传感器教案.doc

黑龙江职业学院 2012 - 2013 学年 第 2 学期教师教案课程名称： 传感器与信号检测 任课教师： 张明芹 教学单位： 生物工程机电教学团队 课程教学基本信息课程名称传感器与信号检测总学时数54理论学时48实践学时6任课教师张明芹职 称教授授课对象专业班级：机电11-301-302；机品11-301；机药11-301 共 4个 班授课时间 2012 - 2013 学年 第 2 学期选用教材传感器技术与应用主要参考书目传感器技术与信号检测技术课程教学目标要求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。其作用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。课程内容学时分配章/专题/项目主要内容学时数第一章 传感器与自动检测基础知识 传感器、自动检测系统概述；传感器的特性与技术指标4第二章 温度传感器 热电偶传感器及应用；热电阻温度传感器及应用；热敏电阻温度传感器及应用14第三章 力传感器 电阻应变式传感器；压电传感器；电容式传感器；电感式传感器8第四章 光电式传感器光电效应与光电元件；红外线、光纤传感器；光电传感器及应用8第五章 霍耳与磁传感器 霍耳元件与传感器；其他磁传感器4第六章 位移传感器机械位移、光栅、接近传感器；转速、液位、流量传感器4第七章 气体、湿度传感器气体传感器及应用；湿度传感器及应用4第八章 新型传感器生物、微波、超声波、机器人、指纹传感器4第九章 智能传感器智能传感器的功能；智能传感器的三种方式4授课序次1授课学时2授课类型讲授课授课题目第一章 传感器与自动检测基础知识 第一节 传感器、自动检测系统概述教学目标知识：掌握传感器、自动检测系统组成与作用；理解构成材料。能力：会分析自动检测系统功能、能区分敏感元件、转换元件。素质：体会传感器在生活、生产和科技中的理论意义和实践意义，激发学习兴趣。重点难点分析重点：自动检测系统组成闭环、开环系统；传感器组成、分类与作用难点：自动检测系统组成、传感器分类教学方法手段教学方法：任务驱动法 练习法课堂讨论、讲练结合教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合学生课前准备回答电学量与非电学量了解本次课的教学目标教师课前准备教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配一、传感器的定义与组成传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律换成有用输出信号（一般为电信号）的器件或装置。通常由敏感元件、传感元件和测量转换电路组成。常见的信号调节与转换电路的放大器、电桥、震荡器和电荷放大器等。二、传感器的分类及命名1、按工作原理分类 按工作原理可以分成参量传感器、发电传感器、数字传感器及特殊传感器。2按被测量性质分类 按被测量性质可以分成机械量传感器.热工量传感器.成分量传感器.状态量传感器.探伤传感器等。3按输出量种类分类 按输出量种类可以分成模拟式传感器和数字式传感器。4按传感器的结构分类 按传感器的结构可以分成直接传感器.差分传感器和补偿传感器。三、传感器的基本特性1精度2稳定性3输入输出特性四、自动检测系统的组成 显示与记录装 被测量传感器转换电路数据处理装置 执行机构五、传感器组成材料半导体陶瓷石英金属氧化物有机与无机10分多媒体30分2030课后作业P10页1、2题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次2授课学时2授课类型理论课授课题目第二节 传感器的特性与技术指标教学目标知识：掌握静态特性与动态特性；了解传感器的材料制造能力：会利用采用线性化技术提高性能指标的方法素质：养成善于总结的良好习惯，善于发现问题、分析问题重点难点分析重点：静态特性（1线性度、2灵敏度、3重复度、4迟滞现象）难点：传感器动态特性（阶跃响应特性、频率响应特性）教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备传感器定义及组成；了解本次课的教学目标教师课前准备布置学生预习重点学习内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配 