传感器教案102电阻应变式压力检测

《压力传感器》教案压力传感器教案1. 教学目标- 了解压力传感器的基本概念和原理。

- 掌握常见的压力传感器的种类和应用领域。

- 学会使用压力传感器测量和监测压力。

2. 教学内容2.1 压力传感器的基本概念和原理- 压力传感器的定义和作用。

- 压力传感器的工作原理。

- 压力测量单位和常见的压力标准。

2.2 压力传感器的种类和应用领域- 压阻式传感器。

- 血压传感器。

- 力传感器。

- 应力传感器。

- 其他常见的压力传感器类型。

- 压力传感器在工业、医疗、环境监测等领域的应用。

2.3 压力传感器的测量和监测- 使用压力传感器测量压力的步骤和注意事项。

- 如何校准压力传感器以保证测量的准确性。

- 使用压力传感器进行压力监测的方法和技巧。

3. 教学方法- 讲授与演示相结合的教学方法。

- 利用多媒体设备展示压力传感器的原理和应用案例。

- 组织学生参与讨论和实验操作，加深理解和掌握。

4. 教学评价- 设计小组项目或实验任务，评估学生对压力传感器的理解和运用能力。

- 通过问答、测验等形式，检验学生对教学内容的掌握程度。

- 利用观察记录和学生反馈，评估教学效果，及时调整教学策略。

5. 教学资源- 多媒体设备及相关软件。

- 压力传感器及实验设备。

- 相关教材、资料和案例。

6. 教学时间安排本教案预计需要4个学时来完成。

7. 备注以上教案仅供参考，具体教学内容和方法可根据实际情况进行调整和适应。

教师应根据学生的实际情况，采用灵活多样的教学手段，提高教学质量和效果。

> 注意：此教案的内容是为了提供给教师参考，不可用于商业目的。

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。

(完整版)传感器与检测技术教案
课时授课计划
科目传感器与检测技术授课时数共页
课题：绪论
授课目的: 通过本节课的学习使学生了解传感器概念,组成,分类以及今后的发展趋势
授课重点：传感器的概念和组成
授课难点：对传感器概念的理解
教学类型：讲授教具与挂图：
复习提问：
引入新课：如果将人的大脑比作CPU,那么感觉器官便是敏感元件,大脑是转换元件，那么四肢根据大脑转换的信息去处理事件,就是一个完整的传感器的模型了。

今天我们来学习一个新的设备传感器。

讲授新课(附后）：
本课小结：通过本节课的学习，学生初步了解传感器的一般概念和组成.
作业布置：
改进措施：。

设计目的了解应变直流电桥的应用及电路的标定基本原理一应变片传感器电阻应变片压力传感器由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成1 应变片的工作原理电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。

当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化。

这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。

把4 个电阻应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。

一般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。

找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，就可以通过测量共模电压得到压力值。

电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。

金属导体的电阻值可用下式表示：R LS式中： ρ——金属导体的电阻率（Ω· m ） S ——导体的截面积（ m 2） L ——导体的长度（ m ）以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面 积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变， 假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻 值便会增大。

当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加， 电阻值则会减小。

只要测出加在电阻的变化 （通常是测量电阻两端的 电压），即可获得应变金属丝的应变情况。

2 全桥电路应变片将应变的变化转换成电阻相对变化Δ R/R ，要把电阻的变 化转换成电压或电流的变化， 才能用电测仪表进行测量。

这里使用全 桥电路，如下图所示。

采用四臂电桥， 如上图所示并设初始时 R 1 R 2 R 3 R4 R ，工作时 R 1 R 4 R 3R 2 R 时，输出为 RU o U i U iR四臂电桥的电压灵敏度为U U i二实验原理该试验就是应用了箔式应变片及其全桥测量电路，实验原理如图所示，本实验只做放大器输出V0 实验，通过对电路的标定使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）转化为压力纲（N）即成为一台原始测压力装置。

