Flash演示传感器工作原理

1、毕业设计 33 / 37 应用Flash的传感器教学软件设计摘要：Flash是一种交互性强、简单易学的动画整理软件，它的功能强大，可以整理出绚丽多姿的动画，基于Flash软件整理演示传感器工作原理的动画，可以清楚地在学生面前展示传感器的工作原理，使抽象问题具体化，复杂问题简单化，从而课堂效率大大提高。由于Flash软件文件容量小，方便学生拷贝，利用课余时间进行自学、复习，从而对学生的学习质量有所保证，基于以上原因，我们有必要应用Flash软件对传感器教学软件进行设计研究。关键词：Flash软件 ; 传感器工作原理 ; 教学Design of Sensor Teaching Software W

2、ith Flash Abstract: Flash is a kind of interactive, easy to learn animation software, It has powerful functions, can produce colorful animation, Flash-based animation demo sensor working principle, software can clearly show the sensor principle of work in front of students, make the abstract problem

3、 specific, complex issues simple, thus greatly improve the classroom efficiency. Due to the Flash software file capacity is small, convenient students to copy，and use after school time for self-study or review, thus for students' learning quality is assured. Based on the above reasons, it is nec

4、essary to apply the Flash software design was studied for the sensor teaching software.Keywords: Flash software ;the sensor principle of work ;teaching目 录引言11. Flash动画在课堂教学中的应用21.1 多媒体技术21.2 Flash动画在课堂教学中的应用42.Flash 8动画整理103. 传感器与检测技术课程教学173.1 课程介绍173.2 传感器基本知识184. 应用Flash整理传感器工作原理演示动画214.1 霍尔传感器214

5、.2电阻应变式传感器224.3电容传感器245. 传感器与检测技术课程教学软件整理295.1 教学软件结构设计295.2 各部分设计整理29结论31致谢32参考文献33附件134引言随着网络教育的逐渐普及，网络授课不再只是以枯燥的文字为主，课堂中逐渐应用多媒体教学，在原有的课堂教学的基础之上，引入多媒体教学课件进行教学活动，它不仅有课堂教学的传统优点，而且又有现代教学方式的优势性。针对于教学课堂中的难点，现代教学多媒体手段的应用很好的解决了这个难题，更好地活跃了课堂的教学氛围，培养了同学课堂认真探究学习的兴趣，进一步提高了同学们的记忆力和注意力。目前常见的多媒体教学有三种不同的分类：第一种是老

6、师使用名校名师的教学录像和纸张备课配合投影仪投影，这是最传统的多媒体授课和教学方式；第二种是通过网络资源利用多媒体教学授课机进行授课教学，教学使用的课件是以PPT为主的多媒体课件，学生学习的效率有所改善，课下这样的课件又成为学生自学的工具；第三种是以上两种方法的有效结合，展示的教学内容是以老师下载的授课片段，配合完整的文字，生动的图片和声音等多种手段有效的组合在一起，从而吸引学生的学习兴趣，突出教学重点，大大提高了教学授课的效率，学生课下自学、复习也有了质量的保证。而第三种方法由于其生动性与灵活性，逐渐成为教师教学和学生自学的重要手段。但由于目前网络教学的形式更多的是将教学内容整理成动态影像，

7、或者将教师的知识点讲解录音进行在线播放，这些教学内容都只是生硬地播放事先录好的内容，学习者只能被动地播放，而不能主动参与其中1。针对上述问题，本设计将Flash应用于传感器与检测技术课程教学软件的整理中，结合传感器与检测技术课程中对各类型传感器工作原理、应用等内容介绍需要生动、直观、易于理解等特点，设计一款生动并具有互动性教学软件，使学习者能够真正融入到在线学习中，亲身参与每一个实验，使原本枯燥的学习变得活泼生动，从而满足现代课堂教学的要求和课下同学们自主学习的需求。论文中包括五章内容，第一章对Flash动画在课堂教学中的应用进行阐述；第二章对Flash8软件的应用进行介绍；第三章分析并总结传

8、感器与检测技术课程的教学目的、特点，并介绍传感器相关基础知识2；第四章对典型传感器的教学动画进行整理；第五章对教学平台进行设计与整理。1. Flash动画在课堂教学中的应用1.1 多媒体技术1.1.1多媒体技术简介及优点多媒体一词译自英文Multimedia，顾名思义，多媒体是多种媒体信息的载体，信息借助这些载体得以交流和传播。在信息领域，多媒体是指文字、图形、图像、声音、影像等这些“单”媒体和计算机程序融合在一起形成的信息媒体，其含义是指运用存储和获得技术得到的计算机中的数字信息。多媒体技术于20世纪80年代迅速崛起并飞速发展，通常人们谈论的多媒体技术往往与计算机了解起来，这是由于计算机的数