一、静态特性1线性度2灵敏度3重复度4迟滞现象5分辨力6稳定性7漂移二、动态特性1阶跃响应特性2频率响应特性三、传感器的材料1半导体材料2陶瓷材料3石英材料4金属氧化物及合金材料5无机材料6有机材料7生化材料8高分子敏感材料9合成材料10智能材料四传感器制造技术1部件及子系统加工2系统的集成包括底盘、组装和连线加工3Z半导体敏感元件的加工五、提高性能指标的方法1采用线性化技术2差动技术3平均技术4零位法、微差法和闭环技术5补偿与校正技术6集成化和智能化7屏蔽、隔离和抑制干扰8稳定性处理10分多媒体30分课后作业P10页3、4题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次3授课学时2授课类型理论课授课题目第二章 温度传感器 第一节 热电偶传感器及应用教学目标知识：掌握热电效应、热电偶的基本定律热电偶组成材料及分度表；了解热电偶种类能力：能分析、设计简易的热电偶的温度传感器；会查分度表素质：体会到热电偶传感器在生活、生产和科技中的理论意义和实践意义，激发学习兴趣重点难点分析重点：热电效应、热电偶的基本定律、分度表难点：两种导体的接触电动势、中间温度定律应用教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备温度及表示方法；相对误差；了解本次课的教学目标教师课前准备布置学生预习重点学习内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配一、温度测量概述温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的表示（或测量）须有温度标准，即温标。热力学温度（符号为T），单位为开尔文（符号为K）。温度的测量方法，通常按感温元件是否与被测物体接触而分为接触时测量和非接触式测量两大类。如红外高温传感器、光纤高温传感器等。二、热电偶传感器热电偶在温度的测量中应用十分广泛。它构造简单，使用方便，测温范围宽，并且有较高的精确度和稳定性。热电效应两种不同的材料的导体A和B组成一个闭合电路时，若两接点温度不同，则在该电路中会产生电动势。这种现象称为热电效应，该电动势称为热电动势。热电动势是由两种导体的接触电动势和单一导体的温差电动势组成。2两种导体的接触电动势假设两种金属A、B的自由电子密度分别为nA和nB，且nA大于nB。3. 单一导体的温差电动势对于单一导体，如果两端温度分别为T，T0，且T大于，在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散；高温端因失去了自由电子带正电，低温端获得了自由电子带负电，即在导体两端产生了电动势。4. 热电偶的热电动势可表示为EAB（T，T0）=eAB（T）- eAB（T0）热电偶的基本定律EAB（T，T0）=eAC（T，T0）- eBC（T，T0）三、热电偶的结构形式及热电偶材料1普通型热电偶2铠装热电偶四、热电偶测温及参考温度补偿1热电偶测量基本电路2热电偶参考端的补偿10分多媒体30分课后作业P33页1、2题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次4授课学时2授课类型理论课授课题目第二节 热电偶冷端温度补偿与测温电路教学目标知识：掌握常用热电偶测温及参考温度补偿电路能力：能分析热电偶测温及参考温度补偿电路工作过程；会设计热电偶测温电路素质：体会到探究规律的方法，养成善于总结的良好习惯，善于发现问题、分析问题。重点难点分析重点：热电偶测温及参考温度补偿电路难点：电桥补偿电路分析 教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备热电偶中间温度定律内容、做实际应用一个题；识记本次课的教学目标教师课前准备布置学生预习重点学习内容、找出读书指导的内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配一、热电偶测温及参考温度补偿1热电偶测量基本电路（1）温度测量电路如图P教材17电路分析与热电动势计算（2）并联平均温度测量电路如图P教材17电路分析与热电动势计算（3）串联相加温度测量电路如图P教材17电路分析与热电动势计算（4）温差测量电路如图P教材17电路分析与热电动势计算2补偿导线P18页二、热电偶参考端的补偿电路1热电偶参考端的补偿2常用热电偶参考端的补偿电路分析三、请将右图各有关设备正确地连接起来，组成热电偶测温、控温电路。