压电式传感器教学案

1、压电传感器教学案使用教材：自动检测与传感器的应用 （自动检测与转换技术） 课题压电传感器（一）压电效应及压电材料教材分析自动检测与传感器应用是建立在对各类传感器原理分析与检测系统设计的基础之上。以分析传感器敏感机理、研究传感器信号提取与处理方法为主，侧重对典型传感器的认知及其性能的分析，同时注重将新型传感器、新知识、新概念引入课程教学，以拓宽学生视野。本章节介绍的压电传感器是经典传感器之一，广泛应用于动态测量领域。本次课主要介绍压电传感器的工作原理及压电材料部分。学情分析与教学方法设计由于本课程是自动化专业的一门重要的专业技术主干课，具有极强的综合性，属于多学科交叉的学科，学生虽然在前段时间已

2、经学习了三种经典的传感器，但由于先导基础知识不扎实，因而在教学过程中以教师启发讲授分析讲述为主，辅以PPT，适当引导学生，激发学生的学习兴趣与积极性，使学生能熟悉传感器的工作原理及应用等教学目标1、 压电传感器及其特点（明确）2、 压电式传感器的工作原理（掌握）3、常用压电材料及其性能特点（通过学习会选择应用）重点与难点压电式传感器的工作原理、常用压电材料及其性能特点教学准备通过网络来搜集与本节有关的资料，自制PPT电子教学教案、授课提纲（具体教学内容见PPT 21压电传感器（一）一、 总概述：1、 压电传感器2、 特点及应用二、 工作原理：压电效应 正压电效应（顺压电效应） 逆压电效应（电致

3、伸缩效应）三、 压电材料1、 压电材料的特性：2、 压电材料的分类 压电晶体（单晶体）：石英晶体 经过极化处理的压电陶瓷（多晶体） 压电半导体材料 新型压电材料： 有机高分子压电材料3、 压电材料的选择教学过程（学生完成部分）：过程分配教 学 内 容教学方法复习与引入问：学过哪几种传统的传感器？其对应的敏感元件是哪些？答： 式传感器、 式传感器及 式传感器。问：家里的燃气灶是如何实现点火的？十字路口的车速测量与闯红灯是如何实现的？中国三大鸣沙山：甘肃敦煌“鸣沙山”、内蒙古达拉特奇“响沙湾”、宁夏中卫“沙坡头”学生回答学生思考新课要点1、 压电式传感器：压电式传感器是一种典型的 （属于发电型传感

4、器）。它以某些电介质的 为基础，在 作用下，在电介质的表面上产生 ，从而实现 检测的装置。2、 压电传感器的工作原理是 。3、 压电效应并用图表示： 顺压电效应： 逆压电效应：4、 压电材料的主要特性参数有： 压电常数 弹性常数（刚度） 介电常数 机电耦合系数 电阻 居里点：压电材料开始丧失压电特性的温度。5、 常见压电材料：（1） 石英晶体（单晶体）：俗称水晶，为六晶棱柱A. X-X轴又称 轴，在这个方向上产生的压电效应称为 ，与晶片的尺寸 。B. Y-Y轴又称 轴，在这个方向上产生的压电效应称为 ，与晶片的尺寸 。横向压电效应的方向与纵向压电效应 。C. Z-Z轴又称 轴，不产生压电效应。

5、所以压电晶片具有 性。压电石英的主要性能特点：学生自我学习过程中能完成的知识点新课要点（2） 压电陶瓷（多晶体）： 压电陶瓷是一种经 处理后的 。只有经过极化后的压电陶瓷具有 。 压电陶瓷的主要性能特点：6、 压电材料的特性选择。学生自我学习过程中能完成的知识点小结1. 压电传感器2. 压电传感器的工作原理（压电效应）3. 常见压电材料时间允许可让学生来说明作业： 书后习题（自动检测与转换技术118页部分） 完成学案教后小记及预习指导：1、 在完全黑暗的环境中，将一块干燥的冰糖用榔头敲碎，可以看到冰糖在破碎的一瞬间，发出暗淡的蓝色闪光，这是强电场放电所产生的闪光，产生闪光的机理就是晶体的压电效应。2、 敦煌的鸣沙丘上，当许多游客在沙丘上蹦跳或从鸣沙丘上往下滑时，可以听到雷鸣般的隆隆声。产生原因是无数干燥的沙子（SiO2晶体）在振动压力下，表面产生电荷，在某些时刻，恰好形成电压串联，产生很高的电压，并通过空气放电而发出声音。赞颂鸣沙的语句：“雷送余音声袅袅，风生细响语喁喁”鸣沙丘的逆压电效应。3、 在电子打火机中，多片串联