传感器教案中职类

1、传感器及应用 授课班级： 12 电信班 周课时： 3 节正课 +1 节晚自习 上课时间： 20XX 年 4月 8日开始 备注：申少勇老师上的前5周 第 1 课时 教学内容： 2.1 电阻应变式传感器 教学目标： 熟悉电阻式应变传感器的概念、构成、工作原理。 掌握电阻式应变传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 一、电阻应变式传感器概述 1.概念： (1) 电阻应变式传感器 ： 利用金属的电阻应变效应制造的一种测量微小变 化量(机械)的传感器。 (2) 电阻应变效应 ：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时， 其 电阻值也

2、将发生变化的现象。 2.构成： 弹性敏感元件(敏感元件)与电阻应变片(转换元件)构成。 3. 基本原理： 弹性敏感元件在感受被测量时将产生变形，使表面产生应变。而黏结 在其表面上的电阻应变片将随着弹性敏感元件产生应变， 使其电阻值也 产生相应的变化。这样，将被测量的变化转换成传感器元件电阻值的变 化，再经过转换电路变成电信号输出。 4.类型： 测量力、压力、位移、应变、扭矩、加速度等传感器。 5.特点： (1)这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、可靠。 (2)易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测。 (3) 灵敏度高，测量速度快，适合静、动态测量。 (4) 可以测量各种物理量

3、。 因此在航空航天、机械、化工、交通、建筑、医学、汽车工业等领域有 很广的应用。 课堂小结： 概念 构成 原理 种类 测量电路 应用 课后作业： P731 教学反思： 学生对概念掌握比较快，能正确正解其特。 第 2 课时 教学内容： 2.1 电阻应变式传感器 教学目标： 熟悉电阻式应变传感器的概念、构成、工作原理。 掌握电阻式应变传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 二、电阻应变片的种类及材料 1金属丝式应变片(图2 1) (1) 分回线式(较常用，制作简单、性能稳定、成本低、易粘贴)和短接 式(克服了横向效应) 。 (2

4、) 常用材料：康铜、镍铬铝合金、铁铬铝合金以及铂、铂乌合金等。 2. 金属箔式应变片 (图22) (1)原理：在绝缘基底上将厚度 0.0030.01mm 电阻箔材，利用照相制版 或光刻腐蚀的方法，制成适用于各种需要的形状。 (2)优缺点： 3. 金属薄膜应变片 (1) 原理：采用真空蒸发或真空沉积等方法， 在薄的绝缘基片上形成厚度 在 0. 1um 以下的金属电阻材料薄膜的敏感栅，最后加上保护层。 (2) 优缺点： 4. 半导体应变片 (1) 原理：基于半导体材料的电阻率随作用应力而变化的所谓 “压阻效 应 ”。 (2) 优缺点： 三、测量转换电路 1. 原理：采用桥式电路(直流电桥或交流电桥

5、)把应变片的电阻变化转 换成电压或电流的变化。大多数情况下采用的是直流电桥电路。 2. 单臂半桥：输出电压 电桥电压灵敏度 P731 教学反思： 对种类的理解较好，对转换电路的掌握不够理想，还需要进一步要求。 第3、4课时 教学内容： 2.1 电阻应变式传感器 教学目标： 熟悉电阻式应变传感器的概念、构成、工作原理 掌握电阻式应变传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 四、温度补偿 常用补偿块补偿法和桥路自补偿法。3. 双臂半桥：输出电压 4. 全桥形式：输出电压 课堂小结： 概念 构成 原理 课后作业： 电桥电压灵敏度 电

6、桥电压灵敏度 种类 测量电路 应用 1试件;2补偿块 五、电阻应变式传感器的应用 1 力和扭矩传感器 2 2补偿块温度补偿示意 图2/粘贴式塵变朋和扭矩传感器简图 （町發忡杆；（b压麵杆：（吋彎曲穩啃累订町扭抱柚：叭拗环 2压力传感器-组合式压力传感器 3）膜片式；（；（b）包端管式(d) (e) (b) 组合式压力传感器示童E 2-8筒式压力传感器 D P 3.加速度传感器 课堂小结： 概念 构成 原理 种类 测量电路 应用 课后作业： P731 教学反思： 对其应用举例能够理解，多数同学掌握较好。 第5课时 教学内容： 2.2 热电阻传感器 教学目标： 熟悉热电阻传感器的概念、类型及特点。

7、 掌握热电阻传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、热敏电阻 教学方法 ： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 一、热电阻传感器 1.概念： 热电阻传感器 ：利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与 温度有关的参数。 2.类型： (1) 金属热电阻传感器(常称为热电阻) (2) 半导体热电阻传感器(常称为热敏电阻) 3.特点： 见书 二、热电阻 1概念： 热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来测量温度的 2热电阻的主要技术性能： 见书表2-1 表2-1热电齟的主要技术性能 材料 I(WZP) iH(wzc) ) 按用温度施囤严C -200- +960 -50 +15

