【文章內(nèi)容簡介】 日 10 月 3 日 10 月 3 日 授課類型 理論 授課時(shí)數(shù) 2 授課地點(diǎn) 教二 20教一 30教四 10教一 209 教學(xué)目標(biāo) 認(rèn)識(shí)紅外傳感器 教學(xué)重點(diǎn) 掌握紅外傳感器測量溫度的原理，紅外傳感器的種類； 掌握熱釋電型熱探測器的構(gòu)成原理 教學(xué)難點(diǎn) 紅外傳感器測溫電路 教學(xué)資源 PPT 課件 作業(yè) 紅外探測器的種類及相應(yīng)測溫原理 時(shí)間分配 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 10 分鐘 68 分鐘 導(dǎo)入 知識(shí)回顧：熱電阻傳感器測溫原理及其測量電路。 新知識(shí)講授 項(xiàng)目 2 溫度測量 任務(wù) 3 紅外傳感器測量溫度 知識(shí)鏈接 紅外技術(shù)是在近幾十年中發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，已在科技、國防、醫(yī)學(xué)、建筑、氣象、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感器按其應(yīng)用可分 為以下幾個(gè)方面： ① 紅外輻射計(jì)用于輻射和光譜輻射測量 ② 搜索和跟蹤系統(tǒng)用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤 ③ 熱成像系統(tǒng)可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像，如紅外圖像儀、多光譜掃描儀等 ④ 紅外測距和通信系統(tǒng) ⑤ 混合系統(tǒng)是指以上各系統(tǒng)中的兩個(gè)或多個(gè)的組合 討 論法 講授法 演示法 . . 用紅外線作為檢測媒介來測量某些非電量，具有以下幾方面的優(yōu)越性： ① 可晝夜測量。紅外線（指中、遠(yuǎn)紅外線）不受周圍可見光的影響，所以可在晝夜進(jìn)行測量 ② 不必設(shè)光源。由于待測對(duì)象發(fā)射出紅外線，所以不必設(shè)置光源 ③ 適用于遙感技術(shù)。大氣對(duì)某些波長的紅外線吸收非常少，所以適用于遙感技術(shù) 紅外輻射 紅外輻射俗稱紅外線，是一種不可見光。是位于可見光中紅色光線以外的光線，被稱為紅外線。波長范圍大致為 ～1 000 ?m，紅外線在電磁波譜中的位置如圖所示。工程上把紅外線所占據(jù)的波段分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外四部分 紅外探測器（紅外傳感器） 熱探測器 光子探測器 光子探測器利用入射紅外輻射的光子流與探測器材料中電子的相互作用，改變電子的能量狀態(tài)，引起各種 電學(xué)現(xiàn)象（這一過程也稱為光子效應(yīng)）。通過測量材料電子性質(zhì)的變化，可以知道紅外輻射的強(qiáng)弱。 【任務(wù)】 在溫度實(shí)際測量中， 2 000℃以下高溫區(qū)域一般采用熱電偶測量。鎢錸熱電偶作為一種超高溫?zé)犭娕?，其測溫上限也???光子探測器熱探測器紅外探測器???????氣體型熱電偶型熱敏電阻型熱釋電型 . . 10 分鐘 2 分鐘 只有 2 100℃。因此，對(duì)于 2 000℃以上的高溫區(qū)域，比如達(dá)到5 500℃時(shí)，已無法用常規(guī)的溫度傳感器來檢測，必須采用一種新型的測量方法來實(shí)現(xiàn)高溫測量 【實(shí)施方案】 任何物體在 0 K 以上都能產(chǎn)生熱輻射。溫度較低時(shí)，輻射的是不可見的紅外光，隨著溫度的升高，波長短的光開始豐富起來。溫度升高到 500℃時(shí)， 開始輻射一部分暗紅色的光。從 500℃～ 1 500℃，輻射光顏色逐漸從紅色→橙色→黃色→藍(lán)色→白色。也就是說，在 1 500℃時(shí)的熱輻射中已包含了從幾十?m 至 ?m 甚至更短波長的連續(xù)光譜。如果溫度再升高，比如達(dá)到 5 500℃時(shí)，輻射光譜的上限已超過藍(lán)色、紫色，進(jìn)入紫外線區(qū)域。因此測量光的顏色以及輻射強(qiáng)度，可粗略判定物體的溫度。特別是在高溫（ 2 000℃以上）區(qū)域，高溫測量多依靠輻射原理的溫度計(jì)。 小結(jié) 紅外輻射及其應(yīng)用 紅外探測器種類及其測溫原理 作業(yè)布置 紅外探測器種類及其測溫原理 教學(xué)后記 內(nèi)容較抽象，不太易于學(xué)生理解，注意研究該部分內(nèi)容采用新的教學(xué)手段，可嘗試使用教學(xué)錄像片。 . . 