技术资料
《认识常见的传感器》教学设计
范文范例指导参考
第一章引言 ?教学要求 1．掌握传感器的基本概念。 2．掌握传感器的组成框图（p2，图1.1）。 3．掌握传感器的静态性能和动态性能。 4．了解传感器的课程性质和课程任务。 5．了解传感器的分类和发展趋势。 ?教学内容 1.1 传感器的发展和作用 了解。 1.2 什么是传感器 传感器定义：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路。 1.3 传感器的分类 1．根据被测物理量分类 速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。 2．按工作原理分类 应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。 3．按能量的传递方式分类 有源的和无源的传感器。 1.4 传感器的性能和评价 1.4.1 传感器的静态特性 传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性，称静态响应特性。通常用来描述静态特性的指标有：
测量范围、精度、灵敏度、稳定性、非线性度、重复性、灵敏阈和分辨力、迟滞。 ? 稳定性 传感器的稳定性，一是指传感器测量输出值在一段时间内的变化，即用所谓的稳定度表示；二是指在传感器外部环境和工作条件变化时而引起输出值的变化，即用影响量来表示。 ? 灵敏度 传感器灵敏度是表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。更确切地说，灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。用公式表示为： ? 灵敏阈与分辨力 灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。 对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小。对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪表指示数字值的最后一位数字所代表的值。 从物理含义看，灵敏度是广义的增益，而灵敏度阈则是死区或不灵敏度。 ? 迟滞 传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中——输入特性曲线不重合的程度称为迟滞。 ? 线性度 传感器的输出——输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比，称为该传感器的“非线性误差”或称“线性度”，也称“非线性度”。 1.4.2传感器的动态特性 动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。只要输入量是时间的函数，则其输出量必将是时间的函数。研究动态特性的标准输入形式有三种，即正弦、阶跃和线性，而经常使用的是前两种。 ? 零阶传感器动态特性指标
传感器及检测技术
项目一 传感器误差与特性分析 任务1 检测结果的数据整理 1.1.1 测量与测量方法 1.检测 2.测量方法 (1)电测法和非电测法 (2)直接测量和间接测量 (3)静态测量和动态测量 (4)接触性测量和非接触性测量 (5)模拟式测量和数字式测量 1.1.2 测量误差及其表示方法 测量误差：测量值与其真值之间的差值 例：某温度计的量程范围为0-500oC ，校验时该表的最大绝对误差为6oC ，试确定其精度等级？ 查表1.1，精度等级应定为1.5级 任务1： 现有0.5级的0~300oC 和1.0级0~100oC 的两个温度计，欲测量80oC 的温度，试问选用哪一个温度计好？为什么？在选用仪器时应考虑哪些方面？ 实施： 0.5级的0~300oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： ?? ? ? ? ???? ?引用误差示值（标称）相对误差实际相对误差相对误差绝对误差x γγ%.21%100500 6 %100=?= ??= m m m A x γ5 .1)0300(%5.0111=-?==?m m m A x γ
1.0级的0~100oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： 结论：选用1.0级的0~100oC 的温度计较好。选用仪器时，不能单纯追求精度，而是要兼顾精度和量程 1.1.3 测量误差的分类及来源 1.系统误差 2.随机误差 3.粗大误差（疏忽误差、过失误差) 4.缓变误差 任务2 传感器特性分析与传感器选用 1.2.1 传感器的组成及其分类 1.2.2 传感器的静态特性与指标 传感器的静态特性指标 1.精密度、准确度和精确度 2.稳定性 1 )0100(%.01222=-?==?m m m A x γ%25.1%10080 1 %10022=?= ??= x x m x γ?? ?动态特性 静态特性
第3节电话和传感器 ┃教学过程设计┃