8、0 电駅种n mxio-* 0, 098 1 -0- 106 0L 017 0兀700弋甸电阻 温度系数平均值/弋-1 D. 003 92-0.003 9U 0. 004 25 -0, 004 28 化学稳宦性 庄勒化性介应屮较稳定*不能 柱还氐性介质申摊用,尤射离 淑情况F 趙过 持性近傲性，性能擬定.梢 线性较好,价搐低煖 町作标脏测温裝聊 适F测托低面、无水分J无侵蚀性介质的探度 课堂小结： 概念类型热敏电阻应用 课后作业： P733 教学反思： 能掌握基本概念，对特性能正确理解 第6课时 教学内容： 2.2热电阻传感器 教学目标： 熟悉热电阻传感器的概念、类型及特点 掌握热电阻传感器的

9、基本用途和应用 教学重、难点： 传感器的应用、热敏电阻 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 三、热敏电阻 1按温度系数分： (1) NTC负温度系数热敏电阻 (2) PTC正温度系数热敏电阻 (3) CTR临界温度系数热敏电阻 2U0 各种热敏电阻的典型特性 0 100 200 MP 表2-2几种常用的热16电阴型号及其主要参SS 主要用雄 主耍电参数 电肌怵形状及形式 25 咒标称 ftm/kQ 撤定功牢/w 吋 MF-11 温度补偿 0.0I -15 0. 5 磊 60 片状卫热 MF 测温、控温 U. 82-30D 0.25 杆状、点热 MF-16 温度补搂 10-1 000 0

10、. 5 C115 杆狀、立恿 RRC2 测温搭温 6. 8 - 1 000 0,斗 专 20 杆默、立热 RRCjB 测漏、控温 3 700 0.03 5 5 珠状卫热 RRW2 稳從振堀 6. 8 -500 0,03 0.5 珠状准热 2按结构形式分：体型、薄膜型、厚膜型 3按工作方式分：直热式、旁热式、延迟电路 4按工作温度区分：常温区、高温、低温区热敏电阻 5.根据使用要求封装加工成各种形状的探头，如珠状、片状、杆状、 锥状、针状等 课堂小结： 概念类型热敏电阻应用 课后作业： P733 教学反思： 能掌握基本分类方式，对各自的特点能正确理解。 第7课时 教学内容： 2.2热电阻传感器

11、教学目标： 熟悉热电阻传感器的概念、类型及特点 掌握热电阻传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、热敏电阻 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 四、热电阻传感器的应用 1金属热电阻传感器： 在工业上广泛应用金属热电阻传感器进行温度测量， 用电桥作为测量电 路。热电阻传感器还可测量流量。 2半导体热电阻传感器: (1)温度测量：2-12热电阻三线制接线法 (3)工业控制： 课堂小结： 概念类型热敏电阻应用 课后作业: P733 教学反思:图2J3双桥温差测员电路 温度补偿： 2-14 电阻温度补偿 能掌握其应用电路，对各应用电路的原理能够正确分析 第8、9课时 教学内容：

12、 2.2热电阻传感器 教学目标： 熟悉热电阻传感器的概念、类型及特点 掌握热电阻传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、热敏电阻 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 五、实例 数字温度计 2、电路目的：数字温度计通电后，LED数码显示器能准确地显示出由数字温度计 1、电路组 PT100测量的环境温度值，用发热器件对 PT100加热：指示灯D5点亮 时，测量温度大于40C时，电路开始告警；指示灯 D4点亮时，测量温 度大于50C时，电路开始告警；指示灯D3点亮时，测量温度大于60C 时，电路开始告警。 3、PT100铂热电阻：是一种以铂金（Pt）做成的电阻式温度检测器，其

13、具 有稳定性好、测量精度高、输出 T-R线性度都好等优点，PT100属于正 电阻系数热电阻，电阻和温度变化的关系式如下： 温 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 度 电阻值（Q） 0 100.0 100.3 100. 101. 101. 101. 102. 102. 106. 103. 0 9 78 17 56 95 23 73 12 51 10 103.9 104.2 104. 105. 105. 105. 106. 106. 107. 107. 0 9 68 07 46 85 24 63 02 40 20 107.7 108.1 108. 108. 109. 109. 110.1 11