9、字化和交互式处理能力，极大地推动了多媒体技术的发展。多媒体技术就是将文本、音频、图形、图像、动画和视频等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、编码、存储、传输、处理和再现等，使多种媒体信息建立逻辑连接，并集成一个具有交互性的系统。简而言之，多媒体技术就是利用计算机综合处理图、文、声、像等信息的综合技术。多媒体技术的出现改变了人类社会的生活方式、生产方式和交互方式，促进了各个学科的发展和融合，它有以下优点：（1）能生动地再现所要表现的主体的内容、特性，吸引用户的兴趣、说服能力强。利用各种单一媒体的特长集成完备的多媒体系统，充分调度人的视觉、听觉、触觉等感观来体验所表现的主体的内容及特性，给用户以

10、直观、生动、美观、身临其境的认识，能最大限度地吸引用户的兴趣，说服力强。对于电子书及教育训练软件来说，读者或用户有兴趣学下去，充分理解学习的内容，学习效果好，而对于商业广告则能更好地激起用户的购买欲。（2）交互性强，可根据用户的不同需求得到不同的回答，与用户进行交互和沟通，如教育训练软件，不同水平的用户可要求不同的学习内容，从而达到因材施教的目的。（3）使用方便，用户可直观地根据各种提示和帮助轻而易举地使用多媒体系统，操作简便。对于电子出版物来说还节省存储空间，携带方便。（4）创造想象力，运用多媒体系统提供的图像移动、放大、旋转、等功能，可随心所欲地创作出各种动画、影像、声音等特殊效果，充分发

11、挥人的想象力。1.1.2多媒体技术在课堂教学中的应用基于多媒体计算机和网络的现代教育技术可以集成更多的教学信息，使教学内容日益丰富；其教学方式多种多样，首先，促使课堂教学改变了原有的教学位置，使其呈现位置的多元化，形成了多渠道和多学科的交叉式教学模式，改变了原有学习方式的一些弊端，呈现出一种新的教学方式，在现代教学中起到了重要的作用。其次，以校园为主的教学方式产生的积极变化尤为突出。在传统教学模式的基础之上向教学多媒体化转变，遵循学生为主导地位，使他们的自主学习的能力大大提高，打破了几千年来的传统教学模式。同时，各种媒体和计算机结合可以使人类的感官与想象力相互配合，开阔了思维空间，丰富了创作资

12、源。实践证明，将多媒体技术应用于教育领域所产生的新的教与学模式，具有说服力强、学习效果好、综合效率高等特点3。多媒体教学手段的应用广泛，提高了教学的质量和效率，课堂中应用多媒体教学，是在原有的课堂教学的基础之上，引入多媒体教学课件进行的教学活动，它不仅有课堂教学的传统优点，而且又有现代教学方式的优势性。在课堂教学时，老师讲教学相关的资料利用相关的功放设备，配合控制工具（如鼠标、键盘等）对其操作过程进行控制。按照讲课的课时要求将备课资料和课件，在功放设备上进行放映，实时实地为学生们讲解播放。老师授课主要是以语言为主，但是引入多媒体教学手段，利用多媒体材料的多种组合，利用投影仪，PPT教学课件以及

13、网络课程平台上名师的教学视频，配合老师的教学工作，使教学效率大大提高。改变了学生在传统教学过程中被动的地位，发挥他们的想象力，逐步提高学生们自主学习探究的能力。针对于教学课堂中的难点，现代教学多媒体手段的应用很好滴解决了这个难题，更好地活跃了课堂的教学氛围，培养了同学课堂认真探究学习的兴趣，进一步提高了同学们的记忆力和注意力。目前我们处于多媒体网络时代，这样的大环境之下，对信息和知识的整合处理要求就更为严格。会有更多的老师利用多媒体整理技术整理多媒体教学课件，使得多媒体教学的应用层面更为广泛，在学校和社会当中，普及成为一种便捷有效的教学方式。将现代多媒体引入到传统课堂教学中来，从各个方面改善了

14、教学授课的效果4。1.2 Flash动画在课堂教学中的应用随着信息时代的来临，在最近几年用计算机软件来整理动画已经出现了，涌现出许多优秀的动画整理软件，Flash就是其中之一，在动画整理软件中，Flash软件性能优良，具有交互性强，文件尺寸小，简单易学及拥有独有的流式传输方式等优点，常常应用在开发游戏，设计平面广告，闪屏窗口的整理以及设计网页等领域，渐渐地在同行业的各个领域发生融合，例如在多媒体平台设计方面，影视动画整理，展示产品等等方面。而且它容易掌握，对于优质动画的整理有很大的优势，像在多媒体教学课件的整理和多媒体教学平台的开发等5。1.2.1 Flash软件简介Flash，中文译过来为闪