二、进行新课。 (一)声信息与电信息。 1.提出问题：怎样把振动的声音信息转化成电流的信息呢？ 老师演示：把声音信息转换成电流信息。按教材第19页图8—5—2所示情景，组装好实验器材，然后让一个学生大声说话、唱歌。请同学们观察示波器上图形的变化情况。 现象：当对着线圈说话时，示波器上出现了与声音变化相对应的图形。 学生交流分析：根据电磁感应现象，当置于磁极附近的线圈在声音推动下做切割磁感线振动时，线圈中会产生与声音变化相应的感应电流。 2.学生分组交流并设计实验探究：把电流信息还原成声音信息。 学生按照教材第135页图8—3—3组装实验器材并进行实验，实验现象可以表明变化的电流可以转化为振动。 如果通过线圈的电流是由声音转化而成的，类似装置就可以把声音还原。 3.把上面的老师演示实验和同学们的探究实验组合起来，就设计出了电话的主要构造话筒和听筒。 学生活动：自学并交流电话的发展历史。 多媒体展示电话话筒和听筒的构造示意图。图8—3—1是话筒的结构。话筒中有能振动的膜片和随话音跳动的碳粒。人们对着话筒说话时，膜片便随着声音的高低而发生振动，从而压缩碳粒一紧一松，这样就把强度不同的声波变成了相应大小的电流。 图8—3—2是听筒的结构。听筒里有电磁铁和膜片，当对 方强弱不同的电信号传到听筒后，电磁铁便将电信号变成膜片 的强弱振动，把传输的声音还原出来。 电话听筒中的电磁铁的铁心不是用软铁，而是用永磁 铁铁制成，这主要是为了改善通话效果，保持声音不失真。因 为用永磁铁做铁心，在螺线管未通电时铁片也被磁性适中的永 磁铁所吸引，适当的弯曲。当螺线管内通过强弱变化的电流时， 电磁铁对铁片的吸引力就会发生忽大忽小的变化，铁片就振动 起来了，这要比用软铁做铁心效果好得多。 4.扬声器。 演示实验时注意说话的声 音一定要大。这个实验表明 莱斯的猜想的第一步“把人 的声音的振动转换成电流 的强弱而传送”可以实现。 那么如何把电流转换成声 音呢？
电磁感应定律应用 【学习目标】 1．了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。 2．了解感生电动势和动生电动势产生的原因。 3．能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。 【要点梳理】 知识点一、感生电动势和动生电动势 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同，一般分为两种：一种是磁场不变，导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势，这种电动势称作动生电动势，另外一种是导体不动，由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。 1．感应电场 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感应电场。 静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场的电场线是由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是封闭的，如图所示，如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势。 要点诠释：感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因，感应电场的方向也可以由楞次定律来判断。感应电流的方向与感应电场的方向相同。 2．感生电动势 （1）产生：磁场变化时会在空间激发电场，闭合导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。 （2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。 （3）感生电场方向判断：右手螺旋定则。 3、感生电动势的产生 由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势，感生电动势在电路中的作用就是充当电源，其电路是内电路，当它和外电路连接后就会对外电路供电。 变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场，导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流，或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力，对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为cos B E nS t ?θ?= ． 知识点二、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线时会产生感应电动势，该电动势产生的机理是什么呢？导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关？他是如何将其他形式的能转化为电能的？ 1、动生电动势
传感器与检测技术试卷及答案23657
1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按 一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。
传感器及应用教学大纲 一、课程说明 课程性质：专业核心课 课程描述： “传感器技术”是电子、机电与自动控制类专业的专业核心课，是必修课。通过本课程的学习，学生能了解传感器的基本概念、传感器的构成、传感器工作的有关定律、传感器的作用、传感器和现代检测技术发展的趋势。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。知识目标：掌握主要传感器的原理、特性，各种应用条件下传感器的选用原则和应用电路设计。 技能目标：独立分析、解决传感器方面问题的能力；利用网络、数据手册、厂商名录等获取和查阅传感器技术资料的能力。 素质目标：具有较强的专业素质，不断进行创新。 教学重点与难点： 课程重点：电阻式、电感式传感器的原理与应用，霍尔式传感器，电流、电压传感器。 课程难点：各种传感器的温度误差与补偿，电容式传感器的屏蔽技术，光纤传感器的原理。 适用专业：机电一体化、电气自动化专业 学时数：80学时 二、教学目的与内容 1 传感器技术基础（2学时） 教学目的与要求： 明确“传感器技术”在专业培养计划中的地位，课程的性质、任务和大体内容，传感器在现代生产、生活中的作用。了解检测技术与传感器的定义、组成、作用和分类，了解传感器的静、动态特性，掌握传感器常用的技术指标。 教学重点与难点： 教学重点：传感器的定义、组成和作用 教学难点：传感器的技术指标 教学内容： 1）传感器简介 （1）传感器的定义
