傳感器及應(yīng)用技術(shù)教案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 教 案學(xué) 期： 課程名稱： 傳感器及應(yīng)用 授課班級(jí)： 教 研 室： 自動(dòng)化教研室 任課教師： 授課章節(jié)緒 論授課形式講授授課時(shí)間第 1 周 周 5 （ 9 月 4 日） 第 3 至 4 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解工業(yè)檢測(cè)的定義和內(nèi)容；2、掌握檢測(cè)系統(tǒng)的框圖的繪制；能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)的框圖教學(xué)難點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)的組成補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用多媒體 教室教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入檢測(cè)的含義是多少？提問(wèn)2分鐘新 課檢測(cè)的定義：檢測(cè)（Detection）是利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將生產(chǎn)、科研、生活等各方面的有關(guān)信息通過(guò)檢查與測(cè)量

2、的方法賦予定性或定量結(jié)果的過(guò)程。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)：能夠自動(dòng)地完成整個(gè)檢測(cè)處理過(guò)程的技術(shù)稱為自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。二、工業(yè)檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容本課介紹非電量的檢測(cè)。三、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成（1）系統(tǒng)框圖：將系統(tǒng)中的主要功能或電路的名稱畫(huà)在方框內(nèi)，按信號(hào)的流程，將幾個(gè)方框用箭頭聯(lián)系起來(lái)，有時(shí)還可以在箭頭上方標(biāo)出信號(hào)的名稱。在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)、科技論文中，利用框圖可以較簡(jiǎn)明、清晰地說(shuō)明系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理。對(duì)具體的檢測(cè)系統(tǒng)或傳感器而言，必須將框圖中的各項(xiàng)內(nèi)容賦以具體的內(nèi)容。圖0-1 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖通過(guò)PPT，介紹方框圖的畫(huà)法：1洗衣機(jī)；2家用或中央空調(diào)；3電飯煲；4電冰箱5電視機(jī)的框圖舉例。PPT與實(shí)例相結(jié)合85分鐘新

3、 課（2）傳感器（Transducer） 指一個(gè)能將被測(cè)的非電量變換成電量的器件（演示教具，發(fā)散性課堂討論）。（3）信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理電路包括放大（或衰減）電路、濾波電路、隔離電路等。其中的放大電路的作用是把傳感器輸出的電量變成具有一定驅(qū)動(dòng)和傳輸能力的電壓、電流或頻率信號(hào)等，以推動(dòng)后級(jí)的顯示器、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（4）顯示器 目前常用的顯示器有四類：模擬顯示、數(shù)字顯示、圖象顯示及記錄儀等。模擬量是指連續(xù)變化量。模擬顯示是利用指針對(duì)標(biāo)尺的相對(duì)位置來(lái)表示讀數(shù)的，常見(jiàn)的有毫伏表、微安表、模擬光柱等。數(shù)字顯示目前多采用發(fā)光二極管（LED）和液晶（LCD）等，以數(shù)字的形式來(lái)顯示讀數(shù)。前者亮度高

4、、耐震動(dòng)、可適應(yīng)較寬的溫度范圍；后者耗電省、集成度高。目前還研制出了帶背光板的LCD，便于在夜間觀看LCD的內(nèi)容。圖像顯示是用CRT或點(diǎn)陣LCD來(lái)顯示讀數(shù)或被測(cè)參數(shù)的變化曲線、圖表或彩色圖等形式來(lái)反映整個(gè)生產(chǎn)線上的多組數(shù)據(jù)。記錄儀主要用來(lái)記錄被檢測(cè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，常用的記錄儀有筆式記錄儀、高速打印機(jī)、繪圖儀、數(shù)字存儲(chǔ)示波器、磁帶記錄儀、無(wú)紙記錄儀等。（5）數(shù)據(jù)處理裝置 數(shù)據(jù)處理裝置用來(lái)對(duì)測(cè)試所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、邏輯判斷、線性變換，對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果作頻譜分析（幅值譜分析、功率譜分析）、相關(guān)分析等，完成這些工作必須采用計(jì)算機(jī)技術(shù)。（6）執(zhí)行機(jī)構(gòu) 所謂執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常是指各種繼電器、電磁鐵、

5、電磁閥門、電磁調(diào)節(jié)閥、伺服電動(dòng)機(jī)等，它們?cè)陔娐分惺瞧鹜〝?、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)等作用的電器設(shè)備。許多檢測(cè)系統(tǒng)能輸出與被測(cè)量有關(guān)的電流或電壓信號(hào)，作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制信號(hào)，去驅(qū)動(dòng)這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)。四、科技資料的搜索方法解釋：網(wǎng)頁(yè)搜索界面，百度的“文檔搜索”的步驟1 “更多”“所有”“關(guān)鍵詞”，“谷歌”的網(wǎng)頁(yè)搜索，“知道搜索”，“學(xué)術(shù)搜索”步驟。知識(shí)拓展：無(wú)練習(xí)或訓(xùn)練上網(wǎng)查閱有關(guān)資料，按學(xué)生“序號(hào)”分組，簡(jiǎn)要寫(xiě)出以下電器的工作原理（約300字左右即可），并簡(jiǎn)要畫(huà)出其結(jié)構(gòu)及原理框圖。1洗衣機(jī)；2家用或中央空調(diào)；3電飯煲；4電冰箱；3分鐘課后小結(jié)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)調(diào)該課程的重要地位，更能讓學(xué)生有信心和熱情

