阻式位移传感器的原理及转换电路2、电位器式位移传感器的原理能力培养点会用理

16、论知识解决相关问题德育渗透点好好学习早日为社会服务教学重点难点重点应变式电阻式位移传感器的工作原理难点应变式电阻式位移传感器的转换桥路学法引导讲授法、举例法、讨论法、提问法教学内容更新、补充、删节有关桥式电路和二极管的知识参考资料传感器原理及应用，唐贤远 编著，成都电子科技大学出版社自动检测技术，吴训一 编著，机械工业出版社传感器技术手册，袁希光主编，国防工业出版社出版测试技术及应用，王启广，中国矿业大学出版课后体会教 与 学 互 动 设 计教 师 活 动 内 容学生活动内容时间一、创设情境，激趣导入1.点名，稳定学生情绪2.概述内容：应变电阻式位移传感器 电位器式位移传感器二、自主、合作、探

17、究模块一 电阻式位移传感器任务一 应变电阻式位移传感器依据应变原理，通过应变片或弹性元件将机械构件的应变或应力转换为 电阻变化再进行电量测量的装置。1.应变电阻式位移传感器的组成由弹性敏感元件、电阻应变片和转换电桥组成。2.电阻应变片（1）灵敏度1）金属导体的电阻应变灵敏度导体的电阻定律导体或半导体在外界力的作用下产生机械形变时，其阻值也随之发生变化的现象。经证明得：;K为应变灵敏度系数，金属电阻应变片K2。2）半导体的压阻效应与压阻系数半导体应变片、E分别为压阻系数和弹性模量 。（2）电阻应变片的结构类型结构由引线、覆盖层、敏感栅、基底组成。金属电阻应变片 有丝式、箔式、薄膜式。半导体应变片

18、 有体型、薄膜型、扩散型。3.转换桥路可用直流电桥或交流电桥作为转换电桥。（1）电阻电桥的输出电压电桥的平衡条件是对边臂电阻乘积相等。直流电桥都设置和组成的调零电路当四个桥臂初始电阻都发生变化时称全桥工作方式。（2）转换电桥的工作方式1）半桥单臂工作方式：（2）半桥单臂工作方式 （3）差动电桥 相邻桥臂传感器变化相反，相对桥臂传感器变化相同。若桥臂传感器变化量相等，可称为对称电桥。半桥双臂 ；全对称桥任务二 电位器式位移传感器将非电量转换成电阻值的变化电位器的转换原理电阻长度为l,阻值为R，输入电压为，x是位移量，；三、课堂热身本次课学习了应变电阻式位移传感器及电位器式位移传感器的工作原理及转

19、换电路，重点掌握它们的工作原理，熟悉应变电阻式位移传感器的转换桥路。四、拓展延伸1.作业布置：2-2、2-7、2-82.预习电容式位移传感器全体同学思考，两位同学起来回答学生在教师讲解的基础上理解、思考教师归纳、总结教师讲解，学生回忆、思考2分830分3020分章节课题模块二 电容式位移传感器课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点掌握电容式位移传感器的类型及转换电路能力培养点培养学生分析问题解决问题的能力德育渗透点好好学习，为社会服务教学重点难点重点电容式传感器的类型难点电容式传感器的转换电路学法引导讲授法、举例法、讨论法、提问法教学内容更新、补充、删节无参考资料传感器原理及应用，

20、唐贤远 编著，成都电子科技大学出版社自动检测技术，吴训一 编著，机械工业出版社传感器技术手册，袁希光主编，国防工业出版社出版测试技术及应用，王启广，中国矿业大学出版课后体会教案教 与 学 互 动 设 计教 师 活 动 内 容学生活动内容时间一、创设情境，激趣导入1.点名、稳定学生情绪2.复习提问（1）电阻应变片的灵敏度有哪些，怎样计算？（2）应变式电阻传感器差动工作方式的转换电桥的输出电压怎么算？3.概述内容：电容式传感器的类型 电容式位移传感器的转换电路二、自主、合作、探究模块二 电容式传感器的类型任务一 电容式传感器的类型电容式传感器主要用于位移、振动、角度、加速度等机械量精密测量。还逐渐

21、扩大应用于压力、压差、液面、成份含量等方面的测量。两个彼此绝缘且靠得很近的导体可看作是一电容器，电容量为。该式是电容式传感器的理论依据。1.变极距型平板电容式位移传感器 很小时近似线性（）接入差动式结构后，可提高灵敏度，减小非线性。2.改变极板间有效面积的电容式传感器有平板式、扇形平板式、柱面板式、圆筒面式。其特性为线性特性。见图2-16圆筒式电容值为l为筒高，d为A的外径，D为B的内径，当d接近D时，K=0.55。3.改变极板间介质的电容式传感器靠改变介质高度来改变电容值。见图2-8，介质、空气的相对介电常数分别为，d为内筒的外径，D为外筒的内径，h为介质高，H为传感器高，其电容值为为初始电

22、容值。任务二 电容式位移传感器的转换电路1.桥式电路 单臂接法：是电容传感器差动接法：双T形电桥 当=C时，负载上流过的平均电流为零。当变化时，负载上得到与电容变化成比例的信号电压。2.差动脉冲调宽电路 输出电压经低通滤波后的平均值正比于输入的非电量。变极距差动电容传感器为：变面积式差动电容传感器为：3.电容式传感器的应用电容式差压传感器电容测厚仪电容式传感器使用注意事项 击穿电压、极片材料受温度的影响、连接线的问题任务三 电容式位移传感器的实用结构三、课堂热身本次课介绍电容式传感器的类型及转换电路，要求学生重点掌握电容式传感器的类型。四、拓展延伸1.作业布置：2-42.预习电感式位移传感器全

23、体同学思考，几位同学起来回答学生在教师讲解的基础上思考并掌握教师讲解，学生思考后，教师总结学生在教师的引导下总结并做习题2分13303510章节课题模块三 电感式位移传感器课型新授课课时2教具学具电教设施教学目标知识教学点掌握自感式及互感式位移传感器的工作原理并了解其转换电路能力培养点培养学生理论联系实际、分析思考理解物理现象的能力。德育渗透点学好专业知识，为社会服务教学重点难点重点自感式及互感式位移传感器的工作原理难点自感式及互感式位移传感器的工作原理学法引导讲授法、举例法、讨论法、提问法教学内容更新、补充、删节无参考资料传感器原理及应用，唐贤远 编著，成都电子科技大学出版社自动检测技术，吴训一 编著，机械工业出版