14、0.5 110.9 111.2 9 8 57 96 35 73 2 1 0 9 30 111.6 112.0 112.4 112.8 113.2 113.6 114.0 114.3 114.7 115.1 7 6 5 3 2 1 0 8 7 5 40 115.5 115.9 116.3 116.7 117.0 117.4 117.8 118.2 118.6 119.0 4 3 1 0 8 7 6 4 3 1 50 119.4 119.7 120. 120. 120. 121. 121. 122. 122. 122. 0 8 17 55 94 32 71 09 47 86 60 123.2 12

15、3.6 124. 124. 124. 125. 125. 125. 126. 126. 4 3 01 39 78 16 54 93 31 69 70 127.0 127.4 127. 128. 128. 128. 129. 129. 130. 130. 8 6 84 22 61 99 37 75 13 52 80 130.9 131.2 131. 132. 132. 132. 133. 133. 133. 134. 0 8 66 04 42 08 18 57 95 33 90 134.7 135.0 135. 135. 136. 136. 136. 137. 137. 138. 1 9 47

16、85 23 61 99 37 75 13 100 138.5 138.8 139. 139. 140. 140. 141. 141. 141. 141. 1 8 26 64 02 40 78 16 54 91 110 142.2 142.6 143. 143. 143. 144. 144. 144. 145. 145. 9 7 05 43 80 18 56 94 31 69 120 146.0 146.4 146. 147. 147. 147. 148. 148. 149. 149. 7 4 82 20 57 95 33 70 08 46 130 149.8 150.2 150. 150. 1

17、51. 151. 152. 152. 152. 153. 3 1 58 96 33 71 08 46 83 21 140 153.5 153.9 154. 154. 155. 155. 155. 156. 156. 156. 8 6 33 71 08 46 83 20 58 95 150 157.3 157.7 158. 158. 158. 159. 159. 159. 160. 160. 3 0 07 45 82 19 56 94 31 68 160 161.0 161.4 161. 162. 162. 162. 163. 163. 164. 164. 5 3 80 17 54 91 29

18、66 03 40 170 164.7 165.1 165. 165. 166. 166. 167. 167. 167. 168.1 7 4 51 89 26 63 00 37 74 1 180 168.4 168.8 169. 169. 169. 170. 170. 171. 171. 171. 8 5 22 59 96 33 70 07 43 08 190 172.1 172.5 172. 173. 173. 174. 174. 174. 175. 175. 7 4 91 28 65 02 38 75 12 49 4、调试方法 电源电路：整机电路供电采用 5V 供电，从 COM1 接入的 D

19、C 12V 电源，经过电路板上的78L05和79L05稳压为士 5V。 温度检测电路：JP2为PT100连接跳线，JP1为RP4连接跳线，在电路 调试过程中，根据实际要求连接或断开跳线。温度检测电路主要由：并 联稳压电路、电桥和差分放大器组成，调节 RP1 使 TP-C 点电压为 4.069V。断开JP2,将RP4的电阻值调节到100欧姆，模仿PT100在0C 下的电阻值，用于电路调零，断开 JP2、连接JP1此时U7的7脚输出 电压应该为 0V。 放大电路调试：上一项调试完毕后方可进行此项调试，断开 JP1 调节 RP4使其两端电阻为138.56Q （模拟温度在100C时PT100的电阻值）

20、， 断开JP2、连接JP1,通过调节RP6（又可称为满刻度调节）改变由U7A 组成的同相比例放大电路的放大系数。 使用毫伏表测量 TP-A 点的电压， 调节RP6使TP-A点电压等于1.000V。当TP-A点的电压调整正常后， 此时TP-A点的电压与温度关系为10mV/C。 V/F变换及显示电路调试：测量 TP-E点是否有2Hz的方波脉冲，若有 表示门控电路正常。 V/F 变换电路由 U1/R5/C13/R2/R34/R32/RP3/R6/RP2 等元件组成，RP2为量程调节电位器，RP3为零点迁移电位器。根据上 一级调试方法，使TP-A点的电压为0.999V,此时调节RP2使，LED数 码管

21、的显示值为99.9。PT100采集的温度信号经过前级的检测放大电路 后，已被转换为标准的电压信号 10mV/C，此时给V/F送入0.999V的 电压它显示的是999C，说明温度已能正常显示，此时连接 JP2,断开 JP1,此时LED显示器的值为实际测量的温度值。 基准电压发生电路：基准电压发生电路由U10等外围器件组成，CD4017 为十进制计数器，它的Q3输出端连接到RST,当计数器计数到Q3后 自动复位，由于我们的超限报警温度是 40/50/60C，那么我们需要产生 的基准电压是400mV/500mV/600mV。按下S1键，使指示灯 D5点亮， 此时调节RP5使R37的端电压为400mV