6、去學(xué)習(xí)本門課程布置作業(yè)1.31分鐘授課章節(jié)檢測(cè)技術(shù)的基本概念授課形式講授授課時(shí)間第 2 周 周 2 （9月 8 日） 第 5 至 6 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解測(cè)量方法的分類；2、掌握測(cè)量誤差和數(shù)據(jù)處理；3、穩(wěn)定性及其糾正能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理教學(xué)難點(diǎn)傳感器的特性補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用多媒體 教室教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入測(cè)量過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生哪些誤差？提問(wèn)3分鐘新 課測(cè)量方法分類可分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量、直接測(cè)量和間接測(cè)量、模擬式測(cè)量和數(shù)字式測(cè)量、接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量、在線測(cè)量和離線測(cè)量。根據(jù)測(cè)量的具體手段來(lái)分，又可分為偏位式測(cè)量、零位式測(cè)量和微差式測(cè)

7、量測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理介紹：真值0、絕對(duì)誤差：=Ax0 （1-1）（1）示值（標(biāo)稱）相對(duì)誤差gx （1-3）（2）引用誤差gm （1-4）式（1-4）中，當(dāng)D取儀表的最大絕對(duì)誤差值Dm時(shí)，引用誤差常被用來(lái)確定儀表的準(zhǔn)確度（Degree of Accuracy）等級(jí)S，即 （1-5）我國(guó)的模擬儀表有下列七種等級(jí)，準(zhǔn)確度等級(jí)的數(shù)值越小，儀表的就越昂貴。表1-1 儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)和基本誤差PPT、講練結(jié)合與實(shí)例相結(jié)合80分鐘新 課例1-2 現(xiàn)有準(zhǔn)確度為0.5級(jí)的0300的和準(zhǔn)確度為1.0級(jí)的0100的兩個(gè)溫度計(jì)，要測(cè)量80的溫度，試問(wèn)采用哪一個(gè)溫度計(jì)好？解 計(jì)算用0.5級(jí)表以及1.0級(jí)表測(cè)量時(shí)，可能出

8、現(xiàn)的最大示值相對(duì)誤差分別為1.88%和1.25%。計(jì)算結(jié)果表明，用1.0級(jí)表比用0.5 級(jí)表的示值相對(duì)誤差的絕對(duì)值反而小，所以更合適。由上例得到的結(jié)論：在選用儀表時(shí)應(yīng)兼顧準(zhǔn)確度等級(jí)和量程，通常希望示值落在儀表滿度值的2/3以上。（二）測(cè)量誤差的分類（1）粗大誤差：明顯偏離真值的誤差稱為粗大誤差。當(dāng)發(fā)現(xiàn)粗大誤差時(shí)，應(yīng)予以剔除。（2）系統(tǒng)誤差：凡誤差的數(shù)值固定或按一定規(guī)律變化者，均屬于系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差是有規(guī)律性的，因此可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法或引入修正值的方法計(jì)算修正，也可以重新調(diào)整測(cè)量?jī)x表的有關(guān)部件使系統(tǒng)誤差盡量減小。（3）隨機(jī)誤差：在同一條件下，多次測(cè)量同一被測(cè)量，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)量值時(shí)大時(shí)小，誤差的

9、絕對(duì)值及正、負(fù)以不可預(yù)見(jiàn)的方式變化，該誤差稱為隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差反映了測(cè)量值離散性的大小。引起隨機(jī)誤差的因素稱為隨機(jī)效應(yīng)。隨機(jī)誤差是測(cè)量過(guò)程中許多獨(dú)立的、微小的、偶然的因素引起的綜合結(jié)果。存在有隨機(jī)誤差的測(cè)量結(jié)果中，雖然單個(gè)測(cè)量值誤差的出現(xiàn)是隨機(jī)的，多數(shù)隨機(jī)誤差都服從正態(tài)分布規(guī)律。就誤差的整體而言，服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。因此可以通過(guò)增加測(cè)量次數(shù)，利用概率論的一些理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)的一些方法，可以掌握看似毫無(wú)規(guī)律的隨機(jī)誤差的分布特性，并進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理。（課堂上，以下面的例題代替繁雜的計(jì)算）。知識(shí)拓展：有小數(shù)字的四則運(yùn)算6分鐘練習(xí)或訓(xùn)練無(wú)課后小結(jié)學(xué)生理論計(jì)算能力不可輕視，要提高，多訓(xùn)練，要強(qiáng)化

10、布置作業(yè)一、1.9二、上網(wǎng)查閱某一儀表的資料（類型不限，獨(dú)立完成，雷同無(wú)分?jǐn)?shù)?。?，寫(xiě)出它的分類、型號(hào)、性能指標(biāo)，畫(huà)出其中一種外形圖。1分鐘授課章節(jié)第二章 電阻傳感器授課形式講授授課時(shí)間第 2 周 周 5 （ 9 月 11 日） 第 3 至 4 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解應(yīng)變效應(yīng)；2、掌握電橋調(diào)零的方法；3、掌握應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用。能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)電橋的調(diào)零教學(xué)難點(diǎn)電橋電路補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用多媒體 教室教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入健康稱的工作原理是多少？提問(wèn)3分鐘新 課一、工作原理應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化。電阻應(yīng)

11、變片的靈敏度：實(shí)驗(yàn)證明，電阻絲或半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量DR R與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變ex的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的，即 （2-1）二、應(yīng)變片的種類結(jié)構(gòu)應(yīng)變片的分類：金屬應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類。前者可分成金屬絲式、箔式、薄膜式三種。金屬絲式應(yīng)變片價(jià)格便宜，多用于要求不高的應(yīng)變、應(yīng)力的大批量、一次性試驗(yàn)。箔式應(yīng)變片的一致性較好，適合于大批量生產(chǎn)，目前廣泛用于各種應(yīng)變式傳感器的制造中。PPT與實(shí)物、圖片、視頻原理演示80分鐘新 課電橋平衡的條件：為了使電橋在測(cè)量前的輸出電壓為零，應(yīng)該選擇四個(gè)橋臂電阻，使R1R3=R2R4或R1/R2=R4/R3。應(yīng)變電橋的三種不同的工作方式：?jiǎn)伪郯霕蚬ぷ鞣?/p>

