传感器与检测技术

教案与讲稿

教 学 单 位 机械电子工程系 课 程 名 称 传感器与检测技术 学 时 学 分 适 用 专 业 机电一体化 授 课 教 师 周洁 职 称 助教

江西科技学院商学院教务处制

年 月 日

教 学 要 求

一、备课

1、教师要认真备课，吃透课程的内容，做到“五备”：①备教材：认真钻研教学大纲和教材，把握教材重点和难点，弄清各知识点的内在联系和规律。②备学生：深入了解学生，针对学生实际安排教学程序。③备教法：根据学生心理特点，选择最佳教学方法，注意因材施教，分类指导。④备学法：激发学生学习的积极性和主动性，帮助学生掌握学习方法，学会学习。⑤备作业和实验：安排分量合适、难易适当的作业。布置实验的内容和操作准备。

2、教师要认真写教案，没有教案不能上课。教案的基本要求是：①有明确的教学目的。②有主要的教学内容。③有对重点、难点的处理意见。④有恰当的板书设计。⑤有适当的作业。教案至少要提前3天完成。教师的教案要接受学校领导、教务处、教研室的检查

教案与讲稿

教 学 单 位 机械电子工程系 课 程 名 称 传感器与检测技术 学 时 学 分 适 用 专 业 机电一体化 授 课 教 师 周洁 职 称 助教

江西科技学院商学院教务处制

年 月 日

教 学 要 求

一、备课

1、教师要认真备课，吃透课程的内容，做到“五备”：①备教材：认真钻研教学大纲和教材，把握教材重点和难点，弄清各知识点的内在联系和规律。②备学生：深入了解学生，针对学生实际安排教学程序。③备教法：根据学生心理特点，选择最佳教学方法，注意因材施教，分类指导。④备学法：激发学生学习的积极性和主动性，帮助学生掌握学习方法，学会学习。⑤备作业和实验：安排分量合适、难易适当的作业。布置实验的内容和操作准备。

2、教师要认真写教案，没有教案不能上课。教案的基本要求是：①有明确的教学目的。②有主要的教学内容。③有对重点、难点的处理意见。④有恰当的板书设计。⑤有适当的作业。教案至少要提前3天完成。教师的教案要接受学校领导、教务处、教研室的检查

第1讲

教学时数：2学时 基本内容： 绪论

§0-1 自动检测技术概述 §0-2 传感器概述

§0-3 测量误差与数据处理 教学目的：

1. 掌握传感器的定义、组成和分类 2. 掌握误差的相关概念

3. 了解测量数据的处理方法 教学重点：

1.传感器的定义、组成和分类 2.误差的相关概念

教学重点：误差的相关概念 教学方法：多媒体讲授 教学过程：

§0-1 自动检测技术概述

一、 自动检测技术的地位和作用

（1）在工农业生产中，为了保证能正常、高效地生产，要有一定的测试手段进行生产过程的检查和监视，这些测试手段就是仪器仪表。

（2）由于微电子技术、计算机技术、通讯技术及网络技术的迅速发展，对电量的测量技术相应地得到提高，如准确度高、灵敏度高、反应速度快、能够连续进行测量、自动记录、远距离传输和组成控制网络等。

（3）在工程上所要测量的参数大多数为非电量，如机械量（位移、尺寸、力、振动、速度等），热工量（温度、压力、流量、物位等），成分量（化学成分、浓度等）和状态量（颜色、透明度、磨损量等），因而促使人们用电测的方法来测量非电量的仪器仪表，研究如何能正确和快速地测量非电量的技术。 二、自动检测系统的组成

在自动检测系统中，各个组成部分常以信息

测验-传感器与检测技术

一、填空题

1、霍尔集成电路可分为 和 。

2、电容传感器的测量转换电路有三种，分别是__________、__________、__________。

3、自发电式传感器是指只有在 时才会产生电量。

4、压电传感器里常见的压电元件有 、 和 三种。

二、选择题

１、属于四端元件的 。

A. 应变片 B. 压电晶片 C. 霍尔元件 D. 热敏电阻

2、公式EH=KHIBcos 中的角 是指 。

A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角 ；B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角C.

