电阻式传感器教案.

传感器及自动检测技术 课程教案授课题目（教学章节或主题）： 电阻式传感器 授课类型 理论课 授课时间教学目标或要求：1．掌握电阻应变效应的基本概念。

2．掌握电桥原理与各电桥的特点。

3. 掌握温度误差产生的原因及其补偿方法。

4．了解应变计的应用和发展现状。

教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 基本内容一. 什么是应变效应定义：电阻丝受外力作用时，将产生弹性变形和应变，与此同时其电阻值也发生改变，这种现象称为“电阻应变效应”。

图1如图1所示设有一段长为L ，截面积为S ，电阻率为ρ的导体(如金属丝)，它具有的电阻为：l R S ρ=式中：ρ—电阻丝的电阻率；L —电阻丝的长度；S —电阻丝的截面积。

当金属丝受拉时如图2所示，L 变长、r 变小，导致R 变大 。

图3 电阻应变片的结构常用的金属应变片组要有两种结构：丝式和箔式两种。

如图4所示图4金属应变片金属丝式应变片一般直径在0.012～0.05mm 的金属丝；金属箔式应变片 厚度在0.001～0.01mm 的金属箔； 三．应变片的主要参数 1.应变片电阻值（R0）电阻应变片的电阻值为60Ω、120Ω、350Ω，500Ω和1000Ω 等多种规格，以120Ω最为常用。

应变片的电阻值越大，允许的工作电压就大，传感器的输出电压也大，相应地应变片的尺寸也要增大，在条件许可的情况下，应尽量选用高阻值应变片。

2.绝缘电阻：要求>1010欧姆；3.应变片的灵敏系数（K ）金属应变丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性关系，用灵敏度系数KS 表示。

当金属丝做成应变片后，其电阻—应变特性，与金属单丝情况不同。

因此，须用实验方法对应变片的电阻—应变特性重新测定。

实验表明，金属应变片的电阻相对变化与应变ε在很宽的范围内均为线性关系。

即 RK R ε∆= RK R ε∆= 金属应变丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性关系，用灵敏度系数KS表示。

