传感器教案中职类重点文档格式.docx

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教学过程：

一、电阻应变式传感器概述

1.概念：

（1电阻应变式传感器：

利用金属的电阻应变效应制造的一种测量微小变化量（机械）的传感器。

（2电阻应变效应：

导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，其电阻值也将发生变化的现象。

2.构成：

弹性敏感元件（敏感元件）与电阻应变片（转换元件）构成。

3.基本原理：

弹性敏感元件在感受被测量时将产生变形，使表面产生应变。

而黏结在其表面上的电阻应变片将随着弹性敏感元件产生应变，使其电阻值也产生相应的变化。

这样，将被测量的变化转换成传感器元件电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。

4.类型：

测量力、压力、位移、应变、扭矩、加速度等传感器。

5.特点：

（1这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、可靠。

（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，适合静、动态测量。

（4可以测量各种物理量。

因此在航空航天、机械、化工、交通、建筑、医学、汽车工业等领域有很广的应用。

课堂小结：

概念构成原理种类测量电路应用

课后作业：

P731

教学反思：

学生对概念掌握比较快，能正确正解其特。

第2课时

掌握电阻式应变传感器的基本用途和应用。

二、电阻应变片的种类及材料

1.金属丝式应变片（图２－１）

（1分回线式（较常用，制作简单、性能稳定、成本低、易粘贴）和短接式（克服了横向效应）。

（2常用材料：

康铜、镍铬铝合金、铁铬铝合金以及铂、铂乌合金等。

2.金属箔式应变片（图２－２）

（1原理：

在绝缘基底上将厚度0.003~0.01mm电阻箔材，利用照相制版或光刻腐蚀的方法，制成适用于各种需要的形状。

（2优缺点：

3.金属薄膜应变片

采用真空蒸发或真空沉积等方法，在薄的绝缘基片上形成厚度在0.1um以下的金属电阻材料薄膜的敏感栅，最后加上保护层。

4.半导体应变片

基于半导体材料的电阻率随作用应力而变化的所谓“压阻效应”。

三、测量转换电路

1.原理：

采用桥式电路（直流电桥或交流电桥）把应变片的电阻变化转换成电压或电流的变化。

大多数情况下采用的是直流电桥电路。

2.单臂半桥：

输出电压电桥电压灵敏度

3.双臂半桥：

4.全桥形式：

对种类的理解较好，对转换电路的掌握不够理想，还需要进一步要求。

第3、４课时

四、温度补偿

常用补偿块补偿法和桥路自补偿法。

五、电阻应变式传感器的应用

1.力和扭矩传感器

2.压力传感器－组合式压力传感器

3.加速度传感器

对其应用举例能够理解，多数同学掌握较好。

第５课时

2.2热电阻传感器

熟悉热电阻传感器的概念、类型及特点。

掌握热电阻传感器的基本用途和应用。

传感器的应用、热敏电阻

一、热电阻传感器

热电阻传感器：

利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。

2.类型：

（1金属热电阻传感器（常称为热电阻）

（2半导体热电阻传感器（常称为热敏电阻）

3.特点：

见书

二、热电阻

热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来测量温度的。

2.热电阻的主要技术性能：

见书表2-1

概念类型热敏电阻应用

P733

能掌握基本概念，对特性能正确理解。

第６课时

掌握热电阻传感器的基本用途和应用。

教学重、难点：

三、热敏电阻

1.按温度系数分：

（1NTC负温度系数热敏电阻

（2PTC正温度系数热敏电阻

（3CTR临界温度系数热敏电阻

2.按结构形式分：

体型、薄膜型、厚膜型3.按工作方式分:

直热式、旁热式、延迟电路4.按工作温度区分:

常温区、高温、低温区热敏电阻

5.根据使用要求封装加工成各种形状的探头，如珠状、片状、杆状、锥状、针状等课堂小结：

概念类型热敏电阻应用课后作业：

P733教学反思：

能掌握基本分类方式，对各自的特点能正确理解。

第７课时教学内容：

2.2热电阻传感器教学目标：

传感器的应用、热敏电阻教学方法：

讲授、多媒体、图表教学过程：

四、热电阻传感器的应用1.金属热电阻传感器：

在工业上广泛应用金属热电阻传感器进行温度测量，用电桥作为测量电路。

热电阻传感器还可测量流量。

2.半导体热电阻传感器：

（1温度测量：

（2温度补偿：

（3工业控制：

课堂小结：

能掌握其应用电路，对各应用电路的原理能够正确分析。

第８、９课时教学内容：

五、实例数字温度计

数字温度计

1

2、电路目的：

数字温度计通电后，LED数码显示器能准确地显示出由

声光报警

基准电压发生

门控电路

译码显示电路

十进制计数器超温比较电路

变换电路信号放大电路温度检测电路

PT100测量的环境温度值，用发热器件对PT100加热：

指示灯D5点亮时，测量温度大于40℃时，电路开始告警；

指示灯D4点亮时，测量温度大于50℃时，电路开始告警；

指示灯D3点亮时，测量温度大于60℃时，电路开始告警。

3、PT100铂热电阻：

是一种以铂金（Pt做成的电阻式温度检测器，其具有稳定性好、测量精度高、输出T-R线性度都好等优点，PT100属于正电阻系数热电阻，电阻和温度变化的关系式如下：

４、调试方法

电源电路：

整机电路供电采用±

5V供电，从COM1接入的DC±

12V电源，经过电路板上的78L05和79L05稳压为±

5V。

温度检测电路：

JP2为PT100连接跳线，JP1为RP4连接跳线，在电路调试过程中，根据实际要求连接或断开跳线。

温度检测电路主要由：

并联稳压电路、电桥和差分放大器组成，调节RP1使TP-C点电压为4.069V。

断开JP2，将RP4的电阻值调节到100欧姆，模仿PT100在0℃下的电阻值，用于电路调零，断开JP2、连接JP1此时U7的7脚输出电压应该为0V。

放大电路调试：

上一项调试完毕后方可进行此项调试，断开JP1调节RP4使其两端电阻为138.56Ω（模拟温度在100℃时PT100的电阻值，断开JP2、连接JP1，通过调节RP6（又可称为满刻度调节）改变由U7A组成的同相比例放大电路的放大系数。

使用毫伏表测量TP-A点的电压，调节RP6使TP-A点电压等于1.000V。

当TP-A点的电压调整正常后，此时TP-A点的电压与温度关系为10mV/℃。

V/F变换及显示电路调试：

测量TP-E点是否有2Hz的方波脉冲，若有表示门控电路正常。

V/F变换电路由U1/R5/C13/R2/R34/R32/RP3/R6/RP2等元件组成，RP2为量程调节电位器，RP3为零点迁移电位器。

根据上一级调试方法，使TP-A点的电压为0.999V,此时调节RP2使，LED数码管的显示值为99.9。

PT100采集的温度信号经过前级的检测放大电路后，已被转换为标准的电压信号10mV/℃，此时给V/F送入0.999V的电压它显示的是99.9℃，说明温度已能正常显示，此时连接JP2，断开JP1，此时LED显示器的值为实际测量的温度值。

基准电压发生电路：

基准电压发生电路由U10等外围器件组成，CD4017为十进制计数器，它的Q3输出端连接到RST，当计数器计数到Q3后自动复位，由于我们的超限报警温度是40/50/60℃，那么我们需要产生的基准电压是400mV/500mV/600mV。

按下S1键，使指示灯D5点亮，此时调节RP5使R37的端电压为400mV;

再按下S1键，使指示灯D4点亮，此时调节RP7使R37的端电压为500mV；

再次按下S1键，使指示灯D3点亮，此时调节RP8使R37的端电压为600mV。

R37上的电压经过U8A组成的射极跟随器，送入到电压比较电路。

超温报警电路：

超温报警电路由U8B/R46/R18/R17/Q5/F1/D2组成，TP-B点为基准电压，当TP-A点的电压大于TP-B点的电压时，U8B输出高

电平D2点亮F1发出报警声。

５、整机功能验证

断开JP1点，接通JP2点，将PT100热电阻接入系统中，接入电路工作电源，此时LED数码管显示实时测量温度值，使用发热元件（如电烙铁或热风枪等）烘烤温度传感器，实时测量温度开始上升，当测量温度大于设定温度时，超限报警启动。

当测量温度超出系统最大测量温度99.9℃时，超限指示灯D1闪烁。

能够掌握数字温度计的结构，基本能分析其工作原理。

第１０课时教学内容：

2.3热电偶传感器教学目标：

熟悉热电偶传感器的概念、特点、工作原理。

掌握热电偶传感器的基本用途和应用。

传感器的应用、工作原理教学方法：

一、热电偶传感器概念及工作原理1.概念：

热电偶传感器：

将温度转换成电动势的一种测温传感器。

2.工作原理：

（1热电势效应：

将两种不同材料的导体构成一闭合回路，若两个接点处温度不同，则回路中会产生电动势，从而形成电流，这个物理现象称为热电势效应，简称热电效应。

（2热电偶回路的

主要性质：

中间导体定律：

标准电极定律：

概念特点原理应用

１什么是热电偶传感器、热电热效应？

２热电偶的结构有哪几部分？

３热电偶自由端温度的补偿有哪几种？

课后反思：

学生基本能理解其概念，能够知道其工作原理及其主要性质。

第１１、１２课时

2.3热电偶传感器