12、式：R1為應(yīng)變片，R2、R3、R4為固定電阻，DR2DR4均為零。雙臂半橋工作方式：R1、R2為應(yīng)變片，R3、R4為固定電阻，DR3=DR4=0。全橋工作方式：電橋的四個(gè)橋臂都為應(yīng)變片。電橋的輸出電壓估算： （2-5）從公式2-5得到的結(jié)論：上述三種工作方式比較：全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。溫漂補(bǔ)償：采用雙臂半橋或全橋能實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償?shù)墓δ?。?dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，橋臂上的應(yīng)變片溫度同時(shí)升高，溫度引起的電阻值漂移數(shù)值一致，代入式（2-5），可以相互抵消，所以這兩種橋路具有溫度自補(bǔ)償功能。電橋的調(diào)零：調(diào)零的必要性：實(shí)際使用中，R1、R2、R3、R4不可能嚴(yán)格成比例關(guān)

13、系，所以即使在未受力時(shí)，橋路的輸出也不一定能嚴(yán)格為零，因此必須設(shè)置調(diào)零電路。調(diào)零電路：如圖2-4b所示。調(diào)節(jié)RP，最終可以使R1與（RPR5）、R2與（RPR5）的并聯(lián)結(jié)果之比R1/R2等于R4/R3，電橋趨于平衡，Uo被預(yù)調(diào)到零位。知識(shí)拓展：無(wú)練習(xí)或訓(xùn)練討論：電橋中R 5的作用：用于減小調(diào)節(jié)范圍的限流電阻。討論7分鐘課后小結(jié)學(xué)生涉及到理論就無(wú)精打采，遇到實(shí)際應(yīng)用精神飽滿，要輕理論重實(shí)際了！布置作業(yè)無(wú)授課章節(jié)第二章 電阻傳感器授課形式講授授課時(shí)間第 4 周 周 5 （ 9月22日） 第 3 至 4 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解熱電阻傳感器的工作原理；2、掌握儀表的標(biāo)定方法；3、掌握三線制儀表的

14、概念；4、了解熱電阻電橋差動(dòng)放大器的設(shè)計(jì)。能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)儀表的標(biāo)定教學(xué)難點(diǎn)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)及計(jì)算補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用多媒體 教室教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入演示并提問(wèn)：（1）用打火機(jī)燒一只小型Pt100的端部（或一段電阻絲），用數(shù)字歐姆表觀察其阻值變化趨勢(shì)，請(qǐng)同學(xué)回答是正溫度特性還是負(fù)溫度特性？ A.關(guān)燈瞬間；B.開(kāi)燈瞬間；C.正常工作半小時(shí)后。為什么？提問(wèn)5分鐘新 課熱電阻的主要技術(shù)性能指標(biāo)比較：表2-2 熱電阻的主要技術(shù)性能材料鉑（WZP）銅（WZC）使用溫度范圍/-200+960-50+150電阻率/（Wm10-6）0.0980.1060.0170100間電阻溫度系

15、數(shù)a（平均值）/-10.003850.00428化學(xué)穩(wěn)定性在氧化性介質(zhì)中較穩(wěn)定，不能在還原性介質(zhì)中使用，尤其在高溫情況下超過(guò)100易氧化特性特性近于線性、性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高線性較好、價(jià)格低廉、體積大應(yīng)用適于較高溫度的測(cè)量，可作標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫裝置適于測(cè)量低溫、無(wú)水分、無(wú)腐蝕性介質(zhì)的溫度課堂提問(wèn)：分析表2-2，相同阻值的銅熱電阻和鉑熱電阻的外形比較，_的體積較大？為什么？ITS-90標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用鉑熱電阻在0時(shí)的阻值R0值有25、100等，分度號(hào)分別用Pt25、Pt100等表示。薄膜型鉑熱電阻有100、1000等數(shù)種。 熱電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系可用下面的一般表達(dá)式表示：R t =R0（

16、1+At+Bt 2+C t 3+D t 4） 提問(wèn)、PPT、討論相結(jié)合75分鐘新 課課堂提問(wèn) （1）若為理想線性型熱電阻，則表達(dá)式應(yīng)為：R t =_熱電阻分度表：熱電阻的阻值Rt與t之間并不完全呈線性關(guān)系。因此必須每隔一度測(cè)出鉑熱電阻和銅熱電阻在規(guī)定的測(cè)溫范圍內(nèi)的Rt與t之間的對(duì)應(yīng)電阻值，并列成表格，如附錄C。（請(qǐng)同學(xué)翻到P343）課堂提問(wèn) （1）為什么Cu50的分度表格數(shù)比Pt的分度表少很多？（2）查附錄C，鉑熱電阻在0時(shí)的阻值為_(kāi)，與型號(hào)有何關(guān)系？100時(shí)的阻值為_(kāi)，200時(shí)的阻值為_(kāi)，說(shuō)明該P(yáng)t100是否線性？在理想線性的情況下，200時(shí)的阻值應(yīng)為_(kāi)。二、熱敏電阻 1.熱敏電阻的類型及特