（2）传感器的组成与作用 2）传感器的分类 （1）按工作原理分 （2）按被测量分 （3）按输出信号性质分 3）传感器的特性及主要技术指标 （1）静态特性和动态特性 （2）主要技术指标 2 电阻式传感器（6学时） 教学目的与要求： 理解电阻式传感器的组成和基本原理，了解电阻式传感器的常用类型。掌握应变片式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路。 教学重点与难点： 教学重点：电阻式传感器的组成和基本原理 教学难点：电阻应变片的工作原理 教学内容： 1）电位器式传感器（2学时） （1）电位器式传感器的基本工作原理 （2）电位器式传感器的输出特性 （3）电位器式传感器的特性 （4）电位器式位移传感器 2）应变式传感器（2学时） （1）电阻应变片的结构和工作原理 （2）电阻应变片的特性 （3）测量电路 （4）温度误差与补偿 3）压阻式传感器（2学时） （1）压阻效应 （2）结构与特性 （3）固态压阻传感器测量电路 （4）温度补偿 3 变磁阻式传感器（4学时） 教学目的与要求： 掌握三种变磁阻式传感器（电感式传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器）的基本结构和工作原理，了解上述传感器将非电量信号转换成电信号的过程，了解三种变磁阻式传感器的特点、
xx 职业技术学院 教案 xxxxxxxx学年第二学期 课程名称：传感与检测技术 授课教师： xxxxxx 课程所属系（部）：信息与工程系
课程名称: 传感与检测技术 授课班级： 10应用电子技术 实践课 总学时：52学时 学分：4 使用教材：宋雪臣主编《传感器与检测技术》人民邮电出版社20XX 年5月第1版 教学方法、手段：讲授、实训 考核方式：考试 主要参考书目： 俞志根主编《传感器与检测技术》科学出版社20XX年7月第1版 宋雪臣主编《传感器与检测技术》人民邮电出版社20XX年11月第1版 冯柏群祁和义主编《检测与传感技术》人民邮电出版社20XX 年4月第1版 赵玉刚主编《传感器基础》中国林业出版社北京大学出版社20XX年8月第1版
授课日期：20XX年2月15日第1、2节 标题：第1章传感器的基本知识 教学目的与要求： 掌握传感器的概念及组成，熟悉传感器的分类方法，了解传感器的命名方法，掌握传感器的一般特性。 授课时数：2学时 教学重点和难点： 教学重点：1、传感器的定义与组成。 教学难点：1、传感器的静态和动态特性。 教学内容及过程： 教学内容方法与手段时间分配 第一课时 第1章传感器的基本知识 1.1传感器的作用与地位 PPT 、讲授法 10分钟 世界是由物质组成的，各种事物都是物质的不同形态。人们为了从外界获得信息，必须借助于感觉器官。 人的“五官”——眼、耳、鼻、舌、皮肤分别具有视、听、嗅、味、触觉等直接感受周围事物变化的功能，人的大脑对“五官”感受到的信息进行加工、处理，从而调节人的行为活动。 人们在研究自然现象、规律以及生产活动中，有时需要对某一事物的存在与否作定性了解，有时需要进行大量的实验测量以确定对象的量值的确切数据，所以单靠人的自身感觉器官的功能是远远不够的，需要借助于某种仪器设备来完成，这种仪器设备就是传感器。传感器是人类“五官”的延伸，是信息采集系统的首要部件。 非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入的信号为电信号。 非电量需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。 传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集工具。采用传感器技术的非电量电测方法，就是目前应用最广泛的测量技术。 随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。
《3?电话和传感器》习题 一、选择题 1、下列说法正确的是（） A.传感器担负着信息采集的任务 B.干簧管是一种磁传感器 C.传感器不是电视摇控接收器的主要元件 0.传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具 2、利用半导体材料可制成哪些电子元件（） A.热敏电阻 B.光敏电阻 C.晶体管 D.标准电阻 3、下列说法正确的是（） A.应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力 B.电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件 C.应变片能把力学量----- 物体形变转换为电学量 ------ 电压 D.所有电子秤都应用了应变式力传感器 4、关于话筒，下列说法正确的是 A.无论动圈式话筒、电容式话筒、还是驻极体话筒，作用相同都将声波一一力学量转换成了电压（或电流）一一电学量 B.电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化 C.动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化 D.因为驻极体话筒价格便宜、灵敏度高，会场大都用驻极体话筒 二、填空题 5、热敏电阻，光敏电阻都是市半导体材料制成的，分别随着温度的升高、光线的增强，它们里面的自由电子数均________ ,故电阻均_______ .相反，随着温度的降低、光 度的减弱，电阻均________ . 三、简答题 6、生活中，经常用到用光控制电路的情况.例如路灯的控制开关，傍晚时等光暗到一 定程度，路灯会自动点亮，清晨时光亮到一定程度，路灯自动熄灭.下面是光敏电阻、