（课件）1分析温度控制过程四、实际应用电路设计P33页5题画出电路图说出工作过程 10分多媒体30分20分多媒体30分课后作业P33页3、4题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次5授课学时2授课类型理论课授课题目第三节 热电阻温度传感器及应用教学目标知识：掌握热电阻的温度特性及修正；会计算铜、铂电阻阻值能力：会计算铜、铂电阻阻值素质：重点难点分析重点：热电阻的温度特性及修正；会计算铜、铂电阻阻值难点：教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备金属热电阻的温度特性，热电阻传感器的结构；识记本次课的教学目标教师课前准备布置学生预习重点学习内容、找出读书指导的内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配一、热敏电阻的（Rt-t）特性1.由热敏电阻特性曲线可得以下结论1）热敏电阻的温度系数值远大于金属热电阻，所以灵敏度很高；2）同温度情况下，热敏电阻阻值远大于金属热电阻。所以连接导线电阻的影响极小，适用于远距离测量；3）热敏电阻曲线非线性十分严重，所以其测量温度范围远小于金属热电阻；2热敏电阻温度测量非线性修正1）线性网络2）综合修正3）计算修正法二、负温度系数热敏电阻1负温度系数热敏电阻性能2负温度系数热敏电阻温度方程3负温度系数热敏电阻主要特性标称阻值；B 值；电阻温度系数；额定功率；耗散系数；热时间常数三、温度传感器应用实例（简介）（一）双金属温度传感器的应用1双金属温度传感器室温测量的应用2双金属传感器在电冰箱中的应用（二）热敏电阻温度传感器的应用1热敏电阻在汽水箱温度测量中的应用2热敏电阻在空调器控制电路中的应用（三）晶体管温度传感器的应用1热敏二极管温度传感器应用举例2热敏三管温度传感器应用举例（四）集成温度传感器应用举例1AD590集成温度传感器应用2LM334集成温度传感器应用(五)家用空调专用温度传感器（六）冰箱，冰柜专用温度传感器（七）热水器专用温度传感器（八）汽车发动机控制系统专用温度传感器课后作业P33页5、6题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次6授课学时2授课类型理论课授课题目第三节 热电阻温度传感器及应用教学目标知识：掌握热电阻的温度特性及修正；会计算铜、铂电阻阻值能力：会计算铜、铂电阻阻值素质：重点难点分析重点：热电阻的温度特性及修正；会计算铜、铂电阻阻值难点：教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备金属热电阻的温度特性，热电阻传感器的结构；识记本次课的教学目标教师课前准备布置学生预习重点学习内容、找出读书指导的内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配一、热敏电阻的（Rt-t）特性1.由热敏电阻特性曲线可得以下结论1）热敏电阻的温度系数值远大于金属热电阻，所以灵敏度很高；2）同温度情况下，热敏电阻阻值远大于金属热电阻。所以连接导线电阻的影响极小，适用于远距离测量；3）热敏电阻曲线非线性十分严重，所以其测量温度范围远小于金属热电阻；2热敏电阻温度测量非线性修正1）线性网络2）综合修正3）计算修正法二、负温度系数热敏电阻1负温度系数热敏电阻性能2负温度系数热敏电阻温度方程3负温度系数热敏电阻主要特性标称阻值；B 值；电阻温度系数；额定功率；耗散系数；热时间常数三、温度传感器应用实例（简介）（一）双金属温度传感器的应用1双金属温度传感器室温测量的应用2双金属传感器在电冰箱中的应用（二）热敏电阻温度传感器的应用1热敏电阻在汽水箱温度测量中的应用2热敏电阻在空调器控制电路中的应用（三）晶体管温度传感器的应用1热敏二极管温度传感器应用举例2热敏三管温度传感器应用举例（四）集成温度传感器应用举例 (五)家用空调专用温度传感器（六）冰箱，冰柜专用温度传感器（七）热水器专用温度传感器（八）汽车发动机控制系统专用温度传感器课后作业P33页5、6题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次7授课学时2授课类型实验授课题目实验：热敏电阻温度传感器制作教学目标知识：测试温度 电阻曲线；制作电桥制作温度传感器测物体温度能力：制作温度传感器测物体温度素质：重点难点分析重点:测试温度 电阻曲线;制作电桥制作温度传感器测物体温度难点：教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备教师课前准备布置学生预习重点学习内容、找出读书指导的内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配1. 温度特性测试2. 选择电阻制作直流电挤3. 选择热敏电阻制作电挤（制）4. 