17、性熱敏電阻（Thermistor）按其溫度系數(shù)可分為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）和正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）兩大類。正溫度系數(shù)：電阻的變化趨勢(shì)與溫度的變化趨勢(shì)相同。負(fù)溫度系數(shù)：當(dāng)溫度上升時(shí)，電阻值反而下降。NTC的電阻值與溫度之間的負(fù)指數(shù)關(guān)系：圖2-15中的曲線2，關(guān)系式為：RT =R0 （2-13）式中 RT NTC在熱力學(xué)溫度為T時(shí)的電阻值； R0 NTC在熱力學(xué)溫度為T0時(shí)的電阻值，T0設(shè)定在298K（25）； B NTC的溫度常數(shù)。課堂提問(wèn) （1）為什么公式2-13中的溫度以T表示，而不以t表示？設(shè)某電阻傳感器的溫度特性方程為RT =R0lg（1T），請(qǐng)畫(huà)出特性曲線，并與圖2-15中

18、的曲線2比較它們的靈敏度變化趨勢(shì)。知識(shí)拓展：通常情況下，超期使用的220V家用電燈泡是在_燒毀？3分鐘練習(xí)或訓(xùn)練1、應(yīng)變片測(cè)力的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)將一片如表2-1所示的PZ-120型應(yīng)變片粘貼在承重受壓鋼柱的表面，并接入由另外3個(gè)120固定電阻組成的不平衡電橋。由于該應(yīng)變片的電阻變化量較小，電橋的輸出電壓為毫伏數(shù)量級(jí)，因此必須由一個(gè)放大器A1給予放大。7分鐘課后小結(jié)提問(wèn)可以使學(xué)生集中精力，集中精力學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率布置作業(yè)2.2授課章節(jié)第三章 電感傳感器授課形式講授授課時(shí)間第 6 周 周 5 （ 10 月 11 日） 第 3 至 4 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解電感傳感器的工作原理；2、掌握電流輸出

19、型儀表的概念；能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)電流輸出型儀表的計(jì)算教學(xué)難點(diǎn)二線制儀表的原理、應(yīng)用補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用多媒體 教室教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入除了電阻傳感器，還有哪些傳感器？提問(wèn)5分鐘新 課演示：做以下的實(shí)驗(yàn)：將一只380V交流接觸器線圈與交流毫安表串聯(lián)后，接到機(jī)床用控制變壓器的36V交流電壓源上，如圖4-1所示。這時(shí)毫安表的示值約為幾十毫安。用手慢慢將接觸器的活動(dòng)鐵心（稱為銜鐵）往下按，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)毫安表的讀數(shù)逐漸減小。當(dāng)銜鐵與固定鐵心之間的氣隙等于零時(shí)，毫安表的讀數(shù)只剩下十幾毫安。圖3-1 線圈鐵心的氣隙與電感量及電流的關(guān)系實(shí)驗(yàn)1固定鐵心 2氣隙 3線圈 4銜鐵 5彈簧

20、 6磁力線 7絕緣外殼 由電工知識(shí)可知，忽略線圈的直流電阻時(shí)，流過(guò)線圈的交流電流為當(dāng)鐵心的氣隙較大時(shí)，磁路的磁阻Rm也較大，線圈的電感量L和感抗XL較小，所以電流I較大。當(dāng)鐵心閉合時(shí)，磁阻變小、電感變大，電流減小。我們可以利用本例中自感量隨氣隙而改變的原理來(lái)制作測(cè)量位移的自感式傳感器。演示、PPT、提問(wèn)相結(jié)合80分鐘新 課二、變截面式電感傳感器分析式（3-1），理論上電感量L與氣隙截面積A是_（線性/非線性）關(guān)系。，靈敏度為_(kāi)。三、螺線管式電感傳感器單線圈螺線管式電感傳感器，當(dāng)銜鐵工作在螺線管的中部時(shí)，可以認(rèn)為線圈內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度是均勻的，此時(shí)線圈電感量L與銜鐵插入深度l大致成正比。特點(diǎn)與應(yīng)用范圍：

21、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，但靈敏度稍低，適用于測(cè)量稍大一點(diǎn)的位移。四、差動(dòng)電感傳感器上述三種電感傳感器的缺點(diǎn)：由于線圈中通有交流勵(lì)磁電流，因而銜鐵始終承受電磁吸力，會(huì)引起振動(dòng)及附加誤差，而且非線性誤差較大；另外，外界的干擾如電源電壓頻率的變化，溫度的變化都使輸出產(chǎn)生誤差。知識(shí)拓展：無(wú)練習(xí)或訓(xùn)練討論：生活中還有哪些具體應(yīng)用實(shí)例？5分鐘課后小結(jié)討論時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制，較少不必要的時(shí)間浪費(fèi)布置作業(yè)無(wú)授課章節(jié)第三章 電感傳感器2授課形式講授授課時(shí)間第 7 周 周 5 （ 10月16日） 第 3 至 4 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解電感傳感器的應(yīng)用；2、掌握電流/電壓轉(zhuǎn)換電路及計(jì)算；能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)

22、用教學(xué)難點(diǎn)設(shè)計(jì)補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用多媒體 教室教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入電感傳感器都在哪些領(lǐng)域有應(yīng)用？提問(wèn)3分鐘新 課一、位移測(cè)量測(cè)量時(shí)紅寶石（或鎢鋼）測(cè)端接觸被測(cè)物，被測(cè)物尺寸的微小變化使銜鐵在差動(dòng)線圈中產(chǎn)生位移，造成差動(dòng)線圈電感量的變化，此電感變化通過(guò)電纜接到交流電橋，電橋的輸出電壓反映了被測(cè)體尺寸的變化。測(cè)微儀器的最小量程為3m。二、電感式不圓度計(jì)電感測(cè)頭圍繞工件緩慢旋轉(zhuǎn)，也可以是測(cè)頭固定不動(dòng)，工件繞軸心旋轉(zhuǎn)。耐磨測(cè)端（多為鎢鋼或紅寶石）與工件接觸。信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后給出圖3-13b所示圖形。該圖形按一定的比例放大工件的不圓度，以便用戶分析測(cè)量結(jié)果。PPT、提問(wèn)、演示和工程