两个电源、带放大器（放大器内有电源，图中没有表示出來）的断电器和灯的示意图（见图.继电器的线圈A绕在软铁芯上，并且跟放大器的输出端C.d相连，A.b是放大器的作用是：当输入端回路中电流发生较小变化吋，输出端回路中电流发生较大的变化.当线圈A产生的磁场足够强时，就会克服弹簧K的弹力将衔铁c吸下，触头D断开、触头B 接通；当输入端冋路中电流变化较小时，线圈A产生的磁场不足以吸住衔铁C,则触头B 断开、触头D接通.连接实物图，使得光强时灯灭，光弱时灯亮.简要说明此电路的工作原理。
第9课《使用光敏传感器》教案 教学目标 1．知识目标：理解亮度传感器的功能，学会用亮度传感器获取亮度信息。学习使用变量百宝箱为传感器获取的信息设置存储变量 2．能力目标：学会亮度传感器的检测，学会使用条件循环控制模块、永远循环控制模块。学会使用条件判断模块。学会在仿真环境下设置光源。 3.情感目标：培养学生的逻辑判断能力，培养学生的耐心。 教学重点和难点 1．教学重点：理解传感器的功能，百宝箱设置变量的一般方法。 2．教学难点：理解传感器的功能，百宝箱设置变量的一般方法。 教学设计 本课是传感器学习的第一课，由于需要对传感器获取的信息进行判断，所以需要循环和条件判断知识的支持，由于本课包括存储传感器获得的信息需要通过百宝箱设置变量的操作，所以本课新的知识点比较多，教学难点也比较多。 本课通过传感器的检测引入“亮度检测”模块（传感器），通过亮度检测值的存储引入变量百宝箱，通过反复检测的需求引入“永远循环”控制模块。 通过“机器人追光”的活动要求，引入“条件循环”模块，即循环条件要满足“没有达到光源亮度”时循环的判断，若该条件不成立就退出循环。通过对左右亮度的比较判断，引入“条件判断”模块，即“左侧亮度小于或等于右侧亮度”时条件成立，机器人左转；否则机器人右转。 重点内容分析 （1）理解传感器的功能。传感器是机器人获取外界信息的装置，亮度传感器是学习的第一个传感器。 （2）理解循环控制中的永远循环是条件循环中循环条件永远成立时的特例。 （3）在对亮度变量设置时，要注意百宝箱设置变量的一般方法。 （4）传感器检测结果是通过“显示”模块显示的，其显示内容是传感器的检测值，所以要熟悉不同传感器的检测值的表达和意义。 教学补充 本课创作天地的参考程序与第10课中机器人绕月中的“入轨绕月”子程序类似。本课
传感器与检测技术 传感器与检测技术 第一章概述 传感器：是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 1.1 机电一体化系统常用传感器 1.1.1 传感器的组成 传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。 ①敏感元件：是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力、力矩转换为位移或应变输出）。 ②转换元件：是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻、电感、电容）及电流或电压等电信号。 ③基本转换电路：是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 大多数传感器为开环系统，也有带反馈的闭环系统。 1.1.2 传感器的分类 1．按被测量对象分类： （1）内部信息传感器：主要检测系统内部的位置、速度、力、力矩、温度以及异常变化。 （2）外部信息传感器：主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2．传感器按工作机理： （1）物性型传感器:利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的
（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。 （2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有 电感式传感器、电容式传感器、光栅式传感器）。 3．按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。 4. 按工作原理分类 可分为电阻式、电感式、电容式、光电式、磁电式、压电式、热电式、陀螺式、机械式、流体式。有利于传感器的设计和应用： 5. 按传感器能量源分类： （1）无源型：不需外加电源，而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转换型； （2）有源型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。电阻式包括光敏电阻、热敏电阻、湿敏电阻等形式。 6. 按输出信号的性质分类： （1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）； （2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性； （3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比，加上计数器可对输入量进行计数；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 ①开关型（二值型）：包括接触型（微动开关、行程开关、接触开关）、非接触型（光电开关、接近开关）； ②模拟型：包括电阻型（电位器、电阻应变片）、电压\电流型（热电偶、光电电池）、电容\电感型（电容、电感式位置传感器）； ③数字型：包括计数型（脉冲或方波信号+计数器）、代码型（回转编码器、礠尺）。