改变t记7.电阻电流5. 做出t-z曲线6. 制作热敏电阻温度计7. 测试物体温度课后作业实验报告教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次8授课学时2授课类型实验授课题目实验：双金属温度传感器设计与制作教学目标知识：会用跳泡中的金属片制作温度传感器设计温度控制电路能力：跳泡中的金属片制作温度传感器设计温度控制电路素质：重点难点分析重点：会用跳泡中的金属片制作温度传感器设计电路难点：教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备教师课前准备布置学生预习重点学习内容、找出读书指导的内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配1、取出金属片调试合适的位置2、按设计好的电路制作3、调试好触点进行测试4、测开水温度5、检测报警电路或用蜂鸣器课后作业实验报告教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次9授课学时2授课类型理论课授课题目习题教学目标知识：巩固温度传感器一章知识，完成本章课后习题，检测学习效果能力：巩固温度传感器一章知识，完成本章课后习题，检测学习效果素质：重点难点分析重点：巩固温度传感器一章知识，完成本章课后习题，检测学习效果难点：教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备教师课前准备布置学生预习重点学习内容、找出读书指导的内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配课后作业教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次10授课学时2授课类型理论课授课题目第三章 力传感器 第一节 电阻应变式传感器与弹性敏感元件教学目标知识：理解应变效应、电阻应变片、温度补偿；掌握测量转换电路；电阻应变式传感器的应用；理解弹性敏感元件线性度、灵敏度。能力：测量转换电路；电阻应变式传感器的应用；理解弹性敏感元件线性度、灵敏度。素质：重点难点分析重点：理解应变效应、电阻应变片、温度补偿；掌握测量转换电路；电阻应变式传感器的应用;理解弹性敏感元件线性度、灵敏度。难点：教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备教师课前准备布置学生预习重点学习内容、找出读书指导的内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配电阻应变式传感器是一种电阻传感器，它主要由弹性敏感元件或试件，电阻应变片和测量转换电路组成。利用电阻应变式传感器可以测量力，位移，形变和加速度等参数。一、应变效应导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械形变，其电阻发生变化的现象称为应变效应。电阻应变片式传感器是利用了金属和半导体材料的“应变效应”。金属和半导体材料的电阻值随它承受的机械变形大小而发生变化的现象。二、应变片的种类结构与粘贴1应变片的结构类型应变片可分为金属应变片和半导体应变片。前者可分为金属丝式，铂式和薄膜式3种。半导体应变片是用半导体材料作敏感栅而制成的。用锗或硅等材料作敏感栅，薄膜型是在薄绝缘基片上蒸镀金属制成。2应变片的粘贴三、测量转换电路单臂桥工作方式半桥工作方式全桥工作方式电桥4个桥臂都为应变片。四、温度补偿在实际应用中，除了应变能导致应变片电阻变化外，温度变化也会导致应变片电阻变化它将给测量带来误差，因此，有必要对桥路进行温度补偿。1补偿块补偿法补偿片起温度补偿的作用，当环境温度改变时，补偿片与测量片阻值同比例改变，使桥电路输出不受影响。2桥路自补偿法五、电阻应变式传感器的应用半桥式（单单臂工作）；半桥式（双臂工作）；全桥式（双臂工作）；全桥式（四臂工作）。1力和扭矩传感器2压力传感器3加速度传感器加速度传感器实质上是一种测量里的装置。课后作业P63页1、2题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次11授课学时2授课类型理论课授课题目第二节 压电传感器教学目标知识：掌握压电效应、压电材料、测量转换电路；压电材料的主要特性指标能力：压电效应、压电材料、测量转换电路；压电材料的主要特性指标素质：重点难点分析重点：掌握压电效应、压电材料、测量转换电路；压电材料的主要特性指标难点：教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备教师课前准备布置学生预习重点学习内容、找出读书指导的内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配一、压电式传感器压电传感器是一种典型的自发式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量电测的目。