传感器技术应用-教学课件 项目四 力敏传感器的检测与应用

项目四

力敏传感器的检测与应用01力敏传感器的认知04脉搏声光显示电路的设计与制作02简易电子秤电路的设计与制作03压阻式传感器的应用05MEMS传感器的识别与应用目录力敏传感器的认知01自主学习通过微课视频、网络资料和微信论坛等工具，了解力敏传感器的组成与分类，以及特点。计划与决策力敏传感器定义与特性力敏传感器是将各种力学量转换为电信号的器件，可广泛用于直接对力、重量或间接对液位、振动、流量等的测量系统中。0102力敏传感器应用PVDF压电薄膜具有良好的压电性能，适用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号检测，汽车称重衡系统是其典型应用。常见的力敏传感器力敏传感器的分类力敏传感器的分类方法很多，根据力—电转换原理的不同，可分为应变式传感器、压阻式传感器、电感式力敏传感器、电容式力敏传感器、压电式力敏传感器和谐振式力敏传感器等。力敏传感器的应用:汽车衡称重系统任务实施利用互联网查找常用的力敏传感器的类型和应用场合。任务描述描述常用力敏传感器的类型和应用场合，并填写表4-1。任务实施常用的力敏传感器。材料准备常用力敏传感器的类型和应用场合描述常用力敏传感器的类型和应用场合，并填写下表巩固拓展通过网络查找常用力敏传感器的应用场合，以学习小组为单位选择一种力敏传感器，讲解其应用场合并录制成视频上传。检查与评价学生以学习小组为单位选择一种力敏传感器，讲解其应用场合，建立多元评价体系。简易电子秤电路的设计与制作02自主学习通过微课视频、网络查找资料、微信、论坛、教学平台等工具，了解电阻的应变效应和应变式力敏传感器的工作原理。计划与决策应变效应知识导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为应变效应。应变片的测量原理在外力作用下，应变片电阻值变化量ΔR反映被测对象应变值，进而得到产生该应变的外力。电阻应变式力敏传感器原理电阻应变式力敏传感器以电阻应变片为转换元件，可测量力、扭矩、位移、加速度等多种物理量，但受环境温度影响较大，需采取补偿措施。单丝自补偿应变片单丝自补偿应变片结构简单，制造和使用方便，但必须在具有一定线膨胀系数材料的试件上使用。计划与决策由两种不同电阻温度系数的材料串联组成敏感栅，以实现温度补偿，要求电阻增量大小相等，符号相反。双丝组合式自补偿应变片热敏电阻与应变片处于相同温度下，当应变片灵敏度下降时，热敏电阻阻值下降，提高电桥输出电压，选择分流电阻值可补偿应变片。采用热敏电阻进行补偿使用两个应变片，一片贴在被测试件表面，另一片贴在与被测试件材料相同的补偿块上，满足三个条件，实现温度补偿。桥路补偿法电阻应变片的结构保证电阻应变片测量精度的方法1．单丝自补偿应变片补偿法2．双丝组合式自补偿应变片补偿法3．热敏电阻补偿法4．桥路补偿法热敏电阻补偿法桥路补偿法任务实施任务描述制作简易电子秤，了解电阻应变片作用，熟悉结构、电路原理及调试方法，掌握常见故障检测与维修。材料准备电阻应变式传感器、仪表放大器、运算放大器、数字万用表或数字显示表、电阻、直流稳压电源、标准砝码。任务实施电阻应变式力敏传感器将弹性元件的形变转换为阻值变化，再经由二阶有源滤波器输出，数字显示表显示被测物体重量。简易电子秤的电路图简易电子秤电路测试表在托盘上加不同质量的砝码，读取数字显示表的显示值，将数据记录在表巩固拓展数字显示表头显示的测量结果相反。线序调换01测量结果可能存在差异。供电电压改变02学生分组讲解制作过程。简易电子秤制作与调试03学生分组讲解实验过程。简易电子秤实验04建立自我评价、小组评价和教师评价三位一体的评价体系。多元评价体系05压阻式传感器的应用03自主学习通过微课视频、网络资料和讨论学习，了解半导体压阻效应和压阻式力敏传感器的工作原理。计划与决策半导体压阻效应是当半导体受到应力作用时，电阻率发生变化的现象，被用来制成各种传感器，把力学量转换成电信号。半导体压阻效应压阻式力敏传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器，直接感受被测压力。压阻式力敏传感器知识压阻式力敏传感器是根据半导体材料的压阻效应在基片上扩散电阻制成的器件，广泛应用于航天、航空、航海、石油化工、生物医学工程等领域。压阻式力敏传感器原理压阻式传感器的结构1—基座；2—单晶硅膜片；3—导环；4—螺母；5—密封垫圈；6—等效电阻压阻式传感器的工作原理压阻式传感器是根据半导体的压阻效应在半导体的基片上通过扩散电阻条制成的器件，其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻条在基片上接成电桥形式，如图4-12所示。当基片受到外力作用而产生变形时，各扩散电阻条的电阻都将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。压阻式传感器的应用1．压阻式传感器的应用领域压阻式传感器广泛应用于航天航空工业、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。此外，压阻式传感器在油井压力测量、随钻测向与测位、地下密封电缆故障点的检测，以及流量与液位测量等方面也有广泛的应用。2．压阻式传感器在自动供水系统中的应用为解决供水设备串接在市政供水管网上会产生负压的问题，同时避免影响其他用户用水，需要在水泵进口与市政供水管网之间增设流量控制器、分腔式稳压补偿罐等，其中流量控制器用于时刻监视市政供水管网的压力。这样就可以在保证市政供水管网不产生负压的同时，充分利用市政供水管网原有的压力。此时，便需要利用无负压式供水系统。压阻式传感器在自动供水系统中的应用任务实施制作PPT，讲解压阻式力敏传感器在地震监测中的应用。01应用实例录制视频，讲解压阻式力敏传感器的应用实例，上传至学习平台。02学习小组任务检查与评价学生讲解压阻式力敏传感器在汽车安全气囊中的应用。应用实例建立自我评价、小组评价和教师评价三位一体的评价体系。多元评价体系学生总结项目学习过程中的收获和反思。个人学习总结脉搏声光显示电路的设计与制作04自主学习通过微课视频、网络资料和微信论坛等工具，了解压电效应和压电式力敏传感器的工作原理。计划与决策压电效应是某些介质在力的作用下产生形变时，在介质表面出现异种电荷的现象，已被广泛应用到许多领域。压电式传感器包括压电式单向力传感器和压电式加速度传感器，用于测量动态力和加速度，以及表面粗糙度。知识