之间的夹角

3、霍尔元件采用恒流源激励是为了 。

A. 提高灵敏度 B. 克服温漂 C. 减小不等位电势

4、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是 。

A. 减小激励电流 B. 减小磁感应强度 C. 使用电桥调零电位器 磁力线与霍尔薄片的垂线

5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入_________，可测得最大的电容

测验-传感器与检测技术

一、填空题

1、霍尔集成电路可分为 和 。

2、电容传感器的测量转换电路有三种，分别是__________、__________、__________。

3、自发电式传感器是指只有在 时才会产生电量。

4、压电传感器里常见的压电元件有 、 和 三种。

二、选择题

１、属于四端元件的 。

A. 应变片 B. 压电晶片 C. 霍尔元件 D. 热敏电阻

2、公式EH=KHIBcos 中的角 是指 。

A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角 ；B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角C.

之间的夹角

3、霍尔元件采用恒流源激励是为了 。

A. 提高灵敏度 B. 克服温漂 C. 减小不等位电势

4、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是 。

A. 减小激励电流 B. 减小磁感应强度 C. 使用电桥调零电位器 磁力线与霍尔薄片的垂线

5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入_________，可测得最大的电容

《传感器与检测技术》总结

姓名：王婷婷

学号：14032329

班级：14-11

传感器与检测技术

这学期通过学习《传感器与检测技术》，懂得了很多，以下是我对这本书的总结。

第一章 概 述

传感器的作用是：传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件，具有不可替代的重要作用。

传感器的定义：能够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。

传感器的组成：被测量量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出 传感器的分类：按被测量对象分类（内部系统状态的内部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距）；按工作机理分类（结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式}）；按是否有能量转换分类（能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]）；按输出信号的性质分类（开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片]，电压、电流型[热电偶、光电电池]，电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型[回转编码器、

传感器与检测技术实验指南

实验一 金属箔式电阻应变片性能

一、实验目的：

了解金属箔式电阻应变片的应变效应及各种的电桥工作原理和性能。 二、基本原理：

电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：?R/R?K?，式中?R/R为电阻丝电阻的相对变化，

K为应变灵敏系数，???l/l为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、

腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压UO1?EK?/4。

半桥：不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo2=EK?/2。

全桥：全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3= R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压Uo3=KE?。 三、需用器件与单元：

应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V电源、±4V电源。 四、实验

一、填空题（每空1分，共20分） 二、单项选择题（每小题2分，共20分） 三、简答题（每题6分，共30分） 四、综合应用题（每题15分，共30分）

1.把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用__差动___形式连接，所以又叫_差动变压器式传感器___。

2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的__ 1．5倍___左右为宜。

3．在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为__光电导效应___。

4．根据霍尔元件的霍尔电势UH的表达式可知，霍尔元件一般可用于三种情况的测量，分别是__测量电流I， 测量磁感应强度B，功率测量。

5．传感器由敏感元件、___传感元件__、测量转换电路三部分组成。

6. 若将温度为T的圆环导体截断并接入一与其温度相同的另一段不同材质的导体，则回路中总的热电势为___0__。

7.丝式电阻应变片的金属丝的作用是感受机械试件的___应变变化___，称其为敏感栅。 8.压电式加速度传感器的频率范围广、动态范围宽、灵敏度高，故应用较为广泛。 9.传感器的响应特性必须在所测量范围内保持__不失真__

l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。

答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。传感器与检测技术是研究自动检测系统中的信息提取，信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。

2 ．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？

解 ： 传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的 、 便于应用的某种物理量的测量装置 ， 能完成检测任务 ； 传感器由敏感元件 ， 转换元件 ， 转换电路组成 。 敏感元件是直接感受被测量 ， 并输出与被测量成确定关系的物理量 ； 转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出 。 3 ．简述正、逆压电效应。

解 ： 某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部极化现象同时在两个

表面上产生符号相反的电荷 ， 当外力去掉后 ， 恢复到不带电的状态 ； 而当作用力方向改变时 ，电荷的极性随着改变 。 晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比 。 这种现象称为正压电效应 。 反

l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。

答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。传感器与检测技术是研究自动检测系统中的信息提取，信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。

2 ．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？

解 ： 传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的 、 便于应用的某种物理量的测量装置 ， 能完成检测任务 ； 传感器由敏感元件 ， 转换元件 ， 转换电路组成 。 敏感元件是直接感受被测量 ， 并输出与被测量成确定关系的物理量 ； 转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出 。 3 ．简述正、逆压电效应。

解 ： 某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部极化现象同时在两个

表面上产生符号相反的电荷 ， 当外力去掉后 ， 恢复到不带电的状态 ； 而当作用力方向改变时 ，电荷的极性随着改变 。 晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比 。 这种现象称为正压电效应 。 反