（如压力、加速度）二、基本工作原理1压电效应某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用产生形变时，内部会产生极化现象，同时在其表面产生电荷。当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。2压电材料压电材料基本上分为三大类：压电晶体、压电陶瓷和有机压电材料。（1）石英晶体（2）压电陶瓷压电陶瓷具有铁磁材料磁畴结构类似的电畴结构。当压电陶瓷极化处理后，陶瓷材料内部存在有很强的剩余场极化。当陶瓷材料受到外力作用时，电畴的界限发生移动，引起极化强度变化，产生了压电效应。经极化处理的压电陶瓷具有非常高的压电系数，约为石英的几百倍，但机械强度比石英差。3压电材料的主要特性指标压电系数d表示压电材料产生电荷与作用力的关系。刚度H压电材料的刚度是它固有的频率的重要参数。介电常数 电阻R 居里点三、测量转换电路1压电元件的等效电路2测量转换电路压电传感器的输出可以是电压信号，也可以是电荷信号，因此前置放大器也有两种形式：电压放大器和电荷放大器。电荷放大器：输出电压与输入电荷量成正比的放大器。与电缆电容C无关，且与q成正比，这是电荷放大器的最大特点。四、压电式式传感器的结构和应用1压电元件常用的结构形式2压电式传感器的应用课后作业P63页3、4题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次12授课学时2授课类型理论课授课题目第三节 电容式传感器教学目标知识：掌握电桥、交流电桥、变压器式测量电路；能说出电容式传感器的种类；了解应用实例能力：电桥、交流电桥、变压器式测量电路；能说出电容式传感器的种类；了解应用实例素质：重点难点分析重点：掌握电桥、交流电桥、变压器式测量电路；能说出电容、电感式传感器的种类；了解应用实例难点：教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备教师课前准备布置学生预习重点学习内容、找出读书指导的内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，通过电容器传感元件将被测物理量的变化转换为电容器的变化，再经测量转换电路转换为电压、电流或频率。一、基本工作原理及结构形式当S、d或改变，则电容C也随之改变。若保持其中两个参数不变，通过被测量的变化改变其中一个参数，就可把被测量的变化转换为电容量的变化。电容传感器结构简单，分辩率高，工作可靠，非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作，易于获得被测量与电容量变化的线性关系，可用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位、料位、成分含量等测量。分为：变极距式、变面积式、变介电常数式电容式传感器。电容变化与位移为线性关系。选择介电常数较大的介质，适当增大充入介质的厚度，可使灵敏度提高。二、测量转换电路分为：桥式电路、调频电路、脉冲宽度调制电路。调频接收系统可以分为直放式调频和外差式调频两种类型。三、电容式传感器的应用1压力测量2加速度测量3固体料位测量4转速测量四、电感式传感器电感式传感器的基本原理是电磁感应原理。利用电磁感应将被测非电量转换成电感量的变化输出。常用的有自感式和互感式两类。五、测量电路交流电桥式测量电路变压器式交流电桥课后作业P63页5、6题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次13授课学时2授课类型理论课授课题目第四节 电感式传感器教学目标知识：掌握电感式传感器的种类；了解应用实例；能说出测量电路。