23、設(shè)計(jì)相結(jié)合80分鐘新 課第四節(jié) 工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)例電感傳感器在軸承滾柱直徑分選中的應(yīng)用學(xué)習(xí)的目的：通過(guò)本實(shí)例的學(xué)習(xí)，初步了解測(cè)量系統(tǒng)的調(diào)零、調(diào)滿度和機(jī)械位置細(xì)調(diào)等過(guò)程。本案例可用于其他帶有機(jī)械結(jié)構(gòu)的技改項(xiàng)目。一、課題要求及主要技術(shù)指標(biāo)滾柱的標(biāo)稱直徑為10.000mm，允許公差范圍為3m。在公差范圍內(nèi)，滾柱的直徑從9.997mm至10.003mm，分為AG共7個(gè)等級(jí)，滾柱直徑測(cè)量的絕對(duì)誤差應(yīng)小于0.5m。二、設(shè)計(jì)方案及步驟（一）機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1測(cè)微器的選擇由于被測(cè)滾柱的公差變化范圍只有6m，傳感器所需要的行程較短，所以可以選擇線圈骨架較短、直徑較小的型號(hào)。2滾柱的推動(dòng)與定位采用“振動(dòng)料斗”。氣缸的

24、活塞在高壓氣體的推動(dòng)下，將滾柱快速推至電感測(cè)微器的測(cè)標(biāo)下方的限位擋板位置。使用“鎢鋼測(cè)頭”延長(zhǎng)測(cè)端的使用壽命。3氣缸的控制什么是氣缸：引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。知識(shí)拓展：應(yīng)用設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法練習(xí)或訓(xùn)練討論：電感式傳感器都哪些用途，簡(jiǎn)單描述其工作過(guò)程7分鐘課后小結(jié)布置作業(yè)3.3授課章節(jié)第五章 電容傳感器的原理及應(yīng)用授課形式講授授課時(shí)間第 8 周 周 2 （10 月 20 日） 第 5 至 6 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解電容傳感器的工作原理；2、掌握電容傳感器的應(yīng)用；3、了解電容接近開(kāi)關(guān)的原理及應(yīng)用；4、了解流量的測(cè)量方法。能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)電容傳感器的應(yīng)用教學(xué)難

25、點(diǎn)流量的測(cè)量補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用多媒體 教室教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入哪位同學(xué)可以說(shuō)說(shuō)電容傳感器都在哪些地方使用過(guò)？提問(wèn)4分鐘新 課第一節(jié) 電容傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)形式平板電容器的電容量為 (5-1)式中 A兩極板相互遮蓋的有效面積； d兩極板間的距離，也稱為極距； 兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù)； r兩極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)； 0真空的介電常數(shù)，0=8.8510-12 (F/m)。分析式（5-1）得出結(jié)論：在A、d、三個(gè)參量中，改變其中任意一個(gè)量，均可使電容量C改變。也就是說(shuō)，電容量C是A、d、的函數(shù)，固定三個(gè)參量中的兩個(gè)，可以做成三種類型的電容傳感器：變面積式、變極距式、變介電常

26、數(shù)式。 一、變面積式動(dòng)極板1可以左右移動(dòng)，稱為動(dòng)極板；極板2固定不動(dòng)稱為定極板。根據(jù)式（51）可知，變面積式電容傳感器的輸出特性是線性的，多用于檢測(cè)直線位移、角位移、尺寸等參量。PPT、提問(wèn)、演示、圖例、動(dòng)畫(huà)相結(jié)合80分鐘新 課電容傳感器的應(yīng)用圖5-5所示的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)就可以用于測(cè)量紙張含水量、塑料薄膜的厚度等。而圖5-2b所示的傳感器就可以用于測(cè)量工件的尺寸，圖5-2c可以用于測(cè)量機(jī)械臂的角位移?？梢岳脴O距變化的原理，測(cè)量振動(dòng)、壓力；利用相對(duì)面積變化的原理，可以精確地測(cè)量角位移和直線位移，構(gòu)成電子千分尺；利用介電常數(shù)變化的原理，可以測(cè)量空氣相對(duì)濕度、液位、物位等。分析：電容加速度傳感器、濕敏電

27、容。重點(diǎn)分析：電容式油量表1、當(dāng)油箱中無(wú)油時(shí)，電容傳感器的電容量Cx =Cx 0，調(diào)節(jié)匹配電容使C0=Cx 0，R4=R3；并使調(diào)零電位器RP的滑動(dòng)臂位于0點(diǎn)，即RP的電阻值為0。此時(shí)，電橋滿足Cx /C0=R4 /R3的平衡條件，電橋輸出為零，伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，油量表指針偏轉(zhuǎn)角 =0。1油箱 2圓柱形電容器 3伺服電動(dòng)機(jī) 4減速箱 5油量表知識(shí)拓展：無(wú)練習(xí)或訓(xùn)練討論：超市防盜檢測(cè)門的工作過(guò)程6分鐘課后小結(jié)布置作業(yè)無(wú)授課章節(jié)第七章 超聲波傳感器的原理及應(yīng)用授課形式講授授課時(shí)間第 8 周 周 5 （10 月23日） 第 3 至 4 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解超聲波的物理基礎(chǔ)；2、掌握縱波探傷的

