《传感器原理及应用》教案

PAGEPAGE2《传感器技术及应用》 课程教案课题 测量方法的分类 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解测量方法的分类

范围及性质课时上课地点

学校2教学目标 二.掌握不同测量对象采取相应的方法过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 理解四种测量方法的技巧难 点 掌握测量的方法学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容测量方法的分类（1）按测量手续分类被测量又与某些可以通过直接或间接测量得到结果的其他量存在按测量时是否与被测对象接触分类

设计意图时间教学方法10多媒体讲解分钟险场合的参数检测，它更方便、安全和准确。按被测信号的变化情况分类动态测量动态测量是测量那些随时间而变化的物理量。如地震仪测量振动波形则属于动态测量。按输出信号的性质分类模拟式测量模拟式测量是指测量结果可根据仪表指针在标尺上的定位进行连续读取的方法，如模拟式电压表测电压。数字式测量数字式测量是指以数字的形式直接给出测量结果的方法，如光电脉冲编码器的测量。测量误差的分类系统误差 在相同测量条件下多次测量同一物理量其误差小和符号保持恒定或按某一确定规律变化，此类误差称为系统误差。系统误差表征测量的准确度。随机误差 在相同测量条件下多次测量同一物理量其误差没有固定的大小和符号呈无规律的随机性此类误差称为随机误差通常用精密度表征随机误差的大小。准确度和精密度的综合称为精确度，简称精度。粗大误差明显偏离约定真值的误差称为粗大误差Cσ，。如压力传感器的准确度等级分别为0.050.10.20.30.5、1.01.52.00.10.20.5、1.0、1.5、2.5、5.0。

70图解分析 分钟10分钟教学反思PAGEPAGE9《传感器技术及应用》 课程教案课题 传感器的组成和特性 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解传感器的组成

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握传感器的组成和特性过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 传感器的组成难 点 掌握传感器的特性学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容传感器的作用可包括信息对自然界的各种物质信息进行采集。,方面是人的感官所不能代替的。传感器的应用领域如图1-2,传感器是任何一个自动控制系统必不可少的环

设计意图时间教学方法10视频播放分钟图解分析传感器的分类1）按输入量(被测对象)分类2）.按转换原理分类从传感器的转换原理来说，通常分为结构型、物性型和复合型三大类。(如金属膜片等)在动力场或电磁场的作用下产生变形或位移，将外界被测参数转换成相应的电现转换的。物性型传感器是利用材料的固态物理特性及其各种物理、化学（实现非电量的转换。磁敏等等。

70分钟PPT讲述10分钟复合型传感器是由结构型传感器和物性型传感器组合而成 动画放影并的，兼有两者的特征。 讲述这种分类方法清楚地指明了传感器的原理，便于学习和研究。3）.按输出信号的形式分类按输出信号的形式，传感器可分为开关式、模拟式和数字式。4）.按输入和输出的特性分类按输入和输出特性，传感器可分为线性和非线性两类。5）.按能量转换的方式分类按转换元件的能量转换方式教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 传感器中的弹性敏感元件 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解弹性敏感元件的特性

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握应变力的计算过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了弹性敏感元件的特性难 点 掌握应变力的计算学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容应力应变胡克定律与弹性模量σ=Eετ=Gγ式中，E为弹性模量或称杨氏模量，单位为N／m2；

设计意图时间教学方法10分钟多媒体教学G为剪切模量或称刚性模量；τ为切应力。弹性敏感元件的特性()(之间的关系弹性敏感元件的材料

图解分析 70分钟弹性敏感元件的类型变换力的弹性敏感元件10分钟变换压力的弹性元件教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 传感器的应用 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解传感器应用的范围

范围及性质课时上课地点

学校2教学目标 二.掌握如何选择相应的传感器过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解传感器应用的范围难 点 掌握掌握如何选择相应的传感器学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将一类型的器件使用着不同的技术术语而已。现如今应用最为广泛。①在工业生产中的应用越来越重要。②在军工设备仪器中占据的位置越来越重。③在医疗设备中有广泛的应用。④在日常生活中，检测设备也非常重要的应用。

设计意图时间教学方法多媒体教学10分钟动画演示航空航天宇宙飞船飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动测量；“阿波罗10”飞船对3295个参数进行检测，其中：温度传感器559个 压力传感器140个信号传感器501个 遥控传感器142个