能力：电感式传感器的种类；了解应用实例；能说出测量电路素质：重点难点分析重点：掌握电桥、交流电桥、变压器式测量电路；能说电感式传感器的种类；了解应用实例难点：能说电感式传感器的种类；了解应用实例教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备电桥电路原理图，电容计算公式；自感、互感教师课前准备布置学生预习重点学习内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配提问：电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，通过电容器传感元件将被测物理量的变化转换为电容器的变化，再经测量转换电路转换为电压、电流或频率。一、自感式传感器 1. 先看一个实验将一只380V交流接触器线圈与交流毫安表串联后，接到机床用控制变压器的36V交流电压源上，如图所示。这时毫安表的示值约为几十毫安。用手慢慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。 2.电感传感器的基本工作原理当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻Rm也较大，线圈的电感量L和感抗XL 较小，所以电流I 较大。当铁心闭合时，磁阻变小、电感变大，电流减小。 3.电感量计算公式 4.自感式电感传感器常见的形式 视频二、差动变隙式电感传感器 1、差动电感传感器的特点 在变隙式差动电感传感器中，当衔铁随被测量移动而偏离中间位置时，两个线圈的电感量一个增加，一个减小，形成差动形式。 差动式电感传感器的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约为非差动式电感传感器的两倍。 二、测量转换电路检波电路称为相敏检波电路。三、电感式传感器的应用自感式传感器般用于接触测量，可用于静态和动态测，量。测量的基本量是位移，也可以用于振动、压力、荷重、流量、液位等参数测量。四、电感式传感器电感式传感器的基本原理是电磁感应原理。利用电磁感应将被测非电量转换成电感量的变化输出。常用的有自感式和互感式两类。电感式压力传感器大都采用变隙式电感做为检测元件，它和弹性敏感元件组合在一起构成电感式压力传感器。压力测量经常使用自感式传感器。主要由铁心、衔铁和线圈三部分组成。五、差动变压器式传感器 （互感式）1.差动变压器式传感器的等效电路 2.工作原理差动变压器式传感器是把被测位移量转换为一次线圈与二次线圈间的互感量M的变化的装置。当一次线圈接入激励电源之后，二次线圈就将产生感应电动势，当两者间的互感量变化时，感应电动势也相应变化。由于两个二次线圈采用差动接法，故称为差动变压器。目前应用最广泛的结构型式是螺线管式差动变压器。 结构特点： 两个二次线圈反向串联，组成差动输出形式。 六、巩固与练习差动整流的特点电路是以两个桥路整流后的直流电压之差作为输出的，所以称为差动整流电路。它不但可以反映位移的大小（电压的幅值），还可以反映位移的方向。 5分多媒体30分课后作业P63页8题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次14授课学时2授课类型理论课授课题目第四章 光电式传感器 第一节 光电效应与光电元件教学目标知识：理解光电效应；掌握光电元件及特性；识记光电元件的符号与伏安特性曲线能力：识记光电元件的符号与伏安特性曲线素质：养成善于总结的良好习惯，善于发现问题、分析问题重点难点分析重点：光电效应；光电元件及特性；光电元件的符号与伏安特性曲线难点：光电元件及特性；光电元件的符号与伏安特性曲线教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备传感器定义及组成；了解本次课的教学目标教师课前准备布置学生预习重点学习内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配 提问 一、光电效应光电效应是在光线作用下，物体吸收光能量而产生相应电效应的一种物理现象，通常可分为外光电效应与内光电效应和光生伏特效应三种。（1）外光电效应：在光线作用下，电子从物体表面逸出的物理现象。如：光电管。（2）内光电效应：在光线作用下，物体电阻率发生变化的现象。如：光敏电阻和光敏晶体管。（3）光生伏特效应：在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象。如：光电池。二、光电元件1光电管真空管、光电阴极、光电阳极组成。光通量不太大时，光电特性基本是一条直线。2光敏电阻 在半导体光敏材料的两端装上电极引线，将其封在带有透明窗的管壳里构成光敏电阻。暗电阻：置于室温、全暗条件电阻值。亮电阻：一定光照条件下测得稳定电阻。伏安特性：在一定照度下，光电流与光敏元件两端电压的对应关系光电特性：入射光波长怀光敏器件相对灵敏度或相对光电流间的关系即为该元件的光谱特性。 