高中物理《传感器的应用实验》教案转载 一、教材分析 本节继第三节介绍四种传感器的应用实例之后，再进一步拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力以及动手能力，并通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 二、教学目标 1．知识目标： （1）、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。 （2）、知道晶体三极管的放大特性。 (3)、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。 2．能力目标： 通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 3．情感、态度和价值观目标： 培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的素质教育理念。 三、教学重点难点 重点：传感器的应用实例。 难点：由门电路控制的传感器的工作原理。 四、学情分析 我们的学生属于理解较差，动手能力不好，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。 五、教学方法 PPT课件，演示实验，讲授 六、课前准备 1．学生的学习准备：预习新课，初步把握实验原理及方法步骤。 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，课前准备好斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻等材料用具。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。 （二）情景导入、展示目标。 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？
学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器 这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。（三）合作探究、精讲点拨。 探究一：（！）普通二极管和发光二极管 1、二极管具有单向导电性 2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。 （2）晶体三极管 1、三极管具有电流放大作用。 2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。 3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。 （三）逻辑电路 逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门， 1．与逻辑 对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1. 2．或逻辑 对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0. 3.非门电路 对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。 4.斯密特电路： 斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。 探究点二：应用实例 1、光控开关 电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
!知识目标：掌握接近开关的基本工作原理，了解各种接近开关的环境特性及使用方法，掌握应用接近开 T丨关进行工业 技术检测的方法 教学■ 口h I能力目标：对不同接近开关进行敏感性检测，使用霍尔接近开关完成转动次数的测量。 目标！ i素质目标： ■ ■ ■ W ■?Fr??T??* 教学 重点 .■该学…t 难点i接近开关的基本工作原理 I ---一一 ^—--十一- ——一一-一-一一--- —一-- . - — - - _-一- --- 教学］理实一体千 輕丨实物讲解手段!小组讨论、协作 接近开关的应用 教学! 学时丨10 教学内容与教学过程设计 1理论学习〗 项目一开关量检测 任务一认识接近开关 一、霍尔效应型接近开关 1.霍尔效应 霍尔效应的产生是由于运动电荷在磁场作用下受到洛仑兹力作用的结果。把N型半导体薄片放在磁场中，通以固定方向的电流i图1-2霍尔效应 么半导体中的载流子（电子）将沿着与电流方向相反的方向运动。 如图1-2所示，i || （从a点至b点），那\ I讲解霍尔效应基i本原 理，及霍尔电 I动势。 2.霍尔元件 霍尔元件的结构简单，由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图1-3 所示。 图1-3 霍尔元件