师生共同讨论70分钟10分钟教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 传感器的发展趋势 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解传感器的发展趋势

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握传感器应用的环境过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解传感器的发展趋势难 点 掌握传感器应用的环境学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容—、开发新型传感器传感器的工作机理是基于各种效应和定律，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化结构型传感器，一般说它的。物性从而使它成为一个值得注意的发展动向（1）采用新原理填充传感器空白仿生传感器二 、开发新材料传感器材料是传感器技术的重要基础

设计意图时间教学方法10分讲授法钟多媒体教学三、新工艺的采用PAGEPAGE113新工艺的采用四、集成化、多功能化集成化:为同时测量几种不同被测参数多功能化:CCD图像传感器。多功能五、智能化对外界信息具有检测、数据处理、逻辑判断、自诊断和自适应能力的集成一体化多功能传感器行分割处理，实现远距离、高速度、高精度传输等。

70分钟10分讨论法钟教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 温度传感器基础知识 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解温度的基础知识

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握温度的相关概念过程与方法：一体化教学重 点 了解温度的基础知识难 点 掌握温度的相关概念学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容温度定义温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度生热交换学温度T，单位为开尔文，符号为K。热力学温度单位开尔文（k）是国际单位制基本单位之一。其它的基本单位还有米、千克、秒、安培、摩尔和坎德拉等，用符号K表示。温标定义：（点）和测量温度的基本单位。温标分类：(°F)摄氏温标(K)国际实用温标温标特点摄氏温标（°

设计意图时间教学方法10分钟多媒体教学度，两个温度点间划分100份，每份为1摄氏度。符号为t，单位为°C。华氏温标 70把在标准大气压下冰的熔点定为32F，水的沸点定为212F，两温度点划分180份，每份为1华氏度。符号为θ。它与华氏度的关系 分为/F/32钟热力学温标热力学温标以水的三相点平衡共存时的温度为基本定点。三相点是指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度和压力的数值。开氏温度计上的一度等于摄氏温度计上的一度0°C。国际实用温标建立一种既能体现热力学温度（即能保证一定的准确度，又使用方便、容易实现的温标，即国际实用温标，又称国际温标。1968年国际实用温标规定热力学温度是基本温度，用t表示， 10其单位是开尔文，符号为K。1K定义为水三相点热力学温度的水的三相点是指纯水在固态、液态及气态三项平衡时的 分温度，热力学温标规定三相点温度为273.16K，这是建立温标的唯一基准点。 钟教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 温度传感器分类与特点 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解温度传感器分类

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌温度传感器的特点过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了温度传感器分类难 点 掌温度传感器的特点学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容温度传感器定义温度传感器是一种将温度变化转换为电量变化的传感器测温度。温度传感器要求作为温度传感器应满足的条件如下：温度呈线性变化；除温度以外，特性对其它物理量的灵敏度要低；特性随时间变化要小；重复性好，没有滞后和老化；灵敏度高，坚固耐用，体积小，对检测对象的影响要小；机械性能好，耐化学腐蚀，耐热性能好；能大批量生产，价格便宜；无危险性，无公害等。温度传感器分类温度传感器种类繁多，分类方法各异，通常情况下：

设计意图时间教学方法多媒体教学10分钟图片展示PAGEPAGE119非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线低优点是不从被测物体上吸收热量不会干扰被测对象的温度 70场；例如：辐射高温计、辐射高温计等。温度传感器分类 分钟温度传感器特性10分钟教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 热敏电阻 授课人班级

专业课知识与技能：

范围及性质课时上课地点

学校2课时一.了解电阻式温度传感器的概念教学目标 二.掌握主要参数过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解电阻式温度传感器的概念难 点 掌握主要参数学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容