当金属丝做成应变片后，其电阻—应变特性，与金属单丝情况不同。

传感器及检测技术教案全第一章：传感器概述教学目标：1. 了解传感器的定义、分类和作用。

2. 掌握传感器的性能指标和选用原则。

3. 了解传感器在自动化系统中的应用。

教学内容：1. 传感器的定义和分类。

2. 传感器的性能指标：灵敏度、线性度、重复性、稳定性等。

3. 传感器的选用原则：根据测量需求、工作条件等选择合适的传感器。

4. 传感器在自动化系统中的应用案例。

教学方法：1. 讲授：讲解传感器的定义、分类和作用。

2. 案例分析：分析传感器在自动化系统中的应用案例。

作业与练习：1. 了解并总结常用传感器的性能指标。

2. 根据实际测量需求，选择合适的传感器。

第二章：电阻式传感器教学目标：1. 了解电阻式传感器的原理和特点。

2. 掌握电阻式传感器的应用和优缺点。

教学内容：1. 电阻式传感器的原理：电阻变化的原因、测量方法。

2. 电阻式传感器的特点：线性度好、响应速度快等。

3. 电阻式传感器的应用：力、压力、位移等测量。

4. 电阻式传感器的优缺点：精度高、抗干扰能力强等。

教学方法：1. 讲授：讲解电阻式传感器的原理和特点。

2. 实验演示：观察电阻式传感器的工作原理和应用。

作业与练习：1. 了解并总结电阻式传感器的应用领域。

2. 分析电阻式传感器的优缺点。

第三章：电容式传感器教学目标：1. 了解电容式传感器的原理和特点。

2. 掌握电容式传感器的应用和优缺点。

教学内容：1. 电容式传感器的原理：电容变化的原因、测量方法。

2. 电容式传感器的特点：适用于微小量测量、抗干扰能力强等。

3. 电容式传感器的应用：位移、湿度、液位等测量。

4. 电容式传感器的优缺点：精度高、响应速度快等。

教学方法：1. 讲授：讲解电容式传感器的原理和特点。

2. 实验演示：观察电容式传感器的工作原理和应用。

作业与练习：1. 了解并总结电容式传感器的应用领域。

2. 分析电容式传感器的优缺点。

第四章：霍尔传感器教学目标：1. 了解霍尔传感器的原理和特点。

传感器原理及应用教程专用学习教案一、教学内容本教案基于《传感器原理及应用》教材第3章“电阻式传感器”和第6章“光电传感器”，详细内容包括：1. 电阻式传感器的原理、类型及应用；2. 光电传感器的原理、类型、特性及应用实例。

二、教学目标1. 理解并掌握电阻式传感器和光电传感器的工作原理；2. 学习并了解不同类型的电阻式传感器和光电传感器的特点及应用；3. 培养学生的动手操作能力，学会使用传感器进行数据采集。

三、教学难点与重点1. 教学难点：传感器工作原理的理解，传感器类型及应用的选择；2. 教学重点：电阻式传感器和光电传感器的原理及其在实际应用中的使用。

四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、实验设备（电阻式传感器、光电传感器、数据采集卡等）；2. 学具：笔记本、实验报告、传感器模块。

五、教学过程1. 引入实践情景：介绍传感器在生活中的应用，如智能家居、工业生产等；2. 理论讲解：a. 电阻式传感器原理、类型及应用；b. 光电传感器原理、类型、特性及应用实例；3. 例题讲解：讲解传感器在实际应用中的计算和数据处理；4. 随堂练习：让学生针对所学内容进行计算和分析；5. 实验操作：a. 安装并调试电阻式传感器和光电传感器；b. 使用数据采集卡进行数据采集；c. 数据处理和分析；六、板书设计1. 电阻式传感器原理、类型及应用；2. 光电传感器原理、类型、特性及应用实例；3. 实验结果展示。

七、作业设计1. 作业题目：a. 简述电阻式传感器和光电传感器的工作原理；2. 答案：见附件。

八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：a. 探索其他类型的传感器原理及应用；b. 了解传感器在物联网、智能制造等领域的应用；c. 鼓励学生参加传感器相关的竞赛和实践活动，提高实际操作能力。

重点和难点解析：1. 教学难点：传感器工作原理的理解；2. 教学重点：电阻式传感器和光电传感器的原理及其在实际应用中的使用；3. 实验操作：安装并调试电阻式传感器和光电传感器；4. 作业设计：简述电阻式传感器和光电传感器的工作原理及列举应用。

第二章电阻式传感器自1856 年英国物理学家汤姆逊发现材料的电阻应变效应以来，在第二次世界大战期间制成了世界上第一片电阻应变式传感器，至今，它仍是测力与应变的主要传感器。

其测力范围小到肌肉纤维，约5× 10-5N，大到阿波罗登月火箭，维5×107N，精确度可达0.1%，好的可达0.01 ～0.005%，可有10 年以上的校准稳定性。

电阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换为传感元件中电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。

它具有结构简单、性能稳定、灵敏度较高等优点，在几何量和机械量的测量领域中应用广泛。

电阻式传感器，根据其传感元件的不同，可分为应变式传感器、压阻式传感器、电位器式传感器等。

第一节应变式传感器应变式传感器基本上是利用金属的电阻应变效应将被测量转换为电量输出的。

它有以下优点：（1）结构简单，使用方便，性能稳定、可靠，由于有保护覆盖层，可工作于各种恶劣环境；（2）易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；（3）灵敏度高，测量速度快，范围大、体积小、动态响应好，适合静态、动态测量，如变形可从弹性到塑性，由1～20%变化；分辨率可达1～2 微应变（μ ε ）；误差小于1%；（4）可以测量多种物理量。