—H ■ ——= H H H —H ■ ■ H H H H — H I 3.霍尔原件的性能参数 1）额定激励电流 2）灵敏度KH 3）输入电阻和输出电阻 4）不等位电动势和不等位电阻 5）寄生直流电动势 6）霍尔电动势温度系数 4.霍尔开关 霍尔开关是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，可把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 图1-6霍尔开关 5.霍尔传感器的应用 1）霍尔式位移传感器 霍尔元件具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点，有功功率及电能 参数的测量，也在位移测量中得到广泛应用。 1-7 霍尔式位移传感器的工作原理图 2）霍尔式转速传感器 图1-8所示的是几种不同结构的霍尔式转速传感器。 图1-8 几种霍尔式转速传感器的结构 3）霍尔计数装置 图1-9所示的是对钢球进行计数的工作示意图和电路图。当钢球通过霍尔开关传感器 时，传感器可输出峰值20 mV的脉冲电压，该电压经运算放大器（卩A741）放大后，驱动半导 蒞H尤 ｛牛 吐n惑坳强屢曲同的传黑 器 霜晦疋件 \ -Av 骷］罰腋的怖楞传想 器 雷耳朮件 At 畑铀构柑同的拉牌传感盟 1 了解霍尔传感器 I i的应用。 它不仅用于磁感应强度、 U) 2
第六章传感器 6． 4 传感器的应用实验 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解两个实验的基本原理。 2．通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。 （二）过程与方法通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。 （三）情感、态度与价值观 在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，科学态 培养良好的度。 ★教学重点 1．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。2．温度报警器的电路工作原理。 ★教学难点 光控电路和温度报警器电路的工作原理。 ★教学方法
实验法、观察法、讨论法。 ★教学工具 实验过程中用到的有关器材、元器件等，由实验室统一准备
★教学过程来源学科网ZXXK] （一）引入新课 师：随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器.传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量, 对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的. 这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。 （二）进行新课 实验1、光控开关 1 ?实验原理及知识准备 Y//十 LED 1 +5V 师：（投影）如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R i的 最大电阻为51 k Q , R2为330 k Q,试分析其工作原理. 生：白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y 输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值（1.6V）,输出端Y突然从高电 平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的. 师：要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R i的阻值调大些还是调小些？为什么？ 生：应该把R i的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如 1.6V，就需要R G的阻值达到更大，即天色更暗。。 师：用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？ 生：由于集成电路允许通过的电流较小，要用白 炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路. 师：（投影）如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D为动触点，E为静触 V ri . 'U Rg 低压控制电路
通用技术《认识传感器》课件及其教案 选修 选修1：电子控制技术 电子控制技术是一门运用电子电路实现信息或能量改变的技术。本模块提供了学习设计和制作电子控制系统的机会，以使学生接触和尝试解决更具有趣味、更富有价值的技术问题。 本模块由“传感器”“数字电路”“电磁继电器”和“电子控制系统及其应用”四个主题组成。前面三个主题分别阐述电子控制系统的三个组成部分，突出各个组成部分的作用。第四个主题是将前三个主题组合成一个控制系统，并通过应用性设计，对“技术与设计1”和“技术与设计2”内容进行应用、综合和拓展。 通过本模块的学习，学生应该了解电子控制电路的构成，知道数字电路的基础知识及其在电子控制技术中的应用；学会设计和安装电子控制电路，能运用系统的方法分析电子控制的过程和可能发生的故障，并用试验的方法进行优化，以提高解决实际技术问题的能力。 教学中应密切结合学生的生活经验和典型实例，把重点放在电子控制电路的实际运用和改进上，强调综合运用系统和控制的方法，分析和解决设计中遇到的问题。 (一) 传感器 【课程目标】 1．认识常见的传感器，能用多用电表检测传感器。 2．知道传感器的作用及其应用。 【学习要求】 1．能认识常见传感器的实物外形和电路符号。 2．能使用多用电表检测光敏传感器、热敏传感器等常见传感器。 3．知道传感器的作用和应用。 【教学建议】 1．在教学中，应尽量收集多种传感器实物，让学生从外形上认识常见的传感器。 2．在教学中，可通过人体的感觉器官与传感器的对应类比，引入并认识传感器的特性。 3．在传感器的应用案例教学中，可通过实地观察、调查、咨询、查阅产品说明书或有关的技术资料等多种方式，了解各种传感器在生活、生产、军事等方面的应用，分析它在电子控制系统中的作用。如：热敏传感器可以在自动电饭锅、冰箱等电器中用来控制温度。 (二) 数字电路 【课程目标】 1．通过比较数字信号和模拟信号，了解数字信号的特性，知道数字信号的优点。 2．知道数字信号中“1”和“0”的意义，了解数字电路是一种能够方便地处理“1”和“0”两种状态的电路。 3．了解晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用。 4．熟悉与门、或门和非门等三种基本逻辑门的电路符号及各自的逻辑关系，会填写它们的真值表，能画出波形图。 5．知道与非门、或非门的电路符号及各自的逻辑关系，会填写它们的真值表，能画出波形图。 6．知道常见的数字集成电路的类型，并能用数字集成电路安装简单的实用电路装置。 7．能够对数字电路进行简单的组合设计和制作，并进行试验。 【学习要求】 1．通过比较数字信号和模拟信号，了解数字信号的特性，知道数字信号中“1”和“0”