设计意图时间教学方法电阻式温度传感器 10定义：利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的性质而工作的用仪 分表测量出热电阻的阻值变化，经过查表换算即可得到与电阻值对应的温度值。 多媒体教学 钟分类：定义：热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化而变化的性质制成的,属于半导体测温元件。分类：热敏电阻的种类很多，按阻值与温度关系特性可分为：图解分析701.4 热敏电阻主要参数热敏电阻主要参数包括： 分R25（冷阻）标称电阻值是热敏电阻在25±0.2℃时的阻值。 钟电阻温度系数（%/℃）热敏电阻的温度变化1℃时电阻值的变化率。Tmax热敏电阻器在规定技术条件下长期连续工作所允许最高温度：T0—环境温度；PE—环境温度为T0时的额定功率；H—耗散系数Tc热敏电阻器的电阻一温度特性曲线上的拐点温度阻温度系数热敏电阻和临界温度热敏电阻。PE热敏电阻器在规定的条件下，长期连续负荷工作所允许的消耗功率。在此功率下,它自身温度不应超过Tmax。P0热敏电阻器在规定的环境温度下,受到测量电流加热而引起的电阻值变化不超过0.1％时所消耗的功率RG在规定的温度和正常气候条件下而达到某一给定的电阻值。教学反思

讨论法10分钟《传感器技术及应用》 课程教案课题 电阻应变片传感器 授课人班级

专业课知识与技能：

范围及性质课时上课地点

学校2课时一.了解电阻应变片传感器原理结构教学目标 二.掌握工作原理过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解电阻应变片传感器原理结构难 点 掌握工作原理学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容

设计意图时间教学方法电阻式传感器电阻式传感器是一种能把非电量（如力、压力、位移、湿度等）转换成与之有对应关系的电阻值，再经过测量电桥把电阻值转换 图解分析 10成便于传送和记录的电压（电流）信号的装置。电阻式传感器的种类很多主要电阻应变式电位器式热 分电阻式、气敏、湿敏等类型。导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其 钟电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。多媒体教学70分钟金属丝式与箔式应变片的区别金属丝式应变片蠕变（固体材料在保持应力不变的条件下， 分应变随时间延长而增加的现象较大，金属丝易脱胶，逐渐被箔 讨论式所取代。但金属丝式应变片价格便宜，多用于大批量、一次性 钟试验。箔式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，目前广泛用于电子秤等各种应变式传感器中。半导体应变片以半导体材料（N型和P型硅）为基底，利用扩散、外延和薄膜工艺制成的。▲ 灵敏度比金属应变片高很多。▲ 非线性严重。▲ 性补偿措施。教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题班级

应变片的粘贴方法 授课人专业课 范围及性课时上课地点知识与技能：一.了解应变片的粘贴的原理

学校2课时教学目标 二.掌握应变片的粘贴方法过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解应变片的粘贴的原理难 点 掌握应变片的粘贴方法学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容检查阻值

设计意图时间教学方法10多媒体教学分钟在选定贴应变片的位置划出十字线再用细砂纸精磨（45度交叉纹）PAGEPAGE22370分用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面，擦几遍后，不可再用手接触表面。 钟图解分析使应变片达到正确定位。10分钟量不宜过多。,按压1分钟，室温低时适当延长。为了使胶水可靠固化，可用电吹风微加热处理（匀，用万用表测量应变片绝缘电阻值，应大于Ω。紧，需形成弧线与接线片相连。将连接应变仪的导线焊接在接线片上（焊接时间尽量短）,导线用绝缘胶带固定在构件上，再一次检查应变片质量。在应变片周围涂上软硅胶防潮、防损伤。硅胶固化后,值和绝缘情况。固定引线和应变片。教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题班级

电路原理专业课知识与技能：

授课人范围及性质课时上课地点

学校2课时一.了解电阻应变片传感器电路原理教学目标 二.掌握电阻应变片传感器电路的参数运算过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解电阻应变片传感器电路原理难 点 掌握掌握电阻应变片传感器电路的参数运算学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容非平衡电桥的结构非平衡电桥由四个电阻R1、R2、R3、R4组成一个四边形的回路，每一边称作电桥的4个结点ab、c、a、c结点之间接入电源Ui，而另一对结点（b、d）之间的电压差作为输出电压Uo端。、d点对负极a点）的电压相等时称作电桥平衡之，b、d电桥不平衡非平衡电桥的输出电压

设计意图时间教学方法10分钟PAGEPAGE224电桥平衡的条件 1/R:3或 1•lR,飞）4个桥踌电阻的比例谦常不可能完全相同因此必须设宣“讷笭电位器”涸节RP,;民终可以使R＝R/•4