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压电效应压电式力敏传感器应用压电效应示意图压电式力敏传感器的应用1．YDS-781型压电式单向力传感器2．压电式加速度传感器3．采用压电式力敏传感器测工件表面粗糙度采用压电式力敏传感器测工件表面粗糙度的示意图任务实施材料准备任务描述制作脉搏声光显示器电阻、电容、发光二极管、三极管、扬声器、CMOS集成电路、压电陶瓷片和电源开关等。任务实施在万能电路板上插装和焊接电路，注意元器件的布局和连线，最后调试电路，确保工作正常。脉搏声光显示电路巩固拓展在脉搏声光显示电路中，压电传感器可以换成其他类型的力敏传感器，但需要考虑测量结果的差异。检查与评价学生分组派代表上台讲解制作过程。制作过程教师和学生为各个小组打分并点评，建立自我评价、小组评价和教师评价三位一体的评价体系。多元评价体系学生分组派代表上台讲解调试过程。调试过程MEMS传感器的识别与应用05自主学习通过微课视频、网络资料和微信论坛等工具，了解MEMS传感器的概念和特点，进行讨论学习。计划与决策认识MEMS传感器MEMS传感器是集微型传感器、执行器和信号处理电路于一体的微机电系统，包括压阻式、电容式等类型，应用于汽车、航空等领域。0102MEMS传感器在汽车电子中的应用MEMS传感器在汽车电子中应用广泛，包括发动机运行管理、车辆动力学控制、自适应导航、车辆行驶安全系统等。典型的MEMS组成示意图MEMS传感器的分类压阻式MEMS压力传感器的结构梳齿型电容式MEMS加速度传感器的结构MEMS传感器在汽车电子中的应用1．电子稳定控制系统2．防抱死制动系统3．电子控制式悬架系统4．发动机防振系统5．航位推测系统6．侧翻检测传感器7．轮胎压力监测系统汽车安全气囊的工作原理框图任务实施任务描述压电陶瓷片将瞬时声音信号转变为微弱脉冲电信号，经晶体管放大后，触发音乐片工作，发出音乐信号。材料准备单击此处添加文本具体内容，简明扼要地阐述您的观点根据需要可酌情增减文字，单击此处添加内容任务实施各小组发挥DIY创意设计制作音乐电路或声控音响电路。音乐贺年卡的音乐电路各学习小组发挥创意，设计并制作音乐贺年卡的音乐电路或声控音响电路。巩固拓展制作音乐贺年卡的音乐电路或声控音响实物电路，讲解MEMS传感器应用场合并录制成视频上传至学习平台。检查与评价车辆超重超载监测，车型分类，车速数据采集，闯红灯照相机触发器。应用场合谢谢项目四