15、光，它是Macromedia公司的一款多媒体矢量动画软件，具有交互性强、文件尺寸小、简单易学及拥有独有的流式传输方式等优点。作为一种创作工具，它的主要功能是面向互联网的网站、图形、动画、应用程序、RIA等，设计人员和开发人员可以使用它来创建演示文稿、应用程序和其他的允许用户交互的内容。它包括了简单的动画、视频内容、复杂演示文稿和应用程序以及介于它们之间的任何内容。通常，使用Flash创作的各个内容单元称为应用程序，即使它们可能只是很简单的动画，也可以通过添加图片、声音、视频和特殊效果，构建包含丰富媒体的Flash应用程序。网页中的各个角落都能看到Flash影片的身影，它们在网页中扮演着不同的角

16、色，发挥着重要的作用。据Macromedia公司统计过，目前全世界有90%以上的电脑装有Flash播放器。Flash的使用非常容易上手，不论对于专业动画设计人员还是非专业人士，都能够很快地掌握其使用方法，因而功能强大的Flash得到了广大专业动画设计人员和爱好者的好评6。1.2.1.1 Flash动画的优点网络动画除了Flash外还有GIF动画，QuickTime Movie、Windows Media、Real等。而由于Flash简单易学、灵活多变，所以受到很多网页整理人员的喜爱，并且其文件容量和读取方式也符合目前的互联网发展需要。相对而言，Flash具有如下优点：(1) 受资源制约小，用F

17、lash整理动画可以降低整理成本，减少人力、物力的消耗。同时整理时间也会大大减少。Flash整理的动画可以同时在网络和电视台播出，实现一篇两播。(2) 操作简单，Flash动画的整理相对比较简单，一名Flash爱好者通过一段时间的学习很容易成为一名整理者，Flash 8使动画整理变得非常简单，利用一套软件和一台电脑就可以整理出一段有声有色的Flash短片。(3) 文件容量小，Flash的图像方式是基于矢量图形的，因为矢量图形的特点是文件容量非常小，并且可以随意放大或缩小尺寸而丝毫不损失图像质量，所以Flash所整理出来的动画不但图像质量高而且读取速度也相对较快。可以利用其独有的优势在网上广泛传

18、播，有着无可比拟的传播性。(4) 流媒体传播方式，Flash影片在读取的时候是以流媒体的下载方式进行的，因此在读取的过程中就可以观赏影片，从而避免了漫长的等待。Flash动画受网络资源制约比较小，致力于在最短的时间内传达最深的感受。以目前的网络环境而言是非常适合网络传输的。(5) 交互性优势，Flash影片可以借助动态脚本编程与观赏者产生互动。可以让观赏者的动作成为动画的一部分，这一点是传统动画无法比拟的。通过其强大的交互功能，为网页设计和动画整理提供了无限的创作空间。(6) 可扩展性，通过第三方开发的Flash插件程序，可以方便地实现一些以往需要非常烦琐的操作才能实现的动态效果，大大提高了F

19、lash影片整理的工作效率。(7) 商业展示功能，作为一种传播媒体，与电视、报纸不同，Flash具有非常高的自由度与互动特性，这使人们更乐于接受。从商业角度看，通过Flash的高交互性，可以整理出一流的商业演示动画或者广告，使企业的产品发布能够得到比传统广告模式更好的效果7。1.2.1.2 Flash软件的应用Flash软件已经成为网上活力的标志，应用这一技术与电视、广告、卡通、MTV整理方面相结合进行商业推广，把Flash从个人爱好推广为一种阳光产业。对Flash的应用渗透到音乐、传媒、IT广告、房地产、游戏、教育等各个领域8。（1）整理媒体动画Flash动画短片经常以其感人的情节或是搞笑的

20、对白吸引着大多数的上网者进行观看，其中比较著名的网络动画有大家熟知的流氓兔和Pucca娃娃等，如图1.1和图1.2所示。 图1.1 流氓兔 图1.2 Pucca娃娃（2）整理交互动画随着ActionScript动态脚本编程语言的发展，Flash已经不再仅局限于整理简单的交互动画程序，通过复杂的动态脚本编程可以整理出各种各样有趣、精彩的Flash小游戏，如图1.3所示。图1.3 交互动画（3）流媒体播放在互联网上，由于网络传输速度的限制，所以不适合一次性读取大容量的视频数据，因此便需要逐帧传送要播放的内容，这样才能在最短时间内播放完所有的内容。Flash文件正是应用了这种流媒体数据传输方式，因此

