《传感器及应用》教案

1、早1课题项目一 传感器的基本知识1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.掌握传感器的定义、作用.让学生理解传感器的组成与分类能力 培疗点培养学生理论联系实际、分析思考理解物理现象的能力。德肯 渗透点学好专业知识，为社会服务教 学 重 占 八、 难 占 八、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

2、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2分1.点名、稳定学生情绪2.说明开设本课程的目的和意义。133.介绍本课程的学时安#卜。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25传感器：利用物理、化学及生物效应，把被测的物理量、让学生讨论分化学量、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后从生活中1.通过把计算机比作人的大脑，把传感器比作人的感觉举例说明传器官，执行器比作人的四肢，就可以制

3、造出工业机器人。2.用途：信息收集、信息数据的交换、控制信息米集的感器的应用功能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)在摇感技术中学生在老师 讲解的基础 上学生归纳(教师补 充)(11)在军事上的应用任务三 传感器在国民经济中的地位35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兀件、转换兀件及转换电路组成。敏感元件：能直接感受被测量的部分。转换元件：

4、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里。任务二传感器的分类1、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学生回忆并 理解，完成 课后习题13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。早1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 培疗点培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力德肯 渗透点好好学习做有用之才教 学 重 占 八、 难 占 八、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 与学互 动设计教师活动内容学生活动 内容时 问一、创设情

6、境，激趣导入.点名、稳定学生情绪.复习提问(1)什么是传感器？(2)传感器的作用和应用领域后哪些？(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卜输出与输入的关系。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(MDo通常m =CN(C=1 口 5)； N为噪声电平，C为常数。 k3、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(ymin)到上限值(ymax )之间称为测量范围ymin L Ymax

7、两者之差就叫量程，yF S ymax - y min 04、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偏差(ALmax )与满量程值(yFS)的百分比，表示为/ _吹父100% o yF S学生起来 回答学生思考， 老师讲解、 引导。2分13 分301)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。A ZJy =吧LK10O%(3)重复性 传感器输入量按同一方向作多次测量时， 输出特性学生认真听讲并做30 好笔记不一致的程度。

8、属于随机误差，记作 鼠，仃为标准误差，&m为最大误差(2 L 3)二、K =士父100% ；仃yF S(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。输入檄励X(t)传感器冻统输出响应Y(t)学生在教 师的引导 下回顾13三、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.作业布置:课后习题1-5.预习传感器的测量误差与准确度及传感器中的敏感元件。早1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

9、及分类2、掌握准确度的计算并学会应用能力 培疗点培养学生应用理论知识解决实际问题的能力德肯 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.点名、稳定学生情绪.复习提问学生回顾并回2分13(1)传感器的

10、静态特性有哪些？(2)传感器的误差特性有哪些？答问题为本次课作好 准备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.按误差的性质分类(1)系统误差(2)随机误差(3)粗大误差.按被测量与时间的关系分类静态误差动态误差学生在老师讲 解基础上思考 并理解25分任务二基本测量知识1、误差去小方法(1)绝对误差指小值与真值之差 = Ax - A0若设一修正值C, Ao=Ax+C。(2)相对误:差头际认差- A - x 100% ;标称相对认差 A-x =-100% ；引用相对次差，n =AxA父100%AF S1-9有一台测温3

11、5分m maxAF SX100O学生认真听讲 并做好笔记任务三准确度（S）传感器和测量仪表的误差是以准确度表示的S%=nm,；）为最大引用相对误差；例1：有一台测温仪表，测量范围为-200+800C准确度为0.5级。现用它测量500c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S =mxix100 得 AF Smax=_ AFS S=_ 0.5 1000 =_5100100二 5 100%= 1%500三、课堂热身 四、拓展延伸.作业布置： 课后习题1-10、1-11.复习本节所学知识，预习传感器的敏感元件学生先总结归 纳，教师补充10分早1课题模块五传感器中的敏感元件课型新授课

12、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 培疗点培养学生应用理论知识解决实际问题的能力德肯 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.点名、稳定学

13、生情绪.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1意与学生回顾并回 答问题 为本次课作好 准备2分13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、探究学生在老师讲 解基础上思考 并理解25分模块五传感器中的弹性敏感元件任务一 应力与应及的概总1、应力物体在单位面积上引起的内力称应力。=FS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、应义应变是物体受外力作用时的形变。纵向应变1、Arq=一；横向欣义解=一=一