《传感器与检测技术》课程教学大纲 一、课程的性质、课程设置的目的及开课对象 本课程是机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）学生的重要专业课程。本课程设置的目的是通过对传感器的一般特性与分析方法，传感器的工作原理、特性及应用，检测系统的基本概念的学习，通过本课程的学习，使学生掌握检测系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的传感器，并能够对检测系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理。 开课对象：机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）本科生。 二、先修课程：高等数学、工程数学、电子技术、数字电子技术等。 三、教学方法与考核方式 1.教学方法：理论教学与实验教学相结合。 2.考核方式：闭卷考试。 四、学时分配 总学时48学时。其中：理论38学时，实验10学时 五、课程教学内容与学时 （一）传感器与检测技术概念 传感器的组成、分类及发展动向，技术的定义及应用。 重点：传感器与检测技术的目的和意义。 教学方法：课堂教学和现场认识教学相结合。 （二）传感器的特性 1.传感器的静态特性 2.传感器的动态特性及其响； 重点：传感器的静态特性与动态特性的性质。 难点：工艺计算与平面布置；微机联网控制系统。 广度：本章主要讲述传感器特性的基础知识。 深度：主要讲述传感器的特性，不涉及复杂的内容。 教学方法、手段：课堂教学、多媒体教学，强化实际操作。 （三）电阻式传感器 1.电位器式传感器的主要特性及其应用 2.应变片的工作原理 3.应变片式电阻传感器的主要特性及应用 重点：理解电位器式传感器、应变片式传感器的工作原理，掌握它们的性能特点，了解其常用结构形式及应用。 难点：线性与非线性电位器的测量原理，应变片式传感器的测量原理、温度误差及其补偿。
第二节传感器的应用 浙江省天台育青中学许智岳 一、教学目标： 1．知识与技能：认识常见的传感器，了解传感器的应用 能进行简单传感器应用电路的制作 能了解三极管的作用 2．过程与方法：通过实验结合从而了解红外传感器、光敏传感器、热敏传感器、湿敏等的一般应用，进一步总结出传感器生活生产等方面的应用 3．情感、态度与价值观: 激发学生的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高理论知识与实际相结合的综合实践能力。 学生分析：由于所教的学生对于控制及电子还是零接触零基础，所以本节课的安排也是从这点发出：首先从找传感器到认识传感器及其一些特性，再从符合学生思维的电路出发步步探索下去，最终能使学生理解传感器在生活生产等领域的应用，并能制作出简单的传感器应用模型。 二、教学重难点：能进行简单传感器应用电路的制作 能了解并应能用三极管 三、教学方法：讲述法、学生分组练习探究、教师演示等 四、教学过程： 引入：学生观看《偷天陷井》电影片段从中找出相关的传感器并能简单理解这种传感器在电影起到什么作用？ 新课过程： 活动一认一认：常见的传感器的认知 根据上节课上的内容与桌面上的传感器，同学们能认出哪些常见的传感器，电阻值是如何变化？ 我们认识了那么多传感器，那如何将它们应用到实际的生产生活或国防中去呢，比如电影中的情节是怎么实现的呢？ 教师展示电影出的红外线防盗，并讲解其工作原理，当红外线照射时其电阻较小电路被断路，当阻断时电阻变大电路导通（当然要么实现还要用到非常重要的电子原件，等会介绍）。当这模型除了防盗还有没有其它用处？
学生简单回答，教师小结，如课文P34页工业的的计数、检测空瓶，生活中自动门铃，商店自动门迎（会说你好欢迎光临）等等。同学们是不是也想做一做这电子控制呢，当然我们要一步步来。 活动二用一用： 首先我们就在要认识到：有些同学会把传感器当普通开关一样将之串入电路中就行了？如下图 他们的理由是，当无光照里光敏传感器电阻非常大相当于断路，LED是不会发光，发有光照里光敏传感器电阻变小电路就导通，LED是就发光。但实际实验时光敏电阻直接接入电路是无法实现的这又是什么呢？ 学生简单思考教师解释。 所以在实际应用时还要配上其它电子原件组成电路才能使用，常见的配合电子原件是三极管。 接下来我们就做一做根据下面的电路实验图操作并完成下面表格： 活动三扩一扩1：同学们能不能根据传感器的电阻变化特点与三极管b极受高低电频特点分析制作出:1、水位检测控制器2、热敏传感器控制LED或（或蜂鸣器）3、利用光敏二极管制作出电影里的演示模型功能。 电路图如下：