RP•70（卫'、，是、R,并联P后的效电阻），电桥趋于平衡，皮预调到幸 分钟位，这—过程称为闾· 图中r的作用是哉小调节范囡也称限凉电阻，钟非平衡电桥可以分为单竺、单臂半桥：匹个桥背中，只有—个电阻的电阻可变，Rl为应变片．R乌、R众为固定电阻（低温潠呐话合金电阻）出电压为：u— u,.1.l 。= ＝ K4 R, u— 双酋半桥飞R已为应变片，aR山为固定电阻（低温湮的盓合金电阻）空片R,R，愍受g广行2相反，生的电阻造莹正负号相心成倍地堵大：

双艺、全桥

UugU10分I.,钟uU。=—(

<1Rl－R

u.2＝土K(1-gz)24. R, ,. 4u..,四臂全桥u..,全桥的四个桥宫都为应安片．如设法唗试件受力后，应交R,-R产生的电沮堰昼或呼翌到的应变叮气）正负号相间 就可以使稽出电压拉倍地培大．蓿出扫 u口＝24

（沪 －立江十三 －乌 ）RI .R二 R• R4教学反思

单营、双臂半杭 全桥工作方式中喟—种灵敏度呆高曙刁中灵敏度呆？PAGEPAGE225《传感器技术及应用》 课程教案课题 电阻应变片的应用 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解电阻应变片的原理

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握电阻应变片的应用过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解电阻应变片的原理难 点 掌握电阻应变片的应用学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容电子秤人体秤电子人体秤中，四个角都装了电阻应变片，四角接成全桥

设计意图时间教学方法10多媒体教学分钟PAGEPAGE226恨目携式案秤的原理框图

吊钩秤70分钟应变式荷三传感器外形及受力位茧

原理分析FF分图解分析 钟外壳基睦应变式加速度传感器块受力F=ma。梁产生变形（基应变片变形过应变测得加速度。外壳基睦教学反思

应变片弹谤片PAGEPAGE229《传感器技术及应用》 课程教案课题 电位器式传感器 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解电位器式传感器的概念

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握电位器式传感器的工作原理过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解电位器式传感器的概念难 点 掌握电位器式传感器的工作原理学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容电位器式传感器是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为与它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件。

设计意图时间教学方法多媒体教学 分钟电位器式传感器—分类薄膜电位器薄膜电位器通常有两种：一种是碳膜电位器，另一种是金属膜电位器。碳膜电位器是在绝缘骨架表面喷涂一层均匀的电阻液，经烘干聚合制成电阻。电阻液由石墨、碳膜、树脂材料配合而成。金属膜电位器是在绝缘基体上用高温蒸镀或电镀方法，涂上一层金属膜而制成。金属膜为合金锗铑、铂铜、铂铑锰等。导电塑料电位器导电塑料电位器由塑料粉和导电材料（合金、石墨、碳黑等）为实心电位器。该电位器耐磨性较好、寿命长、电刷容许的接触但温度影响较大，接触电阻大，精度不高。光电电位器主要由电阻体、光电导层和导电电极等组成。是一种非接触式电位器，用光束代替电刷。（可达亿万次循环可靠性好等优点。光电电位器的制作过程是：先在基体上沉积一层硫化镉或硒化镉的光导电层，然后在光导电层上再沉积一条电阻体和一条导电电极。在电阻体和导电电极之间留有一个狭窄的间隙。平时无光照时，电阻体和导电电极之间由于光电导层阻值很大而呈绝缘状态。于是光电电位器的输出端便有现了将光束位移换为电压输出，输出电压的大小与光束位移照射到的位置有关。

70图解分析分钟10分钟共同讨论教学反思PAGEPAGE230《传感器技术及应用》 课程教案课题 2.3热电阻式传感器1 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解温度测量的基本概念

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握温度传感器的种类及特点过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解温度测量的基本概念难 点 掌握温度传感器的种类及特点学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容温度测量的基本概念温度标志着物质内部大量分子（或原子）无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子（或原子）的热运动越剧烈。测温传感器分类按测量方法可分为接触式和非接触式；按工作原理可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等。温度传感器的种类及特点接触式温度传感器非接触式温度传感器接触式温度传感器：传感器直接与被测物体接触进行温度测量，用这种方式要测得物体的真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足够大。非接触式温度传感器：主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。其制造成本较高，测量准确度较低。优点：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场。温度传感器的种类及特点