28、計(jì)算；3了解無(wú)損探傷的原理。能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)無(wú)損探傷教學(xué)難點(diǎn)超聲波傳感器的應(yīng)用補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用多媒體 教室教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入試問(wèn)超聲波的含義及用途提問(wèn)5分鐘新 課第一節(jié) 超聲波物理基礎(chǔ)一、聲波的本質(zhì)和分類聲波是一種機(jī)械波。1可聞聲波：振動(dòng)頻率在20Hz20kHz的范圍內(nèi)，可為人耳所感覺(jué)2次聲波：振動(dòng)頻率在20Hz以下人耳無(wú)法感知，但許多動(dòng)物卻能感受到。比如地震發(fā)生前的次聲波就會(huì)引起許多動(dòng)物的異常反應(yīng)。3超聲波：振動(dòng)頻率高于20kHz的機(jī)械振動(dòng)波超聲波的特點(diǎn)：指向性好，能量集中，穿透本領(lǐng)大，在遇到兩種介質(zhì)的分界面（例如鋼板與空氣的交界面）時(shí)，能產(chǎn)生明顯的反射

29、和折射現(xiàn)象，這一現(xiàn)象類似于光波。超聲波的特性與頻率的關(guān)系：頻率越高，其聲場(chǎng)指向性就愈好，與光波的反射、折散特性就越接近。二、 超聲波的傳播方式超聲波的傳播波型主要可分為縱波、橫波、表面波等幾種。三、聲速、波長(zhǎng)與指向性（1）聲速 聲波的傳播速度取決于介質(zhì)的彈性系數(shù)、介質(zhì)的密度以及聲阻抗。幾種常用材料的聲速與密度、聲阻抗的關(guān)系如表7-1所示。PPT、生活實(shí)例、提問(wèn)、討論80分鐘新 課第二節(jié) 超聲波換能器及耦合技術(shù)超聲波換能器有時(shí)又稱超聲波探頭。超聲波換能器的工作原理有壓電式、磁致伸縮式、電磁式等數(shù)種，在檢測(cè)技術(shù)中主要采用壓電式。由于其結(jié)構(gòu)不同，換能器又分為直探頭、斜探頭、雙探頭、表面波探頭、聚焦探

30、頭、沖水探頭、水浸探頭、空氣傳導(dǎo)探頭以及其他專用探頭等，超聲波探頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖7-5所示。圖7-5 超聲波探頭結(jié)構(gòu)示意圖a）單晶直探頭 b）雙晶直探頭 c）斜探頭1接插件 2外殼 3阻尼吸收塊 4引線 5壓電晶體 6保護(hù)膜7隔離層 8延遲塊 9有機(jī)玻璃斜楔塊 10試件 11耦合劑 一、以固體為傳導(dǎo)介質(zhì)的超聲探頭（1）單晶直探頭 分析發(fā)射和接收過(guò)程：發(fā)射超聲波時(shí)，將500V以上的高壓電脈沖加到壓電晶片上，利用逆壓電效應(yīng)，使晶片發(fā)射出一束頻率落在超聲范圍內(nèi)、持續(xù)時(shí)間很短的超聲振動(dòng)波。超聲波到達(dá)被測(cè)物底部后，超聲波的絕大部分能量被底部界面所反射。反射波經(jīng)過(guò)一短暫的傳播時(shí)間回到壓電晶片。利用壓電效應(yīng)

31、，晶片將機(jī)械振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成同頻率的交變電荷和電壓。由于衰減等原因，該電壓通常只有幾十毫伏，還要加以放大，才能在顯示器上顯示出該脈沖的波形和幅值。結(jié)論：超聲波的發(fā)射和接收雖然均是利用同一塊晶片，但時(shí)間上有先后之分，所以單晶直探頭是處于分時(shí)工作狀態(tài)，必須用電子開(kāi)關(guān)來(lái)切換這兩種不同的狀態(tài)，電子開(kāi)關(guān)切換電路框圖見(jiàn)第三節(jié)的圖7-10知識(shí)拓展：無(wú)練習(xí)或訓(xùn)練討論：什么動(dòng)物用超聲波來(lái)捕捉食物和指導(dǎo)自己日常行動(dòng)，簡(jiǎn)單描述其過(guò)程5分鐘課后小結(jié)此處缺少設(shè)備，而生活實(shí)例可以補(bǔ)缺，動(dòng)畫(huà)也可使學(xué)生知曉超聲波的相關(guān)知識(shí)布置作業(yè)7.1授課章節(jié)第八章 霍爾傳感器的原理及應(yīng)用授課形式講授授課時(shí)間第 周 周 （ 月 日） 第 至 節(jié)

32、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解霍爾集成電路的分類和霍爾傳感器的工作原理；2、掌握線性型和開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的特性；3、掌握霍爾傳感器的應(yīng)用。能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)霍爾傳感器的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的特性補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用各種霍爾元件、霍爾傳感器教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入霍爾傳感器的應(yīng)用實(shí)例都有哪些，請(qǐng)舉例提問(wèn)3分鐘新 課一、工作原理金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)（Hall Effect），該電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電動(dòng)勢(shì)（Hall EMF），上述半導(dǎo)體薄片稱為

33、霍爾元件（Hall Element）。用霍爾元件做成的傳感器稱為霍爾傳感器（Hall Transducer）。圖8-1 霍爾元件示意圖動(dòng)畫(huà)演示、PPT、提問(wèn)、討論、實(shí)物87分鐘新 課霍爾集成電路（又稱霍爾IC）的優(yōu)點(diǎn)：體積小、靈敏度高、輸出幅度大、溫漂小、對(duì)電源穩(wěn)定性要求低等?；魻柤呻娐返姆诸悾壕€性型和開(kāi)關(guān)型兩大類。線性型的內(nèi)部電路：霍爾元件和恒流源、線性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便得多。開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的內(nèi)部電路：霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門（集電極開(kāi)路輸出門）等電路做在同一個(gè)芯片上。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門由高阻