传感器的应用 一．教学设计思想 本节课是一节典型的实际应用课。目的是通过介绍几个日常生活中常见的实例，使学生了解传感器的实际应用，从而深刻体会物理知识是和生产、生活实际紧密相连的。 二．教学目标 （一）知识与技能 1．知道电子秤的结构及工作原理 2．知道话筒的工作原理 3．知道电熨斗的结构及工作原理 （二）过程与方法 通过观察和实验，让学生学习传感器在生活实际中的的应用 （三）情感态度与价值观 通过学习，使学生体会物理知识是和生产、生活实际紧密相连的 三．教学重点与难点 电子秤、话筒、电熨斗工作原理 四．教学资源 多媒体、日光灯启动器 五．教学过程 引入： 上节课我们已经了解了传感器的工作原理，传感器分为力传感器、声传感器、温度传感器、光传感器等。这节课及下节课我们了解这几类传感器的几个应用实例。传感器的一般应用模式是 新课： 一．力传感器的应用——电子秤 常用的一种力传感器是由金属梁和应变片组成的。应变片是一种敏感元件，现多用半导体材料制成。如下图，应变片发生形变时其电阻随之发生变化，在恒定电流下，应变片是把形变（几何量）转换为电压（电学量）的元件。
在梁的自由端施加力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小。F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。如果让应变片中通过的电流恒定，那么上面的应变片两端电压变大，下面应变片两端电压变小。传感器把这两个电压的差值输出，力F越大，输出的电压差值越大。 二．声传感器的应用——话筒 话筒类型很多，如：动圈式话筒、电容式话筒、驻极体话筒。 1．动圈式话筒：结构如右图。根据电磁感应的原理，膜片 在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生周期性变化的感 应电流。 2．电容式话筒：工作原理如右图。Q是绝缘支架，金 属膜片M和固定电极N形成一个电容器，M在声波作用 下振动，电容器的电容作周期性变化，电路中形成周期性变 化的电流，电阻R两端的电压也做相应的周期性变化。于 是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压。 特点：保真度比动圈式话筒好。 3．驻极体话筒：工作原理与电容式话筒相似。 演示如右图。话筒的输出端经过隔直流电容器接到示波 器。轻敲音叉使其靠近话筒，观察荧光屏上的波形，再对 着话筒说话，比较其余音叉波形的区别。 特点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，常用 在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上。 三．温度传感器的应用——电熨斗 演示如右图，常温下触点是分离的；温度升高，两种金属膨胀 性能不同，双金属片形状发生变化（如下图），使触点接触。把这个 启动器用作温控开关，可以控制小灯泡的亮和灭。
传感器与测试技术复习题及答案
传感器与测试技术习题及答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 4．某位移传感器，在输入量变化5 mm 时，输出电压变化为300 mV ，求其灵敏度。 5. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为： S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV 、S3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。 6．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？ 7、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。 8、 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？ 9、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm 2。试求 10、如图所示为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数 05.2=k ，未受应变时Ω=1201R ，当试件受力F 时，应变片承受平均应变4108-?=ε，求 （1）应变片电阻变化量1R ?和电阻相对变化量11/R R ?。 （2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥 输出电压是多少。
（a ） （b ） 图等强度梁测力系统 11、单臂电桥存在非线性误差，试说明解决方法。 12、某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t →∞时，输出为100mV;在t=5s 时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。 13. 交流电桥的平衡条件是什么？ 14．涡流的形成范围和渗透深度与哪些因素有关?被测体对涡流传感器的灵敏度有何影 响? 15．涡流式传感器的主要优点是什么? 16．电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？ 17．某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离)(3.00mm =δ，介质为空气。问： （1）如果极板间距离变化量)(1m μδ±=?，电容的变化量C ?是多少？ （2）如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在)(1m μδ±=?时，读数仪表的变化量为多少？ 18．寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。 19．简述电容式传感器的优缺点。 20．电容式传感器测量电路的作用是什么？ 21．简述正、逆压电效应。 22．压电材料的主要特性参数有哪些？