光谱特性 响应时间 温度特性 频率特性 温度特性3光敏晶体管（1）光敏二极管（2）光敏三极管（3）光敏晶体管的基本特性 4光电池光谱特性；光电特性；温度特性；频率特性5光电耦合器件（光叫光隔离器）特性：电流传输比；输入输出间的绝缘电阻；输入输出间的耐压；输入输出间的寄生电容；最高工作频率；脉冲上升时间和下降时间。三、光电元件特性四、巩固练习5分多媒体25分25分20分视频5分10分课后作业P89页1、2题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次15授课学时2授课类型实验课授课题目光敏二极管、三极管伏安、光照特性教学目标知识：测光敏电阻阻值，设计电路做出光敏晶体管伏安、光照特性；会设计适用的光电检测电路能力：设计电路做出光敏晶体管伏安、光照特性；会设计适用的光电检测电路素质：养成善于探究，善于发现问题、分析问题，爱护仪器习惯重点难点分析重点：测光敏电阻阻值，设计电路做出光敏晶体管伏安、光照特性；会设计适用的光电检测电路难点：会设计适用的光电检测电路教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备传感器定义及组成；了解本次课的教学目标教师课前准备布置学生预习重点学习内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配布置任务与复习一、光敏电阻测试 1暗电阻：置于室温、全暗条件测电阻值。亮电阻：一定光照条件下测得稳定电阻。测电阻2伏安特性：在一定照度下，光电流与光敏元件两端电压的对应关系做出UI曲线二、光敏晶体管（1）光敏二极管伏安、光照特性（2）光敏三极管伏安、光照特性做出图像三、光电池光电流、光电压测试四、设计光控电路20分15分15分15分25分课后作业实验报告分析数据教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次16授课学时2授课类型理论课授课题目第二节 红外线、光纤传感器教学目标知识：明确热释电效应；掌握热释电红外传感器的原理；掌握色彩传感器种类及各自工作原理能力：热释电红外传感器的原理；掌握色彩传感器种类及各自工作原理素质：养成善于总结的良好习惯，善于发现问题、分析问题重点难点分析重点：热释电效应；热释电红外传感器的原理；色彩传感器种类及各自工作原理难点：色彩传感器种类及各自工作原理教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学生课前准备传感器定义及组成；了解本次课的教学目标教师课前准备布置学生预习重点学习内容教案多媒体课件教 学 内 容 与 过 程辅助手段时间分配 一、概述凡是存在于自然界的物体，都可以发射出红外线。如：人体、火焰、冰发出红外线，只是波长不同。用红外线作为检测媒介，来测量某些非是量，比可见光作为媒介的检测方法要好。其优越性表现在以下方面。可昼夜测量红外线（指中、远红外线）不受周围可见光的影响，故可在昼液进行测量。不必设光源由于待测对象发出红外线，故不必设光源。适用于遥感技术大气对某些特定波长范围的红外线吸收甚少（22.6m，35m，814m三个波段称为“大气窗口”）故适用于遥感技术。分为量子型及热型。二、热释电型红外传感器1热释电效应若使某些强电介质常数物质的表面温度发生变化，随着温度的上升或下降，在这些物质表面上就会产生电荷的变化。2热释电红外线光敏元件的材料陶瓷氧化物及压电晶体用得很多。高分子薄膜聚二氟乙烯。3热释电红外传感器（压电陶瓷及陶瓷氧化物）4PVF2热释电红外传感器5菲涅耳透镜三、色彩传感器由单硅和非单晶态硅制成的半导体器件。种类双结型色彩传感器；非晶体集成色彩传感器四、红外传感器应用1CZG-GD-500系列紫外火焰传感器在火焰中的远紫外线的照射下，光阴极中的电子吸收了入射的远紫外光子的能量而逸出光阴极表面，在电场的作用下向阳极运动，产生电信号输出，从而达到检测火焰的目的。火灾自动报警。五、巩固与练习10分多媒体30分20分20分10分课后作业P89页3、4题教学后记（包括内容、方法、学情、资源等）授课序次17授课学时2授课类型理论课授课题目第三节 光电传感器及应用教学目标知识：掌握光电原件应用电路; 理解各种光电开光工作过程能力：光电原件应用电路; 理解各种光电开光工作过程素质：养成善于总结的良好习惯，善于发现问题、分析问题重点难点分析重点：光电原件应用电路; 各种光电开光工作过程难点：各种光电开光工作过程教学方法手段教学方法：讲授法、任务驱动法、读书指导、课堂讨论教学手段：传统教学手段和现代教学手段相结合（多媒体）学