21、在互联网的视频播放中被广泛应用，如图1.4所示。图1.4 利用流媒体技术整理网络课件(4) Flash电子贺卡在快节奏发展的今天，每当重要的节日和纪念日，更多的人选择借助发电子贺卡来表达自己对对方的祝福和情感。而在这些特别的日子里，一张别出心裁的Flash电子贺卡往往能够为人们的祝福带来更多意想不到的效果，如图1.5所示。图1.5 精美的Flash电子贺卡(5) Flash动态网站由于整理精良的Flash动画具有很强的视觉冲击力和听觉冲击力，因此一些公司在网站发布新的产品时，往往会采用Flash整理相关的页面，借助Flash的精彩效果吸引客户的注意力，从而达到比以往静态页面更好地宣传效果，如图

22、1.6所示。图1.6 效果出色的Flash动态网站(6) 整理教学课件Flash整理的课件具有很高的互动性，使学习者能够真正融入到在线学习中，亲身参与每一个实验，就好像自己真正在动手一样，使原本枯燥的学习变得活泼生动，如图1.7所示。图1.7利用Flash整理的物理知识课件1.2.2 Flash在课件整理中的应用Flash在教学课件整理中具有很大的优势，利用其整理的多媒体教学课件不仅有利于教师自身水平的提升，而且对丰富课堂教学手段也起到了至关重要的作用。结合Flash软件的交互性能强大的特点，利用其整理的多媒体课件在教学改革方面必将有很好的发展空间9。首先，Flash整理多媒体课件画面感强，数

23、据量输出特别小，是一种矢图整理软件，很好的解决了课堂教学中，难点抽象复杂问题的具体化演示。其次，Flash动画的播放功能强大，可以为教学节省大量时间，观看网络资源可以一边下载一边播放，不用缓冲等待，而且用Flash整理的课件具有很高的互动性，这样就提高了课堂的授课效率。此外其自带的插件和文件格式较小，适合课下同学们拷贝，通过课下同学们的自学又再次提高了学习的质量，并且更好地完成老师的教学任务。 再者，Flash的AS语言包括函数、动作、对象等各种功能丰富的语言元素，在剪辑整理中和事件动作有所关联的交互性创建以及开放性课件。我们能够灵活运用这些丰富的语言指令以及语言功能整理出开放性和交互性能良好

24、的课件。这样就可以实现真正意义上的多媒体课件的整理了。最后，Flash格式支持方面的功能也十分强大，既可以完成文件的输入和输出，即导入到舞台，导出图像或影片的功能，方便了用户的使用，对整理多媒体教学平台具有重要的作用，支持的格式类型也十分众多，例如：avi、gif、html、smil等等。同时，在教学课件的整理中，还可以将Flash动画教学与传统PPT相结合。即将幻灯片整理过程中适当的插入动画，这样课件中包括各种图片信息以及声音、动画、动态、静态信息相结合的复杂形式的信息，动画教学将抽象和微观的东西具体化，复杂的东西简单化。从而完成传统教学方式不能完成的任务，为学生提供一个很好的信息资源学习的

25、平台，充分调动学生学习的积极性，实现教学的多元化，使教学的质量和效率都得以大幅度地提升。2. Flash 8动画整理Flash 8的工作界面继承了以前版本的风格，效果更加美观，使用更加方便快捷。新增的行为版面、更加强大丰富的组件面板以及整合的帮助系统成为Flash 8界面中一个又一个亮点。整理动画，必须熟悉Flash 8的界面，包括标题栏、菜单栏、主要工具栏、工具箱、时间轴、舞台面板和属性检测器及部分组成如图2.1所示，下面分别进行介绍10。图2.1 Flash 8界面（1）标题栏，稍微熟悉Windows的人都会知道，每一个应用程序窗口文档最上方都有标题栏，显示当前运行的主应用程序和文档名，F

26、lash 8当然也不例外，如图2.2所示。在标题栏文字的左侧有一个Flash 8的标志，用鼠标单击它，会出现应用程序窗口或文档窗口控制菜单，分别对应程序窗口或文档窗口的尺寸位置，并且可以对打开或关闭等操作进行控制。图2.2 标题栏（2）主工具栏，主工具栏提供了一些常用的工具，它由一组带有通用示意的按钮组成，形象直观地表现出了各个按钮的功能，如图2.3所示。 图2.3 主工具栏（3）工具箱，Flash 8有功能强大的工具箱，在默认状态下工具箱位于窗口左侧，单列竖排放置，在进行动画创作时，必须绘制各种对象，这就要使用绘图工具。所有的绘图工具都集成在工具箱中，用户可以单击工具按钮激活相应的工具，然后

27、进行各种操作，下面简要介绍各种工具的功能。选择工具：用于选择文字和图像等对象。部分选取工具：用于选取对象的锚点和路径。线条工具：用于绘制直线。套索工具：用于选择对象的一部分，与选择工具相比，其创建的选区可以是不规则的，因而更加灵活。钢笔工具：用于绘制曲线。文本工具：用于输入文本。椭圆工具：用于绘制椭圆和正圆。矩形工具：利用矩形工具和多角星形工具可以绘制矩形、多边形和星形等。铅笔工具：用于绘制自由曲线。刷子工具：用于表现刷子绘图的效果。任意变形工具：利用旋转、倾斜、大小调节、扭曲等操作对图像进行变形。填充变形工具：用于调节填充颜色和区域。墨水瓶工具：用于设置轮廓的颜色。颜料桶工具：用于设置封闭区