22、;再按下S1键，使指示灯D4点 亮，此时调节RP7使R37的端电压为500mV;再次按下S1键，使指示 灯D3点亮，此时调节RP8使R37的端电压为600mV。R37上的电压经 过 U8A 组成的射极跟随器，送入到电压比较电路。 超温报警电路：超温报警电路由 U8B/R46/R18/R17/Q5/F1/D2组成，TP-B 点为基准电压，当 TP-A 点的电压大于 TP-B 点的电压时， U8B 输出高 电平 D2 点亮 F1 发出报警声。 5、整机功能验证 断开JP1点，接通JP2点，将PT100热电阻接入系统中，接入电路工作 电源，此 时 LED 数码管显示实时测量温度值，使用发热元件（如电

23、烙 铁或热风枪等）烘烤温度传感器，实时测量温度开始上升，当测量温度 大于设定温度时，超限报警启动。当测量温度超出系统最大测量温度 999C时，超限指示灯D1闪烁。S1 1 2 C D Fi Si le: DateA3 ze Title 19 D:2M ar-2 程01 20 10 Number SW-PB C ON2 4 4. 7k Q LED3 O Q9 Q8Q7Q6Q5 Q4Q3 Q2Q1Q0 N21 2 U7B D7 D6 36 卅_5內 b_5V 怙 U8A 4 1 13 1N4 14 R P5 10 0k Q 40 60 LM3 58 7 5 。.下 1U lu 12 Fu uf 1

24、9 Q 6 LM3 58 R P8 R P7 R 12 50 R Q P6 Q0 U8B Q4 Q5Q6 Q7Q8 Q1QQ1Q13214 C C C R IN OUT OUT ST 11 Y1 HZ Q19 Q5 * LED2 B F1 UZZER C |- ON41 2 3 4 OM 2V 0. Fu 0. Fu P0 士 C7 3 +12V 79U9 L0 VND GNDn 78 U6 L0 1 2 10 1M 15 1u TP-D Q 10 U3 G F E D C B A 9 14 15 10 1 12 13 R R R GND D6 D5| D4 D： D2D1D0 d dp g

25、e c 4 co m dpdc gb a 3 I I 1AH L3 1AH L2 R 39 M Y5 01 4Q43 R R R R . 28 27 26 25 24 23 22 T堰 20 0* 10 00 Pf M r Y5DS2 01 1 2 109 7 5 e f dpdc gb a LEB LT| D C B A b la D6D5 D4D3 D2D1 D0 45 53 R 35 C 1A C 1B DSSD1 OVF Q3Q2Q1 Q0 45 11 D6D5 D4D3 D2D1 D0 co m 1AH M Y5 01 L1 1 2 3 4 5 6 7 8 课堂小结： 概念 类型 热

26、敏电阻 应用 课后作业： P733 教学反思： 能够掌握数字温度计的结构，基本能分析其工作原理 第10课时 教学内容： 2.3 热电偶传感器 教学目标： 熟悉热电偶传感器的概念、特点、工作原理。 掌握热电偶传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 一、热电偶传感器概念及工作原理 1.概念： 热电偶传感器： 将温度转换成电动势的一种测温传感器。 2.工作原理： (1) 热电势效应： 将两种不同材料的导体构成一闭合回路， 若两个接点处 温度不同，则回路中会产生电动势，从而形成电流，这个物理现象称为 热电势效应，简称热电效应。 （2

27、）热电偶回路的 主要性质： 中间导体定律: 标准电极定(a) V (b) 鶴电偶回路 （叮热电偶回路Mb热电偶A R 2-15 保护管 热电儒 潰 熔融金厲 律: 魁电偶 I T一連 I 图2-16开踣热电偶的使用 （耳诚备金属溫度制童；（歸金属壁面盍度测童 课堂小结： 概念 特点 原理 应用 课后作业： 1什么是热电偶传感器、热电热效应？ 2热电偶的结构有哪几部分？ 3热电偶自由端温度的补偿有哪几种？ 课后反思： 学生基本能理解其概念，能够知道其工作原理及其主要性质。 第11、12课时 教学内容： 2.3 热电偶传感器 教学目标： 熟悉热电偶传感器的概念、特点、工作原理 掌握热电偶传感器的基

28、本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 二、热电偶的结构和种类 1.热电偶的结构： 图2-刃普通想电偶结构 1 接戟盘勉稣炎管魁电枫; 姝一固定法兰盒详一保护套管俺一工作然 （1） 热电极（定名、直径、长度） （2） 绝缘套管（绝缘子）（作用） （3） 保护套管（作用） （4） 接线盒（作用） 2热电偶的种类： 裏 2-3常用甜电碍 名曲 分度旨 测潇范 刃弋 100T时熾 il!4lZmV 特点 如犍工-钳嵐 WRR B(LL-2 0 1 HOD 0.033 flUMH度馬，枪册广,性诡儘定，辅 度高;耐在氧化和中性令质中核用； 怛