设计意图时间教学方法10分多媒体教学钟PAGEPAGE330所利用的物理现隶体积热膨胀接触热电动势电阻的英化1

气体眵胀追度体压力洼度片淀度蜘电铝但t热匀但妇热电陆热控电阻

剌/Cl 特点-250~1卿汹＿＿350 不需要电：原，酣用；但-~3沁 感温部件体积较大-50~3OO~巨发』1品：一为0～邸．0 性汹＿＿标化程度忘但茫-~3OO 桥痉才能符到电压给出

图解分析70分PN结结电庄1

注半导体二极苦启半导伴崇成洹度

-

体积小』线性好』钟传恙吞）温颜色 | 示湮涂钟传恙吞）温颜色 | 示湮涂示淫液品-50~l3000-100面积次』可符到湮度团鱼：但括宗圭』准洼庋低光辐射 |红外竺射涅痊学克洹温度50~10~3OOO0~10非摆片式浏品反应快：但彩咱热辐射

热痉电邑度计

易受环埋及技对伴表面状态式

孟荔百霖霖令艾雯产负批矗翌积与热力学温积与热力学温实成正比红外湿度计

10分钟共同讨论温度的数值表示方法称为温标温标（即零点度计的刻度均由温标确定。国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标等。教学反思PAGEPAGE338《传感器技术及应用》 课程教案课题 2.3热电阻式传感器2 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解热力学温标（K）

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握各种传热感器的原理过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解热力学温标难 点 掌握各种传热感器的原理学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容热力学温标（K）热力学温标是建立在热力学第二定律(向高温物体而不引起其它变)基础上的最科学的温标，是由开尔文（Kelvin）根据热力学定律提来的，因此又称开氏温标。它的符号是，单位是开尔文。认识铂热电阻金属热电阻的正温度系数温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。金属丝电阻随温度增高而变大的演示取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其电阻值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值应为484Ω。请说明钨丝的温度系数的正负。铂热电阻的结构图电阻丝在支架上绕制，由玻璃或陶瓷作外保护层，防止有害气体腐蚀和氧化。绕制中采用中间对折双绕方式，避免感应电动势。

设计意图时间教学方法多媒体教学10分钟薄膜式铂热电阻和阻值的微调,再焊接两根引线。在铂金上涂上一层特殊的绝缘玻薄膜热电阻的响应时间只需几秒。PTC热敏电阻在钛酸钡里掺杂其它的多晶陶瓷材料,压制成圆片等形状,烧结而PTC(CTR)当温度上升到某临界点时,其电阻值突然上升,还可用作暖风机中的加热元件。NTC热敏电阻用于温度补偿当环境温度升高时，可以在动圈回路NTC于温度变化所产生的误差。

图解分析70分钟PTC可恢复熔断器 过热保护) 10可恢复熔丝（也称可恢保险丝）本体中，聚合树脂均匀分布在导电氧化物周围在正常电流下热敏电阻内部的导电粒子构 分成链状导电通路，呈现低阻状态。当电路发生短路或过载时，PTC热敏电阻产生较大的热量使聚合树脂熔化体积迅速增大切断 共同讨论 钟导电粒子构成的链状导电通路，使PTC热敏电阻呈现高阻状态，从而使流过PTC热敏电阻的电流迅速减小，起短路保护作用。PTC热敏电阻用于继电器控制，并与继突变点时，。由以上分析可知，必须使用正温度系数的突变型热敏电阻与继电器串联。温度突变点应略高于电动机最高工作壳温。KA为续流二极管。教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题班级

3.1电容式传感器的工作原理及结构形式1专业课知识与技能：一.了解电容传感器的基本概念

授课人范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌电容传感器的特点过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了电容传感器的基本概念难 点 掌握掌电容传感器的特点学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容电容传感器以各种类型的电容器作为传感器元件，将被测物理量（如尺寸、压力）等转换为电容量的变化，再经测量转换电路转换为电压、电流或频率信号电容器在收音机中的应用LC电容量越大频率就越低。电台。电容式指纹识别传感器指纹识别目前最常用的是电容式传感器电容传感器包含一个大约有数万个金属导体的阵列金属导体阵列/绝缘物/皮肤就构（近的（的）与金属导体之间的距离不同而变化常适合在消费类电子产品中使用电容屏和电阻屏的简单比较

设计意图时间教学方法10多媒体教学 分钟图解分析70分钟电容传感器的优点结构简单、分辨率高、工作可靠。能在恶劣的环境条件下工作。易于获得被测量与电容量变化的线性关系。所需的激励源功率小，本身发热问题可不予考虑。共同讨论 分钟教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题班级