28、域内的颜色。滴管工具：用于提取边线和填充区域内的颜色。橡皮擦工具：用于擦除图像。手形工具：用于移动舞台。缩放工具：用于缩放舞台。笔触颜色：用于指定轮廓的颜色。填充颜色：用于指定填充的颜色。（4）时间轴，时间轴用于组织和控制影片内容在一定时间内播放的层数和帧数。与胶片一样，Flash影片也将时长分为帧。图层就像层叠在一起的幻灯胶片一样，每个图层都包含一个显示在舞台上的不同图像。时间轴的主要组成成分是图层、帧和播放头。文档中的图层排列在时间轴左侧的列中。每个图层中包含的帧显示在该图层名右侧的一行中。时间轴顶部的时间轴标题显示帧标号，播放头指示在舞台中当前显示的帧。时间轴状态显示在时间轴的底部，它指

29、示所选的当前帧编号以及到当前帧位置的运行时间，如图2.4所示。图2.4 时间轴（5）舞台，舞台是Flash的主要工作窗口，如图2.5所示，是创作影片中各个帧的内容的区域，可以在其中直接编辑文档内容图2.5 舞台（6）菜单栏，菜单栏是Flash 8的重要组成部分，它包括文件、编辑、视图、插入、修改、文本、命令、控制、窗口和帮助 10个菜单，如图2.6所示，用户可从中选择Flash命令，完成Flash 8的所有常规操作。图2.6 Flash8的菜单栏图（7）面板和属性检测器，默认工作界面的左侧和下侧是浮动面板区域和属性检测器，它们功能强大并且在工作中最为常用。Flash提供了许多种方式来根据需要自

30、定义工作区，使用面板和属性检测器可以查看、组合和更改资源及其属性。可以显示、隐藏面板和更改面板的大小，也可以组合面板并保存自定义的面板设置，从而可以更容易地管理工作区。属性检测器在操作时显示结果，以反映正在使用的工具和资源，使操作更具有交互性，如图2.7所示。图2.7 面板和属性检测器（8）功能面板介绍11混合器面板，打开混合器面板，如图2.8所示，混合器面板主要用于对图形对象进行颜色设置。图2.8 混合器面板如果已经在舞台中选定了对象，则在混合器面板中所进行的颜色更改会被应用到该对象上，用户可以在RGB或HSB模式下选择颜色，或者使用十六进制模式直接输入颜色代码，还可以指定Alpha值定义颜

31、色的透明度。另外，还可以从现在调色板中选择颜色。对舞台实例应用渐变色，还有一个“亮度”调节控件可用来修改所有颜色模式下的颜色亮度。颜色样本面板，打开颜色样本面板，如图2.9所示，颜色样本面板用来保存软件自带的或者用户自定义的一些颜色，包括纯色和渐变色，以方便以后重复使用全部可以作为笔触和填充的颜色。另外，还可以单击标题栏右侧的下拉菜单按钮，其中提供了对颜色库中各元素的各种相关操作。图2.9 颜色样本面板信息面板，打开信息面板，如图2.10所示。其作用是在编辑操作的过程中向用户提供一些相关的信息。如果在编辑区选定了某个对象，则在上面一栏中会显示该对象的大小和所处位置，而下面一栏中的信息提示与光标

32、在编辑区的移动是同步的，显示当前光标所在位置的颜色和透明度信息以及该位置的坐标值。图2.10 信息面板场景面板，打开场景面板，如图2.11所示。场景是Flash 8作品的重要单位，场景面板专门用于对场景进行管理，包括场景的新建、直接复制、删除等操作。图2.11 场景面板要按照某个主题组织一系列影片，可以使用场景。例如，可以使用单独的场景简介、出现的消息以及片头片尾字幕等。当发布包含多个场景的Flash影片时，影片中的场景将按照它们在Flash文档的场景面板中列出的顺序进行回放。影片中的帧都是按场景顺序编号的。例如，如果影片包含5个场景，每个场景有24个帧，则场景3中的帧的编号为49-72。用户

33、可以添加、删除、复制、重命名场景和更改场景的顺序。动作面板，交互性是Flash影片和观众之间的一条重要纽带。在Flash中可以使用简单的方法让观众控制影片的播放和外观，或者以一种更高级的方式来创建游戏、可自定义界面和窗体等。这些命令都必须通过动作面板来添加，如图2.12所示。图2.12 动作面板组件面板，Flash组件是带有定义参数的影片剪辑，每个组件都有自己独特的动作脚本，它们使用户可以在运行时设置并更改创作参数和其它选项。面板中显示的默认组件已经被很好的封装起来，用户只需要进行简单拖动，就可以直接使用组件的功能，这样大大简化了影片的整理难度，也提高了开发效率。其他功能的组件可以使用“插件管