14、-1,上1r1为泊松比。切应义t tgu =。L3、胡克定律与弹性模量胡克定律：当应力未超过某一限值时，应力与应发成正比。d=Em剪切应力t=G。E为弹性模量，学生认真听讲 并做好笔记35分G为剪切模量。任务二弹性敏感元件的特性1、刚度 外力作用卜变形大小的量度。K =竺x2、灵敏度卜=竺F3、固有振动频率）固有角频率6。=内而。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。学生先总结归 纳，教师补充10分早1课题习题课课型教具学具 新授课

15、课时2岂短教 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 培疗点培养学生理论联系实际，用理论知识解决实际问题。德肯 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

16、、创设情境，激趣导入.点名、稳定学生情绪.复习提问2分(1)传感器的误差类型有哪些？(2)误差的表示方法后哪些？全体学生共同思 考，两位起来回8(3)什么是应力,什么是应变?(4)弹性敏感元件的特性有哪些？答。30分二、自主、合作、探究P11: 1-10、1-11、1-12、1-1335三、课堂热身教师讲解四、拓展延伸1、作业布置：随堂122、预习：电阻式位移传感器学生回顾归纳 (教师补充)教 师提示、引导3早1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

17、能力 培疗点会用理论知识解决相关问题德肯 渗透点好好学习早日为社会服务教 学 重 占 八、 难 占 八、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2分.点名，稳定学生情绪.概述内容：应变电阻式位移传感器全体同学思

18、考，8电位器式位移传感器两位同学起来回二、自主、合作、探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答学生在教师讲解由弹性敏感元件、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R = P1 s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。 AR经证明得：=KE；K为应变灵敏度系数，金属R电阻应变片3 2。2)半导体的压阻效应与压阻系数半导体应变片(K=nLE)60|_70.%、E分别为压

19、 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。的基础上理解、 思考30分(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RP1和R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,Ui /Ri AR? JR3 AR,刃工1。 UO & (+)4 R1R2R3R4(2)转换电桥的个作方式1)半桥单臂工作方式：U。定匕空4 R1(2)半桥单臂工作方式 Uo比U!(竺1 处2)4 R1R2(3)差动电桥 相邻

20、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Uo球匕空；全对称桥Uo %Ui竺12 R1R任务二电位器式位移11 专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1,阻值为R,输入电压为5, x是位 移量,；Uo = x ;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.作业布置：2-2、2-7、2-8.预习电容式位移传感器教师归纳、总结教师讲解，学生 回忆、思考3020分早1课题模块二电容式位移传感器课型新授课课时

21、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 培疗点培养学生分析问题解决问题的能力德肯 渗透点好好学习，为社会服务教 学 重 占 八、 难 占 八、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，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.点名、稳定学生情绪.复习提问(1

22、)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？.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。还逐渐折大应用于压力、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Q 与C =U 4nkdk -9X109N2 m2/c2。该式是电容式传感器的理论依据。.变极距型平板电容式位移传感器Ad很小时近似线性(d/d =AC.-C)接入差动式结构后，可提高灵敏度，减小非线

23、性。.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。具 特性为线性特性。见图2-16圆筒式电容值为K斗)Cab _ 0.55ABDDln In ddl为筒高，d为A的外径，D为B的内径，当d接近 D时，K=0.55。.改变极板间介质的电容式传感器全体同学思考，几 位同学起来回答学生在教师讲解的 基础上思考并掌握2分1330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 备1,务0 , 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K _1, K ( r1 - r0)C = Coh, Co =lndK roHlnD为初始

24、电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：Cx是电容传感器差动接法：双T形电桥 当Cx=C时，负载R上流过的平均电流为零。当Cx变化时，负载RL上得到与电 容变化成比例的信号电压。.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：Uav = Udo变面积式差动电容传感器为：Uav = SUSo.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

25、延伸.作业布置：2-4.预习电感式位移传感器教师讲解，学生思 考后，教师总结学生在教师的引导 下总结并做习题3510早IJ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 培疗点培养学生理论联系实际、分析思考理解物理现象的能力。德肯 渗透点学好专业知识，为社会服务教 学 重 占 八、 难 占 八、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