3.1电容式传感器的工作原理及结构形式2专业课知识与技能：一.了解电容器的边缘效应

授课人范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握电容器的特性过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解电容器的边缘效应难 点 掌握电容器的特性学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容电容器的边缘效应理想电容器的电场线是直线,而实际电容器只有中间区域是直线,越往外电场线弯曲的越厉害。到电容边缘时电场线弯曲最厉害，这种电场线弯曲现象就是边缘效应。在基板面积较小时，将引起测量误差。根据其改变参数不同，可将电容式传感器分为下三种：①改变极板间距离（d）的变间隙式传感器②改变极板遮盖面积（A）的变面积式传感器③改变介质介电常数（ε）的变介电常数式传感器变间隙式电容传感器当传感器的εA为常数,d时,为

设计意图时间教学方法10分多媒体教学钟图解分析70分钟10另外,由可以看,在d较小,对于同样的变化所引 分起的ΔC,增大C0/d的倍数,从而使传感器灵敏度提高。但d过,容易引起电容器击穿或短路。 共同讨论 钟为此,（作介质。变面积式电容式传感器极板间覆盖面积(A)角位移型线位移型两种。下图为典型的角位移型电容式传感器导致电容量变教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 4.1自感式传感器 授课人班级

专业课知识与技能：

范围及性质课时上课地点

学校2课时一.了解电感式传感器的基本特性教学目标 二.掌握电感式传感器的工作原理过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解电感式传感器的基本特性难 点 掌握电感式传感器的工作原理学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容电感式传感器的基本特性电感式传感器的工作基础：电磁感应来实现非电量测量

设计意图时间教学方法10分变磁阻式（自感式、变压器式、涡流式等特点： 钟工作可靠、寿命长灵敏度高，分辨力高 多媒体教学精度高、线性好性能稳定、重复性好电感传感器可分为自感式和互感式两大类。电感式传感器通常是指自感传感器。自感系数常用 L 来表示，简称自感或电感。线圈的自感与线圈的直径、长短、匝数等因素有关。线圈面积越大、线圈越长、单位长度匝数越密，它的自感就越大。有铁芯的线圈的自感比没有铁芯时大很多。自感的单位是亨利,简称亨H。常用的较小的单位有毫亨和微亨(μH)。mH数量级。基本变间隙自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁组成，结构如下图所示。工作原理：在铁芯和衔铁之间有当衔铁移动时，气隙厚度l0发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致L变化。因此只要能测出这种电感量的变化方向。螺线管式电感传感器有一个磁芯。当有电流通过导线时，螺线管中间部位会产生比较均匀的磁场。可移动的圆柱形衔铁。深度而增大。对于长螺线管l>>L与衔铁插入深度成正比。。螺线管式电感传感器差动电感传感器为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。

图解分析70分钟10共同讨论分钟教学反思PAGEPAGE339《传感器技术及应用》 课程教案课题 4.3电涡流式传感器 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解电涡流式传感器的概念

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握电涡流式传感器的原理过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解电涡流式传感器的概念难 点 掌握电涡流式传感器的原理学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容电涡流式传感器根据法拉第电磁感应定律高频反射式电涡流传感器I1激磁，产生高频交变磁场H1I2，I2将产生一个新H1方向相反，因而抵消部分原磁场从而导致线圈的电感量、阻抗发生变化。电涡流传感器工作原理xRi1增大。测量对象：可以实现振动、位移、尺寸、转速、温度、硬度等参数的非接触测量，并且还可以进行无损探伤。优点：电涡流式传感器是一种建立在电涡流效应原理上的传感器，

设计意图时间教学方法10分钟多媒体教学PAGEPAGE442扰能力强以及体积较小等一系列优点。涡流的大小与金属的电阻率ρμ定其中的若干参数，就能按涡流的大小测量出另外某一参数。图解分析 70分钟磁滞损耗是铁磁体等在反复磁化过程中因磁滞现象而消耗的能量。涡流损耗和磁滞损耗都属于铁损在交变磁场中发生。（涡流有电阻的导体产生热能。致，最终也体现为热能。

分共同讨论 钟教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 4.3电涡流的应用 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解电涡流的应用