29、价播费.热电动労小，灵板废柢 铀懷培一钿 WRP S(LB-3) 0 -1 MX 0. M5 艶川租度也卿广，件能稔定+精度 窩.复规性好; 1摘曲动势较小曲 卜储易升华,苗妣钳极,价格撇，-般 用丁较蒂脂的测湿中 WRN K(EU-Z) -200 1 300 4*095 热屯动峥大.蜒性好，价廉川丄材质 较瞄,焊接性雄駁抗擀射性催软萌 猱骼-康制 WRK EA-2 0-300 fi. 95 热电动势人*纯件好，桥廉+测祜范 1呵小康砌易受审化啲变质 （1） 标准化与非标准化热电偶 （2） 普通型热电偶 (c) 图2订8普通型耕电偶外形 山）固定螺蚊形；（时无固定装亶形；（町圍定法兰形；（町活

30、动法兰形；（町角形 恺装热电偶(a) (4)薄膜型热电偶 课堂小结： 概念特点原理应用 课后作业： 1什么是热电偶传感器、热电热效应？ 2热电偶的结构有哪几部分？ 3热电偶自由端温度的补偿有哪几种？ 课后反思： 对结构的掌握较好 ，能知道各部分的作用 第13课时 教学内容： 2.3热电偶传感器 08 2” 19铠装热电偶外形及结构 (町外母；(町時构 魏st材料 A-A和而 A 教学目标： 熟悉热电偶传感器的概念、特点、工作原理 掌握热电偶传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 三、热电偶自由端温度的补偿 热电偶在测温过程中

31、，为了保证输出热电动势仅与被测温度有关， 必须保持自由端（冷端）的温度恒定。 1仪表调零修正法 当热电偶与动圈式仪表配套使用时， 若热电偶的自由端温度基本恒 定，对测量精度要求又不高时，可将仪表的机械零点调至热电偶自由端 温度的位置上。（切断电源与输入信号再进行） 2自由端温度自动补偿 最常用电桥补偿法。它是利用直流电桥的不平衡电压来补偿热电偶 因自由端温度变化而引起的热电动势变化值。 用于电桥补偿法的装置称为热电偶冷端补偿器。 仪表 2-20热电偶自由端温度电桥补偿法 2. 自由端温度自动补偿 3. 延引电极法 采用在一定温度范围内（0 100度）与工作热电偶的热电特性相近 的材料制成的导线

32、，将热电偶的自由端延长至所需要的地方，这种方法 称延引电极法，或称补偿导线法，其导线称补偿导线。 使用补偿导线仅起延长热电偶的作用，不起任何温度补偿作用，将 其称为“补偿导线 ”是名不副实的习惯用语。 课堂小结： 概念 特点 原理 应用 课后作业： 1什么是热电偶传感器、热电热效应？ 2热电偶的结构有哪几部分？ 3热电偶自由端温度的补偿有哪几种？ 课后反思： 基本能掌握其补偿原理，能分析其电路工作过程。 第14课时 教学内容： 2.3 热电偶传感器 教学目标： 熟悉热电偶传感器的概念、 特点、 工作原理 掌握热电偶传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲

33、授、多媒体、图表 教学过程： 四、热电偶的应用 1热电偶的测温线路 两支同型号的热电偶正向串联测温度之和、反向串联测温度之差 （时两点间温度之和测量；（b）两点间温度之差测i热电偶的测温线路 图 2-21 2热电偶热电动势的测量 课堂小结： 概念特点原理应用 课后作业： 1什么是热电偶传感器、热电热效应？ 2热电偶的结构有哪几部分？ 3热电偶自由端温度的补偿有哪几种？ 教学反思： 对测量温度差较容易理解，电路较熟悉，但测量电动势就不太熟悉 了，还需要对电路原理的分析多讲解方式方法。 第1 5、16课时 教学内容： 2-22电位差计热电偶测温电路 复习、半期复习测试题 教学目标： 复习前面章节内

34、容，准备半期考试 教学过程： 半期复习测试题 20XX年上期传感器半期复习测试 （供12级电信班） 一、 填空（30分） 1、 传感器的静态特性是指对 _ 的输入信号，传感器的 _ 与 之间所具有的相互关系。 _ 而动态特 性是指传感器在 _ 变化时，它的输出的特性。 2、 传感器测量上限和测量下限所构成的区间称为 _ ，其 量程则为 _ 和 _ 的代数差。 3、 灵敏度是指传感器在稳态工作情况下 _ 变化对变化的比 值。 4、 分辨力是指传感器可能感受到的被测量的 _ 变化能力。 5、 传感器的精度等级数值越小，则说明精度等级越高，测量越 _ 。 6、 传感器的误差是指传感器的 _ 与 _