26、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.点名、稳定学生情绪.复习提问(1)电容式位移传感器的类型有哪些？各有什 么特点？(2)电容式位移传感器的转换电路有哪些？.概述内容：自感式位移传感器差动变压器二、自主、合作、探究模块3电感式位移传感器学生起来回答学生在教师的讲 解的基础上思考 并总结2分10分33分利用线圈的自感或互感的变化实现非电量电测的一种装置。据结构分为闭磁路(变气隙)型、开磁路(螺管)型。任务一自感式传感器1.变气隙

27、式自感传感器可分长度式和截面式10、S0、也 分别为空气隙的长度、等效截面一 、N2KSc积、导磁率，则L电N 0S0%(1)变气隙长度自感式位移传感器(2)变气隙截面自感式位移传感器2.螺管式自感式传感器 米用差动式，结构简单但灵敏度低。3.电感式传感器的转换电路常用交流阻抗电桥和谐振电路实现信号信号转换。见图2-15电感电桥变压器电桥任务二差动变压器属于互感式位移传感器。.结构与原理多采用螺管式。在差动螺管自感式位移传感器中 间增加一个线圈作为一次侧绕组，原来两个线圈 作为二次侧，就构成差动变压器。两个二次绕组反极性串联，因此电动势e2 e21 e22即32 =k(M1 -M2) =kAM

28、.差动变压器的特性(1)主要技术指标：见表2-2(2)输出特性曲线：在线性范围内输出电动势 随衔铁正、负位移而线性增大。见图 2-17a。(3)零点残余电压：当位移为零时输出电动势e 不等于零，这个不为零的输出电动势称为零点残 余电压。见图2-17b。(4)灵敏度与激励电源的关系(5)灵敏度匕差动变压器绕组匝数的关系.差动变压器的差动整流电路见图2-18三、课堂热身本次课介绍电感式传感器的工作原理及转换电 路，要求学生重点掌握电感式传感器的工作原 理。四、拓展延伸.作业布置：2-5.预习电涡流式位移传感器学生听讲并做好 笔记学生归纳，教师 补充35分10分早1课题模块四电涡流式传感器课型新授课

29、课时2教具学具 电教设施教 学 目 标知识 教学点电涡流式传感器的工作原理、结构、转换电路及应用能力 培疗点逻辑推理能力德肯 渗透点理论联系实际教 学 重 占 八、 难 占 八、重点电涡流式传感器的工作原理难点电涡流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，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2分1.点名、稳定学生情绪2.复习提

30、问(1)电感式位移传感器的类型有哪些？各有什学生起来回答8分么特点？(2)电感式位移传感器的转换电路有哪些？3.概述内容：电涡流式传感器的工作原理电涡流式传感器的结构电涡流式传感器的转换电路电涡流式传感器的使用注意事项二、自主、合作、探究模块四电涡流式传感器任务一电涡流式传感器工作原理学生在教师讲解的35分金属置于变化的磁场中，或再磁场中运动，基础上思考并归纳再金属导体中会感应出，圈圈自相闭合的电流，称为电涡流。由电涡流引起的能量损耗将使线圈电阻有功分量增加，由电涡流产生反磁场的去磁作用将使线圈电感量减小，从而引起线圈等效阻抗及等效品质因数的变化。凡是能引起电涡流变化的非电量，均可通过测量线圈

31、的等效电阻、等效电感、等效阻抗及等效品质因数来测量。这便是电涡流式传感器的工作原理。任务二电涡流式传感器的结构主要是由一个绕制在框架上的线圈构成。任务三电涡流式传感器的转换电路(1)由电感和电谷可构成谐振电路，因此电感式、电容式和电涡流式传感器都可以用谐振电路来实现转换。(2)谐振电路原理调频、调幅、调相及鉴频、幅值检波及鉴相。电涡流传感器的测量电路框图，见图 2-21。任务四电涡流式传感器使用注意事项(1)电涡流轴向贯穿深度的影响(2)电涡流的径向形成范围(3)电涡流强度与距离的关系(4)非被测金属物的影响任务五电涡流式传感器测位移电涡流式传感器可以测量各种形状事件的位移 量。测量位移范围是

32、01mm 030mm 电涡流式传感器除了测位移之外，还可以测振 幅、测转速、测厚度、探伤等。三、课堂热身：本次课学习电涡流式传感器的工作原理、 结构、 转换电路及应用的相关知识。要求大家掌握电 涡流式传感器的工作原理。四、拓展延伸.作业布置：2-6.预习压电式传感器及超声波传感器。学生听讲并做好笔 记学生先总结，教师 再补充35分10分早1课题模块五压电式传感器 模块六超声波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 教学点压电式传感器及超声波传感器的工作原理及转换电路能力 培疗点逻辑推理能力。德肯 渗透点理论联系实际教学重点难点重点压电式传感器及超声波传感器的工作原理难点压电