34、態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖?；?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。霍爾電動(dòng)勢(shì)是關(guān)于I、B、三個(gè)變量的函數(shù)，即EH=KHIBcos，使其中兩個(gè)量不變，將第三個(gè)量作為變量，或者固定其中一個(gè)量、其余兩個(gè)量都作為變量，三個(gè)變量的多種組合等。1）維持I、不變，則EH=f(B），這方面的應(yīng)用有：測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的高斯計(jì)、測(cè)量轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)速表、磁性產(chǎn)品計(jì)數(shù)器、霍爾角編碼器以及基于微小位移測(cè)量原理的霍爾加速度計(jì)、微壓力計(jì)等。2）維持I、B不變，則EH=f(），這方面的應(yīng)用有角位移測(cè)量?jī)x等。3）維持不變，則EH=f(IB），即傳感器的輸出EH與I、B的乘積成正比，這方面的應(yīng)用有模擬乘法器

35、、霍爾功率計(jì)、電能表等。1角位移測(cè)量?jī)x角位移測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)示意圖如圖8-8所示?；魻柶骷c被測(cè)物連動(dòng)，而霍爾器件又在一個(gè)恒定的磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，于是霍爾電動(dòng)勢(shì)EH就反映了轉(zhuǎn)角的變化。5霍爾電流傳感器能夠測(cè)量直流電流，弱電回路與主回路隔離，能夠輸出與被測(cè)電流波形相同的“跟隨電壓”，容易與計(jì)算機(jī)及二次儀表接口，準(zhǔn)確度高、線性度好、響應(yīng)時(shí)間快、頻帶寬，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓等。（1）工作原理 用一環(huán)形（有時(shí)也可以是方形）導(dǎo)磁材料作成鐵心，套在被測(cè)電流流過(guò)的導(dǎo)線（也稱電流母線）上，將導(dǎo)線中電流感生的磁場(chǎng)聚集在鐵心中。在鐵心上開(kāi)一與霍爾傳感器厚度相等的氣隙，將霍爾線性IC緊緊地夾在氣隙中央。電流母線通電后，磁力線就集中通

36、過(guò)鐵心中的霍爾IC，霍爾IC就輸出與被測(cè)電流成正比的輸出電壓或電流。知識(shí)拓展：無(wú)練習(xí)或訓(xùn)練無(wú)課后小結(jié)霍爾傳感器在大學(xué)物理中涉及到，學(xué)生信心不足，容易找借口，應(yīng)打消其不良想法！布置作業(yè)8.4授課章節(jié)第九章 熱電偶傳感器的原理及應(yīng)用授課形式講授授課時(shí)間第 12 周 周 2 （11 月17 日） 第 5 至 6 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解溫標(biāo)的概念和熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?、了解熱電偶傳感器的工作原理；3、掌握熱電偶的選用和應(yīng)用能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)熱電偶的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)冷端溫度補(bǔ)償補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用各種熱電偶教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入測(cè)量溫度的傳感器都有哪些？提問(wèn)3分鐘新

37、課一、熱電效應(yīng)1821年，德國(guó)物理學(xué)家賽貝克（TJSeebeck）用兩種不同金屬組成閉合回路，并用酒精燈加熱其中一個(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)），發(fā)現(xiàn)放在回路中的指南針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖9-1a所示。如果用兩盞酒精燈對(duì)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)加熱，指南針的偏轉(zhuǎn)角反而減小。顯然，指南針的偏轉(zhuǎn)說(shuō)明了回路中有電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生并有電流在回路中流動(dòng)，電流的強(qiáng)弱與兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫差有關(guān)。圖9-1 熱電偶原理圖a）熱電效應(yīng) b）結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)示意 c）圖形符號(hào)1工作端 2熱電極 3指南針 4參考端當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。兩種不同材料的導(dǎo)體所組成的回路稱為“熱電偶”，組成熱電偶的導(dǎo)體稱為“熱電極”

38、，熱電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)（以下簡(jiǎn)稱熱電勢(shì)）。熱電偶的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)中，置于溫度為T的被測(cè)對(duì)象中的結(jié)點(diǎn)稱之為測(cè)量端，又稱為工作端或熱端；而置于參考溫度為T0的另一結(jié)點(diǎn)稱之為參考端，又稱自由端或冷端。PPT、圖例、提問(wèn)、討論80分鐘新 課由熱電偶測(cè)溫原理可知，熱電偶的輸出熱電勢(shì)是熱電偶兩端溫度t和t0差值的函數(shù)，當(dāng)冷端溫度t0不變時(shí)，熱電勢(shì)與工作端溫度成單值函數(shù)關(guān)系。各種熱電偶溫度與熱電勢(shì)關(guān)系的分度表都是在冷端溫度為0時(shí)作出的，因此用熱電偶測(cè)量時(shí)，若要直接應(yīng)用熱電偶的分度表，就必須滿足t0=0的條件。但在實(shí)際測(cè)溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣t0不但不是0，而且也不恒定，因此將產(chǎn)生誤差，