35、之间 的差值，即测量误差= _ - _ 。 7、 误差按表示方法分为 _ 和 _ 。 8、 按误差出现的规律可以分为 _ 、 _ 和 _ 。其中由于测量方法不妥、各种随机因素的影 响以及人员粗心所造成的是 _ 。 9、 通常传感器由 _ 、 _ 和 _ _ 几部分组成。 10、 电阻应变式传感器由 _ 和 _ _ 构成，其中 _ 的作用是传感器中的敏感元件、 的作用是传感器中的转换元件。 11、 热电阻按其性质不同可分 _ 和 _ _ 两大类。 二、 选择（14分） 1、 下列哪种不是热敏电阻 _ A NTC B CRT C PTC D CTR 2、 下列哪种电桥形式的灵敏度最高，又是最常用的

36、一种形式 _ A单臂半桥形式 B 双臂半桥形式 C 全桥形式 D 全桥整流电路 3、 不是电阻应变式传感器的应用是 _ A 力和扭矩传感器 B 压力传感器 C 加速度传感器 D 金属热电阻传感器 4、 下列哪种传感器是将温度变化转换成电动势变化的 _ A 热电偶传感器 B 电阻应变式传感器 C 热电阻传感器 D 电涡流式传感器 5、 下列哪种传感器是将机械力变化转换成电阻变化的 _ A 热电偶传感器 B 电阻应变式传感器 C 热电阻传感器 D 电涡流式传感器 6、 下列哪种传感器是将温度变化转换成电阻变化的 _ A 热电偶传感器 B 电阻应变式传感器 C 热电阻传感器 D 电涡流式传感器 7、

37、 下列不能对热电偶自由端温度进行补偿的方法是 _ A补偿块补偿法 B 电桥补偿法 C 仪表调零修正法 D 延引电极法 三、名词解释（16分） 1、 传感器 2、 电阻应变式传感器 3、 热电阻传感器 4、 热电偶传感器 四、简答（40分） 1、传感器可以按哪几方式进行分类？ （12分） 2、电阻应变片的种类有哪几种？ （8分） 3、 半导体热是电阻传感器常见应用有哪些？ （6分） 4、 热电偶的结构有哪几部分？其作用分别是什么？ （14分） 第17课时 教学内容： 2.4 电涡流式传感器 教学目标： 熟悉热电涡流传感器的概念、特点、工作原理。 掌握热电涡流传感器的基本用途和应用。 教学重、难点

38、： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 一、电涡流式传感器概念及工作原理 1.概念： 电涡流式传感器： 利用电涡流效应实现非接触测量。 2.工作原理： （1） 电涡流效应： 金属导体置于变化的磁场中，导体内就会有感应电流产生，这种电 流在金属体内自行闭合，通常称为电涡流。 （2） 电涡流传感器： 电涡流的产生必然要消耗一部分磁场能量， 从而使激励线圈的阻抗 发生变化 圈2-23电涡流式传感器基本原理示意图 I 一拎楊钱圈諾一金属导侔 3理解： (1) 电流磁效应： 通电导体周围会产生磁场。安培定则(右手螺旋定则) (2) 电磁感应现象： 只要穿过闭合回路的磁通量

39、发生变化， 闭合回路中就会有感应电流 产生(感应电动势)。 (3) 楞次定律： 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。 (4) 电涡流传感器原理： 凡是能引起涡流变化的非电量，例如电导率、磁导率、几何形状、 线圈与导体间的距离等，均可通过测量线圈的等效电阻、等效电感、行 将阻抗来获得。 圈等效电路 课堂小结： 概念 原理 课后作业： 1电涡流式传感器的工作原理是什么？ 教学反思： 基本搞清楚工作原理，知道电磁感应现象，电涡流现象，还有部分 学生对电磁不感兴趣，也不懂这些原理，还需要进一步讲解。 第18课时 教学内容： 2.4 电涡流式传感器 教学目标： 熟悉热电涡流传感器的概念、特点

40、、工作原理。 掌握热电涡流传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 二、电涡流式传感器结构与测量转换电路 1.结构： 线圈、线圈框架、壳体、输出电缆、接插件、瓷罩 （其中注意选用四点要求） 图2-25 CZF-1型涡疏传馭器结构 1粗离忆一疲圈框架忆一壳休泊一綸出电艇泊一接插件泊一It罩 2测量转换电路： 有电桥法、调幅法、调频法（调频法工作原理） 图2-26调频法转换电路原理框图 课堂小结： 结构转换电路 课后作业： 1电涡流传感器的结构由哪几部分组成？ 2电涡流传感器的转换电路的测量方法？ 教学反思： 对电涡流传感器的结构