34、理器”进行安装，安装后和默认组件一样可以直接使用。用于修改组件的相关参数，使之更加符合添加了该组件的动画风格，如图2.13所示。图2.13 组件面板输出面板，在测试模式下，输出面板可显示相应的信息来帮助用户排查SWF文件中的故障。一些信息（例如语法错误）可以自动显示出来。通过使用“对象列表”和“变量列表”命令，可以显示其他信息。如果在脚本中使用trace语句，SWF文件运行时可以向输出面板发送特定的信息。这些信息可以包括SWF文件的状态说明或者表达式的值。要显示输出面板，可以选择“窗口输出”命令或者按F2键，如图2.14所示。图2.14 输出面板3. 传感器与检测技术课程教学3.1 课程介绍在

35、工农业生产、科学研究、国防建设和日常生活中，人们需要测量外部世界的一些非电量，例如，位移、速度、加速度、力、力矩、温度、压力、流量和成分等，以便及时、准确地获得信息，这就必要合理选择和善于应用各种传感器和检测仪表，而传感器与检测技术课程就是传授其中的基本概念和基本理论12。随着计算机辅助设计技术（CAD）、微机电系统（MEMS）技术、光纤技术和信息技术的发展，获取各种信息的传感器已经成为各个应用领域，特别是自动检测、自动控制系统中不可缺少的重要技术工具，越来越成为信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。因此，在当今信息时代掌握传感器及检测技术尤为重要。3.1.1 课程教学目的传感器与检测技术课

36、程是一门实践性非常强的专业课程。它综合了物理学、微电子学、化学、材料科学、精密机械、微细加工等多方面的知识和技术，因而其课程特点集中体现了知识的密集性、内容的离散性、传感器品种的庞杂性、功能的智能性、工艺的复杂性和应用的广泛性。其目标是使学生了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理和常见非电量参数的检测方法、检测系统中常用的信号放大电路、信号处理电路与信号转换电路等。其基本要求是通过本课程的学习，培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发奠定基础。3.1.2 课程内容传感器与检测技术课程包

37、括传感器基本概念、电阻式传感器、变磁阻式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、压电式传感器、热电式传感器、光电式传感器、光纤传感器以及各种非电量的测量系统等内容。通过检测技术的基本概念，检测装置的基本特性，误差理论知识的介绍，学会误差分析与数据处理的方法。通过应变式传感器、电容传式感器、电感式传感器、热电式传感器等其他形式传感器的原理，结构以及相关测量电路的介绍，学会非电量检测技术及相关检测方法。3.1.3 课程特点传感器是现代控制的基本工具，而检测技术则是控制过程获取信息的唯一手段。传感器与检测技术是一门多学科交叉的专业课程，重点介绍各种传感器的工作原理和特性，结合工程应用实际，了解传感器在各

38、种电量和非电量检测系统中的应用，培养学生使用各类传感器的技巧和能力，掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法，了解传感器技术的发展动向。 本课程是电气自动化技术专业的一门核心专业技术课，也是后续的电气综合实训、电工中、高级职业资格证书（其内容约占20%）、毕业设计、顶岗实习等基本技能养成课程，即是职业素质养成与职业能力培养最基本的理论实践一体化课程。3.2 传感器基本知识对各种类型的传感器的学习是本课程内容的重点部分，因此，对传感器的基本知识进行介绍。3.2.1传感器定义传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量（主要是电量）的测

39、量装置。这一定义包含了以下几个方面的含义：传感器是测量装置，能完成检测任务；它的输入量是某一测量量，如物理量、化学量、生物量等；它的输出是某种物理量，这种量便于传输、转换、处理、显示等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；输出与输入之间有对应关系，且有一定的精确度2。3.2.2传感器的组成 传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路3部分组成，组成框图如图3.1所示2。图3.1 传感器组成框图敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。敏感元件的输出是转换元件的输入，它把输入转换成电路参数。将电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。实际上，有些传感器很简单，有些则

40、较为复杂，大多数是开环系统，也有些带反馈的闭环系统。最简单的传感器由一个敏感元件（兼转换元件）组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶传感器。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器。有些传感器，转换元件不止一个，需经过若干次转换13。3.2.3传感器的分类传感器是一门知识密集型技术。传感器的原理各种各样，它与许多学科有关，种类繁多，分类方法也很多，目前广泛采用的分类方法有以下几种14。(1) 按照传感器的工作机理，可分为物理型、化学型、生物型等。(2) 按构成原理，可分为结构型和物理型两大类。结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括力场的运动定律，电磁场