33、式传感器及超声波传感器的转换电路学法引导讲授法、提问法、举例法、讨论法教学内容 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、创设情境，激趣导入.点名，稳定学生情绪.复习提问(1)电涡流式位移传感器的类型有哪些？各有什么特点？(2)电涡流式位移传感器的转换电路有哪些？.概述内容：压电式传感器二、自主、合作、探究模块五压电式传感器压电式传感器是一种有源传感器，利用压电效应把非电量转

34、换 为电量。任务一 压电效应与压电材料当某些电介质受到f方向外力作用而变形时，其内部会产生 极化现象，在它们的上、卜表面会产生符号相反的等量电荷； 当外力的方向改变时，其表面产生的电荷极性也随之改变；当 外力消失后又恢复/、带电状态，这种现象称为压电效应。有压 电效应的物质称为压电材料。1.石英晶体的压电效应优点是温度稳定性好、机械强度高、动态性能好。纵向轴称为光轴(z),垂直于光轴的称为电轴(x),与光轴、 电轴RJ时垂苴的称为机械轴(y)。按照与z轴的不同夹角，切片长边平行于 y轴的称为x切族； 切片长边平行于x轴的称为y切族。(1)纵向压电效应：对x切族的晶体切片，当沿电轴方向有作 用力

35、时，在与电轴垂直的平曲上产生电何。Qxx=dnFxd11是纵向压电系数。方向见图2-24。(2)横向压电效应：沿机械轴施力时，产生的电荷出现在电轴 垂直的平向上。Qxy =d12：Fy od12 = Y11为横向压电系数。方向见图2-24。2.压电陶瓷的压电效应由无数细微的电畴组成。只有在一定的温JT下(100170C), 对两个极化面加高压电场进行人工极化后，陶瓷体内部保留有 很强的剩余极化强度。学生起来 回答学生在教 师讲解的 基础上思 考并归纳2分8分35分Q =d33F学生听讲35并做好笔分d33称为纵向压电系数。记3.高分子压电材料的压电效应在医学领域中有着广泛的应用。任务二 压电元

36、件及电荷放大器1.压电元件的等效电路和电路符号压电元件可等效为一个电荷源 Q和一个电容Ca的并联电路；也可等效为一个电压源Ua和一个电容Ca的串联电路。2.电荷放大器有电压放大器和电荷放大器两种形式。电荷放大器是一个电容深度负反馈的高增益运算放大器，具原理电路如图2-27 ”。三、课堂热身学生先总本次课学习了压电式传感器的工作原理及转换电路的有美结，教师10知识。要求大家掌握压电式传感器的工作原理。再补充。分四、拓展延伸1.作业布置：2-10、2-11、2-122.预习超声波传感器早1课题模块六超声波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 教学点超声波传感器的工作原理及转换

37、电路能力 培疗点逻辑推理能力。德肯 渗透点理论联系实际教学重点难点重点超声波传感器的工作原理难点超声波传感器的转换电路学法引导讲授法、提问法、举例法、讨论法教学内容 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、创设情境，激趣导入2分1.点名，稳定学生情绪2.复习提问学生起来 回答8分(1)压电式位移传感器的类型有哪些？各有什么特点？(2)压电式位移传感器的转换电路有哪些？3.概

38、述内容：超声波传感器二、自主、合作、探究模块六超声波传感器任务一超声波的传输特性频率高于20KHz,人耳听不到的机械波，称为超声波。可分为纵波、横波和表面波等。超声波的传播规律如下：学生在教 师讲解的 基础上思35分1 .传播速度：与波长及频率成正比2.衰减：在介质中传播时，由于声波的扩散、散射及吸收，能 量按指数规律衰减3.反射与折射：入射波与反射波速度之比等于入射角的正弦与专开归纳反射角的正弦比4.波形转换：若纵波全反射，那么折射波中只有横波出现；如果横波全反射，那么在工件表面上只有表面波存在任务二超声波换能器.直探头.斜探头.双探头学生听讲 并做好笔 记35分任务三超声波传感器的应用1.探伤2.测厚3.测量流速和流量三、课堂热身学生先总10本次课学习了超声波传感