因此，至今，它仍是测力与应变的主要传感器，广泛应用于测量应变力、压力、转矩、位移、加速度等。

其缺点是电阻会随温度变化，产生误差。

测量容器内部应变时无法粘贴，故难以测量。

一、工作原理（一）金属的电阻应变效应当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。

由电阻公式LR （2-1 ）S差分RLS Lr2（2-2）R LSLr式中， L ，r ，S ，ρ 分别为一根金属丝的长度、半径、截面积和电阻率。

由式 （2-2） 可见，金 属丝在受到外力 F 时，由于长度、截面积、电阻率均发生变化，因而电阻也会发生变化。

定义金属丝的纵向（轴向应变）为 l ；l横向（径向）应变为 T rr泊松比为 Tr l //lr 则式（ 2-2 ）可改写成R (1 2 )R（2-3）通常将单位应变引起的电阻值相对变化称为电阻丝的灵敏系数，其表达式为对金属丝而言， 由电阻率变化而引起的电阻变化值一般远小于因形变而引起的电阻值变 化，因此，一般有k 0 1 2通常金属丝的灵敏系数为 1.7 ～3.6 。

电阻应变式传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电阻应变式传感器的工作原理，掌握其构成及功能；2. 掌握电阻应变片的基本特性，了解其应用范围；3. 学会分析电阻应变式传感器在实际应用中的电路连接方式和数据处理方法。

技能目标：1. 能够正确使用万用表、示波器等工具进行电阻应变式传感器的测量；2. 学会设计简单的电阻应变式传感器电路，并进行调试；3. 能够运用所学知识解决实际问题，提高创新能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对传感器技术研究的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通协调能力；3. 使学生认识到电阻应变式传感器在工程领域的应用价值，提高社会责任感。

本课程针对高年级学生在电子技术领域的基础知识，结合电阻应变式传感器的特点，旨在提高学生理论联系实际的能力。

课程注重培养学生的动手操作能力、创新思维和实际应用能力，为后续相关专业课程的学习打下坚实基础。

通过本课程的学习，使学生能够在实际工程问题中运用电阻应变式传感器，为我国工程技术领域的发展贡献自己的力量。

二、教学内容1. 电阻应变式传感器原理- 电阻应变效应- 电阻应变片的结构与工作原理- 电阻应变片的特性曲线2. 电阻应变式传感器的构成与分类- 基本构成元件- 不同类型的电阻应变式传感器- 各类传感器的应用场景3. 电阻应变式传感器电路设计- 电路连接方式- 信号调理电路- 数据采集与处理4. 电阻应变式传感器应用实例- 力、压力、位移测量- 在工程领域的应用案例- 创新性应用探讨5. 实验教学- 电阻应变式传感器测量实验- 电路设计与调试- 实验报告撰写与交流教学内容依据课程目标进行科学性和系统性设计，以教材相关章节为基础，结合实际教学需求进行调整。

教学进度安排合理，确保学生在掌握理论知识的同时，能够充分锻炼实际操作能力。

通过以上教学内容的实施，使学生全面了解电阻应变式传感器及其在实际工程中的应用。

三、教学方法本课程采用多样化的教学方法，结合课本内容，旨在激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

《单元1 电阻应变式传感器》教案《单元2 电位器式传感器》教案课题单元2 电位器式传感器教学目的1、理解电位器式传感器的工作原理2、了解电位器式传感器的应用场合及应用案例教学重点电位器式传感器的工作原理、应用案例教学难点电位器式传感器的工作原理教学资源多媒体教学课件、电位器式传感器实物教学手段多媒体课堂教学、实物演示教学教学过程及教学内容教学方法引入单元2 电位器式传感器电位器式传感器具有结构简单、输出信号大、使用方便、价格低廉、测量位移范围适中、测量精度尚可、动态响应一般等特点，大量用于普通机械、注塑机等行程测量与控制中。