1第3章电阻应变式传感器3.1 工作原理3.2 应变片的种类、材料及粘贴3.3 电阻应变片的特性3.4 电阻应变片的测量电路3.5 应变式传感器的应用23.1 工作原理电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即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”。

如图3 -1所示，一根金属电阻丝，在其未受力时，原始电阻值为A lR ρ=（3-1）3式中：ρ——电阻丝的电阻率；l ——电阻丝的长度；A ——电阻丝的截面积。

伸长（书图3-2）PP.234当电阻丝受到拉力F 作用时，将伸长Δl ，横截面积相应减小ΔA ，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了d ρ，从而引起电阻值相对变化量为ρρd A dA l dl R dR +−=（3-2）式中：dl /l ——长度相对变化量，用应变ε表示为l dl =ε（3-3）A lR ρ=----轴向应变5d A /A ——圆形电阻丝的截面积相对变化量，设r 为电阻丝的半径，微分后可得d A =2πr d r ，则rdr A dA 2=（3-4）&轴向应变和径向应变的关系为:μεμ−=−=l dl r dr 式中, μ为电阻丝材料的泊松比，负号表示应变方向相反。

（3-5）泊松比泊松比：----横向变形系数6ρρμερρμεερρεμεμερρd d d r dr R dRl dlr drr drA dA l dl d A dA l dl R dR++=++=+−=−=−===+−=)21(22,2,7或（3-7）通常把单位应变能引起的电阻值变化称为电阻丝的灵敏系数。

其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化量，其表达式为ερρμεd R dRK ++==21（3-8）ερρμεd R dR++=)21(8灵敏系数K 受两个因素影响：一个是应变片受力后材料几何尺寸的变化，即1+2μ；另一个是应变片受力后材料的电阻率发生的变化，即（d ρ/ρ）/ε。

《压力传感器》教案教案主题：压力传感器的原理及应用教学目标：1.了解压力传感器的基本原理；2.掌握压力传感器的常见类型及其应用领域；3.了解压力传感器在实际工程中的应用。

教学准备：1.压力传感器的实物样本；2.计算机及投影仪。

教学步骤及内容：一、导入（5分钟）教师向学生介绍压力传感器在现代生活中的普遍应用，并与学生进行互动讨论。

二、理论知识讲解（25分钟）1.压力传感器的基本原理a.教师简要介绍压力传感器的工作原理，并展示实物样本供学生观看。

b.教师详细讲解压力传感器的原理，包括应变片式压力传感器、电容式压力传感器和压阻式压力传感器等。

c.教师通过示意图和实例演示，帮助学生理解不同类型传感器的工作原理。

2.常见类型及应用领域a.教师介绍并详细解释了压力传感器的常见类型，如绝对压力传感器、差分压力传感器和表面贴装压力传感器等。

b.教师列举压力传感器在工业自动化、医疗设备、汽车工业和环境监测等领域的应用，并解释其原理和作用。

三、案例分析及讨论（25分钟）教师提供若干压力传感器的实际应用案例，并引导学生分析其中的原理和技术要点。

随后，教师与学生进行讨论，探索更多的应用场景和解决方案。

四、实践操作（30分钟）1.教师组织学生进行压力传感器的实际测量实验，在实验过程中引导学生观察、记录和分析数据。

2.学生根据实验结果完成相关的数据处理和报告撰写。

五、作业布置（5分钟）要求学生根据所学内容，自主选择一个压力传感器的应用领域进行深入研究，并撰写一份小论文。

教学评价：1.通过对学生在实验中的表现、小论文的撰写和学习笔记的总结，评价学生对压力传感器原理及应用的掌握程度。

2.依据学生在讨论中展示的分析和解决问题的能力，评价其综合运用所学知识的能力。

教学延伸：教师可以邀请相关行业的专业人士来学校进行讲座，向学生介绍压力传感器在实际工程中的应用案例和最新技术发展动态，扩展学生的知识视野。