41、的电磁定律等，这类传感器的特点是传感器的性能和它的结构材料没有多大关系，如差动变压器。物理型传感器是利用物理定律构成的，如欧姆定律等。物理型传感器的性能随材料的不同而异，如光电管、半导体传感器等。(3) 按传感器的能量转换情况，分为能量控制型传感器和能量转换型传感器。能量控制型传感器在信息变换过程中，其能量需外电源供给。如电阻、电感、电容等电路参量传感器都属于这一类传感器。能量转换型传感器，主要是由能量变换元件组成，它不需要外电源。如基于压电效应、热电效应、光电效应、霍尔效应等原理构成的传感器属于此类传感器。(4) 按照物理原理分类，可分为以下几类。电参量式传感器（包括电阻式、电感式、电容式等

42、基本形式）；磁电式传感器（包括磁电感应式、霍尔式、磁栅式等）；压电式传感器；光电式传感器；气电式传感器；波式传感器（包括超声波、微波式等）；射线式传感器；半导体式传感器；其他原理的传感器（如振弦式或振筒式传感器等）。(5) 按照传感器的使用分类，分为位移传感器、压力传感器、温度传感器等。4. 应用Flash整理传感器工作原理演示动画4.1 霍尔传感器4.1.1工作原理霍尔效应是1879年霍尔在金属材料中发现的，即当半导体薄片置于磁场中，当电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势的现象，它是半导体中的载流子（电流的运动方向）在磁场中受洛伦兹力作用发生横向

43、漂移的结果。霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测物理量转换为电动势的传感器 。随着半导体和制造工艺的发展，人们利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，霍尔元件具有结构简单、体积小、重量轻、频带宽、动态特性好和寿命长等许多优点，因而得到广泛应用。在电磁测量中，用它测量恒定的或交变的磁感应强度、有功功率、无功功率、相位、电能等参数；在自动检测系统中，多用于位移、压力的测量15。4.1.2 动画整理 应用Flash对霍尔传感器工作原理整理演示动画，设计中采取以下方法：（1）打开Flash 8，将播放头置于第1帧的位置，选取第1帧为当前帧，并按F6选取第1帧为关键帧，利用工具箱

44、中的选择工具、矩形工具、文本工具等在舞台对磁场，电流，载流子进行初步绘制，如图4.1所示。图 4.1 霍尔效应原理初步图（2）持续按F5键插入一系列帧，帧频为12fps，当播放头置于第5帧时，按F6键，选取第5帧为关键帧，在第1帧的基础上在舞台继续添加载流子，并且增加磁场的强度，如此步骤，分别设置第10帧，第15帧，第20帧，第25帧，第30帧为关键帧，并且逐步增加载流子的数量及磁场强度，最终完成霍尔效应原理的绘图，如图4.2所示。图 4.2 霍尔效应原理完成图（3）完成以上绘图后，另外插入5个普通帧，达到使动画更具有连续性的效果，单击菜单栏中的“控制播放”即可看到已经做好的动画的一次性播放，

45、根据要求可以进行适当的修改，修改完成后单击菜单栏中的“控制测试影片”即可看到动画连续播放，达到预期的效果，如图4.3所示。图 4.3基于Flash的霍尔效应原理图4.2电阻应变式传感器4.2.1工作原理电阻应变式传感器具有悠久的历史。由于它具有结构简单、体积小、使用方便、性能稳定、可靠、灵敏度高、动态响应快、适合静态及动态测量、测量精度高等诸多优点，因此是目前应用最广泛的的传感器之一。电阻应变式传感器由弹性元件和电阻应变片组成。当弹性元件感受被测物理量时，其表面产生应变，黏贴在弹性元件表面的电阻应变片的电阻值将随着弹性元件的应变而相应变化。通过测量电阻应变片的电阻值变化，可以用来测量位移、加速

46、度、力、力矩、压力等各种参数。电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。金属丝的电阻随着它所受的机械形变（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应，金属应变片除了测量试件应力、应变外，还制造成多种应变式传感器用来测量力、扭矩、位移、压力、加速度等其他物理量16。4.2.2 动画整理根据上述工作原理来整理金属电阻应变片的工作原理演示动画，从而说明电阻应变式传感器的工作原理，设计中采用以下方法：（1）如上文的霍尔传感器工作原理演示动画第一步一样，将第1帧设置为关键帧，利用工具箱中的工具在舞台绘制金属电阻丝、电流表、电源、开关、导线等部件，并且开关处于断开状态，如图4.4所示。