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握电涡流的工作原理过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解电涡流的应用难 点 掌握电涡流的工作原理学情分析学生基础差，以实例为主教学方法讲授、视频分析教学准备案例、多媒体教学过程与内容电涡流在工业中的应用—中频炉50HZ逆变为中频（300HZ以1000HZ）电压

设计意图时间教学方法10分钟多媒体教学电涡流线圈的直径越大，探测范围就越大—电涡流探雷器测量电路：调幅（AM）式电路石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压（100kHz~2MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电 图解分析涡流线圈两端电压的衰减输出电压Uo反映了金属体与电涡流线 70圈的间距。分电涡流位移传感器的应用当金属物体接近探头的感应面时，金属表面吸取电涡流探头 钟中的高频振荡能量，使振荡器的输出幅度衰减或频率变化，单片机根据ΔUo或Δf，可以计算出与被检测物体的距离、振动频率等参数。污等因素的影响。电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响，例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、磁导率、表面因素、距离等，因此电涡流传感器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以影响测量结果。所以电涡流传感器多用于定性测量。位移测量仪位移测量包含： 10偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、移动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等。 分共同讨论钟教学反思PAGEPAGE444《传感器技术及应用》 课程教案课题 5.1热电偶 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解热电偶的基础知识

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握电偶相关参数过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解热电偶的基础知识难 点 掌握电偶相关参数学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容热电偶在城市轨道交通车辆的空调系统中，常采用传感器与电子温控器相配合进行温度控制。或热敏电阻作传感器。热电偶测温的主要优点属于自发电型传感器：动圈式仪表。测温范围广：1800℃以上。标准。可以选用标准的显（二次仪表热电效应热电偶：两种不同材料的导体（或半导体BA、B是热偶丝，也叫热电极。热电势：热电偶放在被测对象中，两端温度不同时，会产生的电

设计意图时间教学方法10分钟多媒体教学动势。热电流：回路中通过的电流。热端（工作端、冷端（自由端另一端称为冷端。热电势由温差电势和接触电势组成。若将导体A或B的两端分别置于不同的温度场、0中（t>在导体两端便产生了电位差，将该电位差称为温差电势。eA(t，t0)=UA(t)-UA(t0)eB(t，t0)=UB(t)-UB(t0)温差电势的大小与导体的电子密度及两端温度有关。热电偶的三条基本定律均匀导体定律、中间导体定律、中间温度定律均匀导体定律1）定律内容：由一种均匀导体（或半导体）组成的闭合回路，不论温度如何分布，都不能产生电动势。2）定律推论（1)热电偶必须由两种不同材料组成（2)材料不均匀。中间导体定律1）温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。2）定律推论推论：在热电偶回路接入第三种导体，若第三种导体的两接点温度相同，对回路中总热电势无影响。中间温度定律t1、t3t1t2t2t3的两支同性质热电偶的热电动势的代数和。

70分图解分析钟10分钟共同讨论教学反思PAGEPAGE447《传感器技术及应用》 课程教案课题 5.2热电偶 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解热电偶的分度表

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌铠装热电偶特点过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解热电偶的分度表难 点 掌铠装热电偶特点学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容热电偶的分度表— 热电偶的线性较差，多数情况下采用查表法我国从1991年开始采用国际计量委员会规定的“1990年国际温标”(简称ITS-90)的新标准。按此标准,制定了相应的分度表,并且有相应的线性化集成电路与之对应，并由计算机查表。直接从热电偶的分度表查温度与热电动势的关系时的约束条件是：自由端（冷端）温度必须为0℃。

设计意图时间教学方法10分钟多媒体教学铠装式热电偶把热电极材料与高温绝缘材料预置在金配置接线盒即成为柔软、细长的铠装热电偶。内部的热电偶丝与外界空气隔绝，有着良好的抗震、可弯曲、超长等优点。隔爆式热电偶的防爆、隔爆效果。（由热电偶的冷端温度补偿必要性：用热电偶的分度表查毫伏数温度时，必须满足t0=0℃的条件。在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，这样t0不但不是0℃，而且也不恒定，因此将产生误差。

70图解分析 分钟10分钟共同讨论教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 6.1光敏传感器 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解光敏传感器基础知识

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握光敏传感器相关参数过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解光敏传感器基础知识难 点 掌握光敏传感器相关参数学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容屏蔽门曾多次出现过将乘客夹在屏蔽门和列车门之间的事故光传感器。光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。获得广泛应用。 元件把光量的变化转换成电信号的一种测量装置。光电传感器的构成：光源、光学通路、光电元件。