39、一般情況下，冷端溫度均高于0，熱電勢(shì)總是偏小。消除或補(bǔ)償這個(gè)損失的方法，常用的有以下幾種：一、冷端恒溫法1）將熱電偶的冷端置于裝有冰水混合物的恒溫容器中，使冷端的溫度保持在0不變。此法也稱冰浴法，它消除了t0不等于0而引入的誤差，由于冰融化較快，所以一般只適用于實(shí)驗(yàn)室中。2）將熱電偶的冷端置于電熱恒溫器中，恒溫器的溫度略高于環(huán)境溫度的上限（例如40）。3）將熱電偶的冷端置于恒溫空調(diào)房間中，使冷端溫度恒定。應(yīng)該指出的是，除了冰浴法是使冷端溫度保持0外，后兩種方法只是使冷端維持在某一恒定（或變化較?。┑臏囟壬?，因此后兩種方法仍必須采用下述幾種方法予以修正。圖9-9是冷端置于冰瓶中的接法布置圖。圖9

40、-9 冰浴法接線圖1被測(cè)流體管道 2熱電偶 3接線盒 4補(bǔ)償導(dǎo)線 5銅質(zhì)導(dǎo)線 6毫伏表 7冰瓶 8冰水混合物 9試管 10新的冷端知識(shí)拓展：無(wú)練習(xí)或訓(xùn)練討論：電烤箱中熱電偶的工作原理7分鐘課后小結(jié)應(yīng)緊密結(jié)合工程實(shí)例和生活實(shí)例進(jìn)行講解，這樣可以使學(xué)生更容易掌握布置作業(yè)9.4授課章節(jié)第十章 光電傳感器的原理及應(yīng)用授課形式講授授課時(shí)間第 12 周 周 5 （ 11 月20 日） 第 3 至 4 節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1、了解光電元件的分類以及工作原理；2、掌握光電元件的應(yīng)用電路；3、了解光電池的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路及計(jì)算；4、掌握光電傳感器的應(yīng)用。能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)光電傳感器的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)光電

41、元件的應(yīng)用電路補(bǔ)充內(nèi)容無(wú)教學(xué)場(chǎng)地及教具使用各種光電元件、光電傳感器教學(xué)過(guò) 程方法手段時(shí)間分配導(dǎo) 入做以下的演示：將光敏電阻接到萬(wàn)用表的電阻量程，測(cè)量在有光照和沒(méi)有光照情況下的的電阻值。演示5分鐘新 課講述光的物理基礎(chǔ)，以及三種光電效應(yīng)：光電效應(yīng)：用光照射某一物體，可以看作物體受到一連串能量為hf的光子的轟擊，組成這物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。通常把光電效應(yīng)分為三類：（1）外光電效應(yīng)：在光線的作用下能使電子逸出物體表面的光電效應(yīng)?；谕夤怆娦?yīng)的光電元件：光電管、光電倍增管、光電攝像管等（玻璃真空管元件）。 （2）內(nèi)光電效應(yīng)：在光線的作用下能使物體的電阻率改變的

42、光電效應(yīng)基于內(nèi)光電效應(yīng)光電元件：光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管及光敏晶閘管等。（3）光生伏特效應(yīng)：在光線的作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的光電效應(yīng)?；诠馍匦?yīng)的光電元件：光電池等。 一、簡(jiǎn)單介紹光電管（掌握應(yīng)用領(lǐng)域）由于材料的逸出功不同，所以不同材料的光電陰極對(duì)不同頻率的入射光有不同的靈敏度，人們可以根據(jù)檢測(cè)對(duì)象是可見(jiàn)光或紫外光而選擇不同陰極材料的光電管。光電管的圖形符號(hào)及測(cè)量電路如圖10-2所示。目前紫外光電管在工業(yè)檢測(cè)中多用于紫外線測(cè)量、火焰監(jiān)測(cè)等，可見(jiàn)光較難引起光電子的發(fā)射。PPT、討論、演示80分鐘新 課光電傳感器的最大特點(diǎn)：非接觸式測(cè)量。1）光源本身是被測(cè)物，被測(cè)物發(fā)出的光投

43、射到光電元件上，光電元件的輸出反映了光源的某些物理參數(shù)，如圖10-22a所示。典型的例子有光電高溫比色溫度計(jì)、光照度計(jì)、照相機(jī)曝光量控制等。2）恒光源發(fā)射的光通量穿過(guò)被測(cè)物，一部分由被測(cè)物吸收，剩余部分投射到光電元件上，吸收量決定于被測(cè)物的某些參數(shù)，如圖10-22b所示，典型例子如透明度計(jì)、濁度計(jì)等。3）恒光源發(fā)出的光通量投射到被測(cè)物上，然后從被測(cè)物表面反射到光電元件上，光電元件的輸出反映了被測(cè)物的某些參數(shù)，如圖10-22c所示。典型的例子如用反射式光電法測(cè)轉(zhuǎn)速、測(cè)量工件表面粗糙度、紙張的白度等。4）恒光源發(fā)出的光通量在到達(dá)光電元件的途中遇到被測(cè)物，照射到光電元件上的光通量被遮蔽掉一部分，光電元件的輸出反映了被測(cè)物的尺寸，如圖10-22d所示。典型的例子如振動(dòng)測(cè)量、工件尺寸測(cè)量等。圖10-22 光電傳感器的幾種形式a）被測(cè)物是光源 b）被測(cè)物吸收光通量c）被測(cè)物是有反射能力的表面 d）被測(cè)物遮蔽光通量1被測(cè)物 2光電元件 3恒光知識(shí)拓展：無(wú)練習(xí)或訓(xùn)練討論：光電傳感器的應(yīng)用實(shí)例討論5分鐘課后小結(jié)學(xué)生對(duì)此傳感器較為感興趣，而且能夠舉出具體實(shí)例，要是能夠利用實(shí)際應(yīng)用實(shí)例就更好了布置作業(yè)10.1授課章節(jié)第十一章 數(shù)字式傳感器的原理及應(yīng)用授課形式講授授課時(shí)間第 13 周 周 5 （11 月27日） 第3 至 4 節(jié)教學(xué)目標(biāo)