47、图4.4 金属电阻应变片工作原理演示开关断开图（2）持续按F5键插入一系列帧，帧频为12fps，当播放头置于第17帧时，按F6键，选取第17帧为关键帧，在第1帧的基础上将舞台中的开关闭合，则电流表指针会发生变化，如图4.5所示。图4.5 金属电阻应变片工作原理演示开关闭合图（3）继续按F5键插入一系列帧，帧频为12fps，当播放头置于第34帧时，按F6键，选取第34帧为关键帧，在第17帧的基础上对舞台中的金属电阻施加压力，电流表指针又会发生变化，如图4.6所示。图4.6金属电阻应变片工作原理演示施加压力图（4）完成以上绘图后，另外插入17个普通帧，达到使动画更具有连续性的效果，单击菜单栏中的“

48、控制测试影片”即可看到动画连续播放，则达到了预期的效果。4.3电容传感器4.3.1 工作原理及分类 电容传感器是一种将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。它结构简单，体积小，分辨率高，具有平均效应，测量精度高，可实现非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用于压力、差压、液位、振动、位移、加速度、成分含量等方面的测量。 由两块平行板组成一个电容器，若忽略其边缘效应，其电容量为C=ES/d，式中E为电容极板间介质的介电常数，S为两平行板所覆盖的面积，d为两平行板之间的距离，当E，S和d中任一参数发生变化时，电容量C也随之发生变化，通过测量电路就可以转换为电量输出。因此

49、，电容式传感器可分为变极距型、变面积型、变介电常数型三种17。4.3.2 动画整理下面分别介绍这三种类型电容传感器工作原理演示动画的整理方法。4.3.2.1变极距型电容传感器变极距型电容传感器由动极板和固定极板组成，当动极板因被测量变化引起移动时，就改变了两极板间的距离，从而使电容量发生变化18，Flash动画整理方法如下：（1）打开Flash 8，将播放头置于第1帧位置并且将第1帧设置为关键帧，利用工具箱中的工具在舞台绘制电容传感器的固定极板和活动极板，并标明，如图4.7所示。图4.7变极距型电容传感器工作原理初步图（2）持续按F5键插入一系列帧，帧频为12fps，当播放头置于第25帧时，按

50、F6键，选取第25帧为关键帧，在第1帧的基础上将舞台中电容传感器的活动极板向下移动一段距离，电容量将发生变化，如图4.8所示。图4.8 变极距型电容传感器工作原理完成图（3）完成以上绘图后，另外插入25个普通帧，达到使动画更具有连续性的效果，单击菜单栏中的“控制测试影片”即可看到动画连续播放，则达到了预期的效果。4.3.2.2变面积型电容传感器变面积型电容传感器的工作原理是当被测量变化导致动极板移动，引起两极板间有效覆盖面积S的变化，从而得到电容量的变化19，Flash动画整理方法如下：（1）如上文变极距型电容传感器工作原理演示动画第一步一样，在舞台中绘制电容传感器的两个极板，如图4.9所示。

51、图4.9变面积型电容传感器工作原理初步图（2）持续按F5键插入一系列帧，帧频为12fps，当播放头置于第15帧时，按F6键，选取第15帧为关键帧，在第1帧的基础上将舞台中电容传感器上极板向左平移，使两极板间有效覆盖面积S的变化，从而电容量发生变化，如图4.10所示。图4.10 变面积型电容传感器工作原理完成图（3）完成以上绘图后，另外插入15个普通帧，达到使动画更具有连续性的效果，单击菜单栏中的“控制测试影片”即可看到动画连续播放，则达到了预期的效果。4.3.2.3变介电常数型电容传感器变介电常数型电容传感器的工作原理是当两平行极电极固定不动，相对介电常数为E2的电介质以不同深度插入电容器中，

52、从而改变了两种介质的极板覆盖面积，从而引起电容量发生变化20，Flash动画整理方法如下：（1）如上文变极距型电容传感器工作原理演示动画第一步一样，在舞台中绘制电容传感器的两个极板，并在极板中央插入不同介电常数的介质，如图4.11所示。图4.11 变介电常数型电容传感器工作原理初步图（2）持续按F5键插入一系列帧，帧频为12fps，当播放头置于第20帧时，按F6键，选取第20帧为关键帧，在第1帧的基础上将舞台中电容传感器中央的相对介电常数为E2的电介质以不同深度插入电容器中，从而改变了两种介质的极板覆盖面积，从而引起电容量发生变化，如图4.12所示。图4.12 变介电常数型电容传感器工作原理完成图（3）完成以上绘图后，另外插入20个普通帧，达到使动画更具有连续性的效果，单击菜单栏中的“控制测试影片”即可看到动画连续播放，如图4.13所示，则达到了预期的效果。图4.13 基于Flash的变介电常数型电容传感器工作原理图5. 传感器与检测技术课程教学软件整理5.1 教学软件结构设计 通过对各类典型传感器工作原理动画整理，本教学软件将各动画连接起来形成一个整体，分为封面、目录、内容三部分，既可在课堂上