设计意图时间教学方法10分钟多媒体教学电磁波PAGEPAGE449光是一种频率较高的电磁波（光的电磁理论。能引起人们视觉的为可见光，不能引起人们视觉但可借助仪器检测出来的包括红外线、紫外线、无线电波、γ射线等。不同范围的电磁波其频率、能量、特性均不同。精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400～760nm之间，但还有一些人能够感知到波长大约在380～780nm之间的电磁波。555nm种电磁波处于光学频谱的绿光区域。不少其他生物能看见的光波范围跟人类不一样，例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段，对于寻找花蜜有很大帮助。可见光：波长380—780nm紫外线：波长10—380nm300—380nm称为近紫外线200—300nm称为远紫外线10—200nm红外线：波长780—106nm3μm（3000nm）以下的称近红外线3μm的红外线称为远红外线光电效应概述光电效应是指一些金属、金属氧化物、半导体材料在光的照射下释放电子的现象。hf的光应。光电效应按其作用原理可分为外光电效应和内光电效应。1905年德国物理学家爱因斯坦用光量子学说解释了光电发射效应，并为此而获得1921年诺贝尔物理学奖。

70图解分析 分钟10分钟共同讨论教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 6.1光敏传感器2 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解光敏传感器内光电效应

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握光敏传感器相关参数及工作原理过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解光敏传感器内光电效应难 点 掌握光敏传感器相关参数及工作原理学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容内光电效应当光照射在物体上，使物体的电阻率(ρ)发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类。光电导效应电导率光敏电阻。光生伏特效应在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫做光生势垒效应（结光电效应）PN结光电效应PNPN结时，设光子能量大于禁带宽度Eg，使价带中的电子跃迁到导带，而产NPP区带负电，形成光电动势。或产生电动势的光电器光敏电阻

设计意图时间教学方法10分钟多媒体教学PAGEPAGE552应，其阻值随光照增强而减小。光敏电阻可在直流电压下工作，也可在交流电压下工作。耐冲击、耐振动、抗过载能力强和寿命长等。不足：需要外部电源，有电流时会发热。光敏电阻的导电能力取决于半导体载流子数目的多少。当光敏电阻受到光照时,,阻值就越低。入射光消失,电子-空穴对逐渐复合。

图解分析 分钟光敏电阻的灵敏度易受湿度的影响，因此要将导光电导体严密封装在玻璃壳体中。 10光敏电阻具有很高的灵敏度，很好的光谱特性，光谱响应可从紫外区到红外区范围内。而且体积小、重量轻、性能稳定、价格便宜， 分因此应用比较广泛。光敏电阻的主要参数和基本特性 共同讨论 钟暗电流：光敏电阻在室温条件下，全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流。亮电流：光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻。此时流过的电流。光电流：亮电流与暗电流之差。光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越好。也就是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光敏电阻的灵敏度越高。1MΩ,100MΩ，102～106见光敏电阻的灵敏度很高。教学反思《传感器技术及应用》 课程教案课题 6.1光敏晶体管3 授课人班级

专业课知识与技能：一.了解光敏晶体管基础知识

范围及性质课时上课地点

学校2课时教学目标 二.掌握光敏晶体管工作原理过程与方法：一体化教学情感态度价值观：培养学生严密的抽象思维能力重 点 了解光敏晶体管基础知识难 点 掌握光敏晶体管工作原理学情分析 学生基础差，以实例为教学方法 讲授、视频分析教学准备 案例、多媒体教学过程与内容光敏二极管，光敏三极管，光敏达林顿管（光敏复合管）以及敏晶闸管等统称为光敏晶体管，可用于光的照度测量和控制。1.光敏二极管锗光敏二极管硅光敏二极管光敏二极管结构与一般二极管都有一个P—N结，并且都是单向导电的非线性元件。为了提高转换效率大面积受光，PN结面积比一般二极管大，它装在透明玻璃外壳中，其PN结装在管顶，可直接收到光照射。

设计意图时间教学方法10分钟多媒体教学PNPN-施加电压后，流过PN光电流与光照度成正比。光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态，在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，这反向电流称为暗电流，当光照射PNPNPN结附近产生光生电子和光生空穴对，它们在PN因此光