力敏传感器01力敏传感器基础知识04压电式力敏传感器02应变式力敏传感器03压阻式力敏传感器05汽车电子MEMS传感器目录力敏传感器基础知识01自主学习通过微课视频、网络资料和微信论坛等工具，了解力敏传感器的组成与分类，以及特点。计划与决策力敏传感器定义与特性力敏传感器是将各种力学量转换为电信号的器件，可广泛用于直接对力、重量或间接对液位、振动、流量等的测量系统中。0102力敏传感器应用PVDF压电薄膜具有良好的压电性能，适用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号检测，汽车称重衡系统是其典型应用。任务实施利用互联网查找常用的力敏传感器的类型和应用场合。任务描述描述常用力敏传感器的类型和应用场合，并填写表4-1。任务实施常用的力敏传感器。材料准备巩固拓展通过网络查找常用力敏传感器的应用场合，以学习小组为单位选择一种力敏传感器，讲解其应用场合并录制成视频上传。检查与评价学生以学习小组为单位选择一种力敏传感器，讲解其应用场合，建立多元评价体系。应变式力敏传感器02自主学习通过微课视频、网络查找资料、微信、论坛、教学平台等工具，了解电阻的应变效应和应变式力敏传感器的工作原理。计划与决策应变效应知识导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为应变效应。应变片的测量原理在外力作用下，应变片电阻值变化量ΔR反映被测对象应变值，进而得到产生该应变的外力。电阻应变式力敏传感器原理电阻应变式力敏传感器以电阻应变片为转换元件，可测量力、扭矩、位移、加速度等多种物理量，但受环境温度影响较大，需采取补偿措施。单丝自补偿应变片单丝自补偿应变片结构简单，制造和使用方便，但必须在具有一定线膨胀系数材料的试件上使用。计划与决策由两种不同电阻温度系数的材料串联组成敏感栅，以实现温度补偿，要求电阻增量大小相等，符号相反。双丝组合式自补偿应变片热敏电阻与应变片处于相同温度下，当应变片灵敏度下降时，热敏电阻阻值下降，提高电桥输出电压，选择分流电阻值可补偿应变片。采用热敏电阻进行补偿使用两个应变片，一片贴在被测试件表面，另一片贴在与被测试件材料相同的补偿块上，满足三个条件，实现温度补偿。桥路补偿法任务实施任务描述制作简易电子秤，了解电阻应变片作用，熟悉结构、电路原理及调试方法，掌握常见故障检测与维修。材料准备电阻应变式传感器、仪表放大器、运算放大器、数字万用表或数字显示表、电阻、直流稳压电源、标准砝码。任务实施电阻应变式力敏传感器将弹性元件的形变转换为阻值变化，再经由二阶有源滤波器输出，数字显示表显示被测物体重量。巩固拓展数字显示表头显示的测量结果相反。线序调换01测量结果可能存在差异。供电电压改变02学生分组讲解制作过程。简易电子秤制作与调试03学生分组讲解实验过程。简易电子秤实验04建立自我评价、小组评价和教师评价三位一体的评价体系。多元评价体系05压阻式力敏传感器03自主学习通过微课视频、网络资料和讨论学习，了解半导体压阻效应和压阻式力敏传感器的工作原理。计划与决策半导体压阻效应是当半导体受到应力作用时，电阻率发生变化的现象，被用来制成各种传感器，把力学量转换成电信号。半导体压阻效应压阻式力敏传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器，直接感受被测压力。压阻式力敏传感器知识压阻式力敏传感器是根据半导体材料的压阻效应在基片上扩散电阻制成的器件，广泛应用于航天、航空、航海、石油化工、生物医学工程等领域。压阻式力敏传感器原理任务实施制作PPT，讲解压阻式力敏传感器在地震监测中的应用。01应用实例录制视频，讲解压阻式力敏传感器的应用实例，上传至学习平台。02学习小组任务检查与评价学生讲解压阻式力敏传感器在汽车安全气囊中的应用。应用实例建立自我评价、小组评价和教师评价三位一体的评价体系。多元评价体系学生总结项目学习过程中的收获和反思。个人学习总结压电式力敏传感器04自主学习通过微课视频、网络资料和微信论坛等工具，了解压电效应和压电式力敏传感器的工作原理。计划与决策压电效应是某些介质在力的作用下产生形变时，在介质表面出现异种电荷的现象，已被广泛应用到许多领域。压电式传感器包括压电式单向力传感器和压电式加速度传感器，用于测量动态力和加速度，以及表面粗糙度。知识

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压电效应压电式力敏传感器应用任务实施材料准备任务描述制作脉搏声光显示器电阻、电容、发光二极管、三极管、扬声器、CMOS集成电路、压电陶瓷片和电源开关等。任务实施在万能电路板上插装和焊接电路