41、掌握较好，只是没有实物给学生看，不是很直观, 有条件最好能买些传感器，对测量转换电路只要求了解就是了。 第19课时 教学内容： 2.4电涡流式传感器 教学目标： 熟悉热电涡流传感器的概念、特点、工作原理 掌握热电涡流传感器的基本用途和应用。 教学重、难点： 传感器的应用、工作原理 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 三、电涡流式传感器的应用 1位移测量： 测量轴的轴向振动 测量磨床换向阀、先导阀的轴位移 测量金属试件的热膨胀系数 礼 X, A.X.电 WVSJ 图227位移计的几种实例 （叮測養軸的抽御掘动Mb测董蜃球换商阀、先导阀的轴住移（町測量金属试件的施膨岷玉數 2振幅测量： 测

42、量旋转轴的径向振动 测量汽轮机涡轮叶片的振幅 测量轴的振动形状 3转速测量： 带有凹槽的转轴 带有凸槽的转轴 图229转速测量 3)带有凹槽的转軸；(h)带有凸槽的转紬 1 一传感器泡一被测体 4电涡流探伤 利用电涡流式传感器可以检查金属表面裂纹、 热处理裂纹以及焊接处的 缺陷等。 课堂小结： 应用 (a) (b) (c) 图2-28撮幅测量 3)测童最转轴的極向揪动订b)测量汽轮机潇轮叶片的*tii(c)W量轴的轅动裁状 1 一特感曙注一就艸弹 (a) (b) 课后作业： 1电涡流传感器的主要应用有哪几方面？ 教学反思： 仔细分析了电涡流传感器的各种应用，对原理图进行了讲解，讲起很空 洞，没

43、有实物讲得直观，部分学生能够理解并掌握。 第2 0课时 教学内容： 2. 5 电容式传感器 教学目标： 熟悉电容式传感器的概念及工作原理。 掌握电容传感器的结构及转换电路。 知道电容传感器的主要应用。 教学重、难点： 传感器的结构、工作原理、主要应用 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 一、概念及特点 1、 概念： 电容式传感器是一种能将被测非电量转换成电容量变化，然 后再经转换电路转换成电压、电流或频率等信号输出的测量装置。 2、 特点： (1) 高阻抗，小功率，仅需很低的输入能量。 (2) 可获得较大的变化量，从而具有较高的信噪比和系统稳定性。 (3) 动态响应快，工作频率可达几兆

44、赫，可非接触测量，被测物是导体 或非导体均可。 (4) 结构简单，适应性强，可在高低温、强辐射等恶劣的环境下工作。 因此它在非电量测量和自动检测中得到广泛应用，可测量月功、位移、 振动、角度、加速度、液位、湿度、成分含量等参数。 二、工作原理 电容式传感器的基本原理如图2-30所示，它是由绝缘介质分开的两个平 行金属板组成的平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 ： A 0 ；rA d 一 d 式中C为电容极板间介质的介电常数， o为真空介电常数， r为极板 间介质相对介电常数； A 一平行板所覆盖的面积； d 一两平行板之间的距离。 当被测参数变化使得上式中的 A ,d或发生变化时，电容

45、量C也随 之变化。如果保持其中两个参数不变，而仅改变其中一个参数，就可把 该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路就可转换为电量输 出。因此，电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介电常数型三 种类型。 课堂小结： 概念原理 课后作业： 1电容传感器的概念及工作原理是什么？ 教学反思： 基本掌握电容式传感器的概念及特点，能正确分析传感器的工作原 第2 1课时 教学内容： 2. 5 电容式传感器 教学目标： 熟悉电容式传感器的概念及工作原理。 掌握电容传感器的结构及转换电路。 知道电容传感器的主要应用。 教学重、难点： 传感器的结构、工作原理、主要应用 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学

46、过程： 三、测量转换电路 电容式传感器中电容值以及电容变化值都十分微小， 这样微小的电容量 还不能直接为目前的显示仪表所显示， 也很难为记录仪所接受， 不便于 传输。这就必须借助于测量电路检出这一微小电容增量，并将其转换成 与其成单值函数关系的电压、电流或者频率。电容转换电路有电桥电路 （调幅电路 ）、调频电路、运算放大器式电路、二极管双 T 型交流电桥、 脉冲宽度调制电路等。以下以电桥电路为例介绍其转换原理。 主要用：电桥电路 （调幅电路 ） (a ) (b) 图23f电桥电路 电容电桥的主要特点有： 1、 电桥输出调幅波，其幅值与被测量成比例，因此电桥电路又称为调 幅电路； 2、 输出电压

