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1、_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 教学设计方案传感器原理与应用电子电气工程系朱相磊2022-2-12 _精品资料_ - - - - - - -第 1 页,共 27 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 淄博职业学院传感器原理及应用课教学设计方案老师：朱相磊3.6-3.19 星期二1、2 节 星期四1、2 节）序号： 1 6 授课时间2022-2022 学年其次学期（授课专业P09 电子信息工程技术上课地点Q3-113 课时学习内容项目一传感器的熟悉1、 传感器器件的熟悉才能专业才能 2、 传感器性能的分析才能3、 器件的检测才能教学目标方法才能 分析问题方
2、法,仪器使用检测方法社会才能 沟通协作才能,企业工作才能目标群体教学环境 教学方法 时间 支配传感器结构图形资料,传感器应用案例,网络资源 课堂讲授,项目教学教学过程设计一、 要求资讯分析 1、传感器概述传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境爱护、资源调查、医 学诊断、生物工程、甚至文物爱护等等极其广泛的领域；从茫茫的太空到浩渺的海 洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器 可见,传感器技术在进展经济、推动社会进步等方面起着重要作用 2、传感器的概念2 学时能够感受规定的被测量并依据肯定规律转换成可用输出信号的器件或装置；其功能：传感器是测量装置
3、,能完成检测任务；输入量是某一被测量,可能是物理量,也可能是化学量、生物量等；输出量是某种物理量,便于传输、转换、处理、显示等,可以是气、光、电物 理量,主要是电物理量；输出输入有对应关系,且应有肯定的精确程度传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、探头_精品资料_ - - - - - - -第 2 页,共 27 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 时间 支配教学过程设计3、传感器的类型传感器常用的类型为电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、
4、光电码盘式、光导纤维式、红外式等；气电式传感器：电位器式、应变式；热电式传感器：热电偶、热电阻；波式传感器：超声波式、微波式等；射线式传感器：热辐射式、 射线式；半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻；其他原理的传感器：差动变压器、振弦式等；二、 器件性能分析1、传感器静态性能分析（1）线性度传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性；在不考虑迟滞、蠕变、不稳固性等因素的情况下,其静态特性可用以下多项式代数方程表示：y=a0+a1x+a2x2+a3 x3+ +anxn式中： y输出量； x 输入量； a0 零点输出；2 学时 a1 理论灵敏度； a2 、a3、 、 an 非线性项系数2 迟滞 传感器
5、在正 输入量增大 反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞；迟滞特性如下列图,它一般是由试验方法测得；迟滞误差一般以满量程输出的 百分数表示迟滞误差的另一名称叫回程误差；回程误差常用肯定误差表示；检测回 程误差时,可挑选几个测试点；对应于每一输入信号,传感器正行程及反行程中输出信号差值的最大者即为回程误差（3）灵敏度传感器输出的变化量 y与引起该变化量的输入变化量 x之比即为其静态灵敏度,其表达式为 s= k/ k 100% （4）. 重复性 重复性是指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一样的程度. 重复性误差可用正反行程的最大偏差表示,即R R max / y FS
6、100 %2. 传感器的动态特性 1. 瞬态响应特性瞬态特性指传感器对随时间变化的输入量的响应特性；2 频率响应特性 频率响应特性指传感器对随变频率化的输入量的响应特性；. _精品资料_ - - - - - - -第 3 页,共 27 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 时间 支配教学过程设计三、传感器测量 1、与测量条件有关的因素 1 测量的目的；2 被测试量的挑选；3 测量范畴；4 输入信号的幅值,频带宽度；5 精度要求；6 测量所需要的时间2、传感器测量的技术指标1 精度；2 稳固度；3 响应特性；4 模拟量与数字量；5 输出幅值；6 对被测物体产生的负载效应；4 学