【图例】注塑机行程检测图示及动画【实物演示】电位器式传感器实物演示提纲挈领法图例展演法实物展演法概念分析一、电位器式传感器的工作原理【动画】电位器式传感器工作原理动画电位器式传感器是一种把机械的线位移和角位移输入量转换为与它成一定函数关系的电阻和电压输出的传感器。

推到可得：U0与x的非线性关系完全是由负载电阻RL的接入而引起的。

二、电位器式传感器的应用场合电位器式传感器常常应用在注塑机、压铸机、吹瓶机、制鞋机、木工机械、印刷机械、包装机械、纸品机械、机械手、飞机操舵、船舶操舵、IT设备等自动化控制领域。

一般此类传感器行程从10mm至2500mm。

根据使用场合电位器式传感器可分为：KTC型、KTF型、KPC型、KPM型、KTM型、KTR型和KFM型。

动画展演法图示推演法循序渐进法案例分析【应用案例1】电子油门控制系统【图示】电子油门控制系统主要由油门踏板、踏板电位器角位移传感器、ECU（电控单元）、数据总线、伺服电动机和节气门执行机构组成。

电子油门系统可以设置各种功能来改善驾驶的安全性、舒适案例教学法图示讲演法iO xmxxU U-11）（+=《单元3 热电阻传感器》教案4．各类热电阻【图示】小型铂热电阻；防爆型铂热电阻；汽车用水温传感器；可设定温度的温度控制箱。

二、热电阻的接线方式热电阻的引线主要有二线制、三线制和四线制三种接线方式。

电阻位移传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电阻位移传感器的工作原理，掌握影响电阻位移传感器精度的因素；2. 学生能掌握电阻位移传感器的电路连接方式，了解其在实际应用中的优势；3. 学生了解电阻位移传感器在工程测量、自动化控制等领域的应用。

技能目标：1. 学生能独立完成电阻位移传感器的组装与调试，提高动手实践能力；2. 学生能运用所学知识分析电阻位移传感器在实际应用中遇到的问题，并提出解决方案；3. 学生能运用相关软件对电阻位移传感器数据进行处理和分析，提高数据处理能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电阻位移传感器，培养对物理学科的兴趣和热情；2. 学生在小组合作中，学会沟通、协作，培养团队精神和集体荣誉感；3. 学生了解电阻位移传感器在科技创新和国家发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为物理学科选修课程，旨在帮助学生掌握电阻位移传感器的基本原理和应用，提高学生的实践能力和创新意识。

学生特点：学生具备一定的物理基础和动手能力，对新技术和新设备具有较强的兴趣。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生动手实践，培养学生的创新思维和问题解决能力。

教学过程中，注重激发学生的学习兴趣，引导他们自主探究和合作学习。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活和工作中，提高综合素养。

二、教学内容1. 电阻位移传感器原理- 电阻应变片原理- 电阻位移传感器结构及工作原理2. 影响电阻位移传感器精度的因素- 电阻应变片的温度特性- 电阻应变片的非线性特性- 电路噪声和干扰3. 电阻位移传感器的电路连接与应用- 电路连接方式- 电阻位移传感器在工程测量中的应用案例- 电阻位移传感器在自动化控制中的应用案例4. 电阻位移传感器的组装与调试- 组装方法与步骤- 调试技巧与注意事项5. 数据处理与分析- 数据采集方法- 数据处理与分析软件的使用6. 实践项目- 设计简单的电阻位移传感器应用电路- 实际测量与分析数据- 故障排查与解决方案设计教学内容安排与进度：第一课时：电阻位移传感器原理第二课时：影响电阻位移传感器精度的因素第三课时：电阻位移传感器的电路连接与应用第四课时：电阻位移传感器的组装与调试第五课时：数据处理与分析第六课时：实践项目本教学内容依据课程目标，结合教材内容进行选择和组织，保证教学内容的科学性和系统性。