47、与电源电压成比例，因此要求电源采用稳幅、稳频等措施； 3、 传感器必须工作在平衡位置附近，否则电桥非线性将增大。在要求 精度高的场合(如飞机用油量表)应采用自动平衡电桥； 4、 输出阻抗很高(一般达几兆欧至几十兆欧)，输出电压低，必须后接 高输入阻抗、高放大倍数的处理电路。 图2-32 电桥型电路系统原理图 课堂小结： 结构转换电路 课后作业： 1电容式传感器的测量转换电路及特点？ 教学反思： 了解电容传感器的结构，对转换电路掌握较好，能分析其工作原理 并能理解电桥电路的特点 第2 2课时 教学内容： 2. 5 电容式传感器 教学目标： 熟悉电容式传感器的概念及工作原理。 掌握电容传感器的结构

48、及转换电路。 知道电容传感器的主要应用。 教学重、难点： 传感器的结构、工作原理、主要应用 教学方法： 讲授、多媒体、图表 教学过程： 四、电容式传感器的应用 电容式传感器可用来测量直线位移、角位移、振动振幅，尤其适合测量 高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量。 变极距型的适用于较小位移的测量， 量程在 0. 0l m 至数百微米、精度 可达0. 01 m、分辨率可达0. 001 m。变面积型的能测量较大的位移， 量 程为零点几毫米至数百毫米之间、线性优于 0. 5 %、分辨率为 0. O1-0. 001 m。 1.电容式差压传感器 这种传感器结构简单、灵敏度高、响应速度快 (约 1

49、00ms )、能测微小压 差 (0 0. 75 Pa )。 I b Q d I 电极引线 2电容式测厚传感器 在被测带材的上、下两侧各置一块面积相等、与带材距离相等的极板， 这样，极板与带材就构成了两个独立电容器。 3电容式力和压力传感器玻璃盘 镀金层 金犀履片 电容式差压传感器原理结构 2-33 图2-34电容式测厚传感器 课堂小结： 应用 课后作业： 1电容式传感器的主要应用有哪几方面? 教学反思： 熟悉三种电容传感器的应用原理，及了解各种应用的特点及结构、 电路原理。 第2 3、24课时 教学内容： 2.6电感式传感器 教学目标： 熟悉电感式传感器（自感和互感式）的概念及工作原理 掌握电

50、感式传感器（自感和互感式）的结构及转换电路 知道电感式传感器（自感和互感式）的主要应用。 教学重、难点： 传感器的结构、工作原理、主要应用 教学方法： 讲授、多媒体、图表 2-36电容式传感器 教学过程： 1、电感式传感器概念 电感式传感器是利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、 振动等转换成线圈自感量 L或互感量M的变化，再由测量电路转换为 电压或电流的变化量输出的一种传感器。 由铁芯和线圈构成的将直线或 角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感 器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变 化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的

51、。 当把线圈 接入测量电路并接通激励电源时， 就可获得正比于位移输入量的电压或 电流输出。自感式传感器实质上是一个带气隙的铁芯线圈。按磁路几何 参数变化形式的不同，目前常用的自感式传感器有变气隙式、变面积式 与螺管式三种；按组成方式分，有单一式与差动式两种。 2、自感式传感器的结构及工作原理 自感式电感传感器的基本结构如图 2-37所示，主要由线圈、铁芯 和衔铁以及测杆组成。 B2-37 贏式电嵐隹矗的基本皓构 自感式传感器主要用于测量位移量或者是易于转换成位移量的被测量。 工作时衔铁通过测杆与被测物体接触，被测物体位移将带动可动衔铁移 动，从而导致线圈电感量发生变化。当线圈接入测量转换电路后

52、，电感 量的变化将转换成电压、电流或频率的变化，从而完成非电量到电量的 转换。 3、自感式电感器的种类 自感式电感传感器按原理可分为变气隙型、 变截面型和螺线管型三种基 本类型。 (1) 变气隙型传感器，若A为常数，则L与气隙反比。故输入输出是非 线性关系。 (2) 变截面型传感器由公式可知传感器工作时，若气隙间距 s保持不变， 则线圈电感量L与截面积A成正比，输入与输出是一种线性关系，灵敏 度是一常数。 为提高灵敏度，常将 s做得很小。这种类型的传感器由于 结构的限制，量程一般也不大，故在实际应用中并不多。 (3) 螺线管型电感式传感器螺线管型电感式传感器由一只螺管线圈和一 根柱形衔铁组成。当被测量引起衔铁移动时，会引起衔铁在线圈中的长 度变化