7、时7 校正周期；8 超标准过大的输入信号爱护 3、与使用环境条件有关的因素 1 安装现场条件及情形； 2环境条件 湿度、温度、振动等 ； 3信号传输距离；4 所需现场供应的功率容量；4. 与购买和修理有关的因素 1 价格； 2 零配件的储备； 3 服务与修理制度5、传感器测量的误差 1 静态误差 是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论值静态误差的偏离程度静态误差的求取方法如下：把全部输出数据与拟合直线上对应值的残差 , 看成是随机分布 , 求出其标准偏差（2）动态误差传感器对随时间变化的输入量时,其响应值与稳态值只差；作业 教科书 14 页 1、3 题教学反馈（注：单元格可合并、拆分）_
8、精品资料_ - - - - - - -第 4 页,共 27 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 淄博职业学院传感器原理及应用课教学设计方案老师：朱相磊1、2 节 星期四1、2 节）序号： 2 10 授课时间2022-2022 学年其次学期（3.19-4.2 星期二授课专业P09 电子信息工程技术上课地点Q3-113 课时学习内容项目二电阻式传感器与测量1、 传感器器件的应用才能教学目标专业才能2、 电路的分析才能方法才能3、 产品的设计才能分析问题方法,设计方法社会才能沟通协作才能,企业工作才能目标群体教学环境 教学方法 时间 支配传感器结构图形资料,传感器应用案例,网络资
9、源 课堂讲授,项目教学教学过程设计一、 资讯分析1、压力器概述 被测物理量为荷重或力的应变式传感器时,统称为应变式力传感器；其主要用途是作为各种电子称与材料试验机的测力元件、发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等；这些都是压力器；应变式力传感器要求有较高的灵敏度和稳固性,当传感器在受到侧向作用 力或力的作用点少量变化时,不应对输出有明显的影响；2、压力器的结构形式2 （1）、柱（筒）式压力器R 1R 5R 2R 6R3R 7R 4R 8学时cR1R 3R 5R 7U o_精品资料_ abR6R 8.R 2R 4第 5 页,共 27 页Ud- - - - - - -_归纳总结汇总_ - - -
10、 - - - - - - 时间 支配教学过程设计图 2-13 （a）、（b）分别为柱式、筒式力传感器,应变片粘贴在弹性体外壁应力分布匀称的中间部分, 对称地粘贴多片,电桥连线时考虑尽量减小载荷偏心和弯矩影响,贴片在圆柱面上的绽开位置及其在桥路中的连接如图 2-13 （c）、（d）所示,R1 和 R3 串接, R2 和 R4 串接,并置于桥路对臂上,以减小弯矩影响,横向贴片 R5和 R7 串接, R6 和 R8 串接,作温度补偿用,接于另两个桥臂上；2、 环式压力器如图 2-14a 所示为环式力传感器结构图；大,且有正有负ARRFBhAMB2R1. 39.5.a b与柱式相比,应力分布变化较4
11、学时二、应变式传感器 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气械变形时,其电阻值相应发生变化,这种现象称为“ 应变效应” ；（1856 年W. Thomson 发觉）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llFFRlArr式中： 电阻丝的电阻率； l 电阻丝的长度；A电阻丝的截面积_精品资料_ 当电阻丝受到拉力F 作用时, 将伸长 l ,横截面积相应减小A,电阻率因材第 6 页,共 27 页料晶格发生变形等因素影响而转变了d ,从而引起电阻值相对变化量为dRdldAdRlA- - - - - - -_归纳总结汇总_ -
12、 - - - - - - - - 时间 支配教学过程设计灵敏系数 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+2 ；另一个是应变片受力后材料的电阻率发生的变化,即（ d / ）/ ；对金属 材料来说,电阻丝灵敏度系数表达式中 1+2 的值要比 d / / 大得多,而半导 体材料的 d / / 项的值比 1+2 大得多；大量试验证明, 在电阻丝拉伸极限内,电阻的相对变化与应变成正比,即 K为常数；半导体应变片是用半导体材料制成的,其工作原理是基于半导体材料的压阻效应；压阻效应是指半导体材料,当某一轴向受外力作用时,其电阻率 发生 变化的现象 2 、应变片的种类、材料 应变片
13、的种类有敏锐栅丝式和箔式两种形式 应变片的材料有金属半导体材料对电阻丝材料应有如下要求： 灵敏系数大,且在相当大的应变范畴内保持常数； 值大,即在同样长度、同样横截面积的电阻丝中具有较大的电阻值； 电阻温度系数小,否就因环境温度变化也会转变其阻值； 与铜线的焊接性能好,三、压力器设计与其它金属的接触电势小4 学时要求：1、应用电阻应变式传感器设计测量力的装置2、画出设计图及原理分析3、有项目设计方案,项目进度表,应用说明参考案例容器内液体压力器.1 .D. . | .D.a.t作业 .1.hRLR 2R 4R0U o.D.1.U 1R 1R 3R t教科书 46 页 1、7 题R LR 2R 4R 0R 1R3R tU 2教学 反馈（