課程名稱 傳感器與檢測技術(shù) 授課學(xué)期 20202020(一 ) 周次 5（ 2） 課題名稱 項(xiàng)目 3 壓力測量 任務(wù) 1 電阻應(yīng)變式傳感器測量壓力 授課班級(jí) 11 電氣 2 班 11 智能電子 2 班 11 電子 2 班 授課日期 10 月 4 日 10 月 5 日 10 月 5 日 授課類型 理論 授課時(shí)數(shù) 2 授課地點(diǎn) 教二 20教一 30教四 10教一 209 教學(xué)目標(biāo) 能利用電阻應(yīng) 變式傳感器實(shí)現(xiàn)壓力、物料、液位等信號(hào)的檢測 教學(xué)重點(diǎn) 掌握電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)、測量電路和工作原理 理解應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償原理和措施 教學(xué)難點(diǎn) 測量電路和工作原理 教學(xué)資源 PPT 課件 作業(yè) 3 3 35 時(shí)間分配 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 5 分鐘 73 分鐘 導(dǎo)入 溫度測量傳感器的種類及其相應(yīng)原理 新課講授 項(xiàng)目 3 壓力測量 任務(wù) 1 電阻應(yīng)變式傳感器測量壓力 知識(shí)鏈接 電阻式傳感器的基本原理 被測量的變化 R? 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換 電電 路路 （（ 直直 流流 電電 橋橋 ）） oU 電阻應(yīng)變片的種類與結(jié)構(gòu) 絲式應(yīng)變片 箔式應(yīng)變片 薄膜應(yīng)變片 電阻的應(yīng)變效應(yīng) 應(yīng)變效應(yīng) 引導(dǎo)法 講授法 演示法 xKRR ??? )(AEFx ?? AEFKRR ??llx ???. . 10 分鐘 2 分鐘 彈性敏感原件 （ 1）柱式彈性原件 （ 2）薄壁圓筒 （ 3）懸臂梁 測量電路 直流電橋工作原理 小結(jié) 電阻應(yīng)變效應(yīng)測力原理 電阻應(yīng)變片測量電路 布置作業(yè) 31 教學(xué)后記 學(xué)生基礎(chǔ)掌握不夠扎實(shí)，直流電橋電路不能獨(dú)立進(jìn)行分析 SSS URRRR RRRRRR URRR URUUU ))(( 4321 324143 321 1310 ?? ????????0o3241 ??? URRRR. . 課程名稱 傳感器與檢測技術(shù) 授課學(xué)期 20202020(一 ) 周次 6（ 1） 課題名稱 項(xiàng)目 3 壓力測量 任務(wù) 1 電阻應(yīng)變式傳感器測量壓力 授課班級(jí) 11 電氣 2 班 11 智能電子 2 班 11 電子 2 班 授課日期 10 月 9 日 10 月 10 日 10 月 10 日 授課類型 理論 授課時(shí)數(shù) 2 授課地點(diǎn) 教二 20教一 30教四 10教一 209 教學(xué)目標(biāo) 能利用電阻應(yīng)變式傳感器實(shí)現(xiàn)壓力、物料、液位等信 號(hào)的檢測 教學(xué)重點(diǎn) 掌握電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)、測量電路和工作原理 理解應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償原理和措施 教學(xué)難點(diǎn) 測量電路和工作原理 教學(xué)資源 PPT 課件 作業(yè) 3 3 35 時(shí)間分配 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 5 分鐘 73 分鐘 導(dǎo)入 溫度測量傳感器的種類及其相應(yīng)原理 新課講授 項(xiàng)目 3 壓力測量 任務(wù) 1 電阻應(yīng)變式傳感器測量壓力 知識(shí)鏈接 電阻式傳感器的基本原理 被測量的變化 R? 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換 電電 路路 （（ 直直 流流 電電 橋橋 ）） oU 測量電路 電阻應(yīng)變片測量電橋 （ 1）應(yīng)變片單臂工作直流電橋 （ 2）應(yīng)變片雙臂直流電橋（半橋） 結(jié)論：相同條件下（供電電源和應(yīng)變片型號(hào)不變）半橋差動(dòng)輸出引導(dǎo)法 講授法 演示法 平衡4321 RRRR ???SURRRRR RRRRRU ))(( )( 4321 3241o ???? ???? RRUURR RRURR SS ???????? 422, o有： ?? KUUKRR S4, o?? 則由于. . 10 分鐘 2 分鐘 是單臂輸出的 2 倍。檢測的靈敏度提高一倍。 應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償 溫度誤差 （ 1）單絲自補(bǔ)償應(yīng)變片 （ 2）雙絲組合式自補(bǔ)償應(yīng)變片 （ 3）橋式電路補(bǔ)償 電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 測量較大壓力 【 任務(wù)】 在生產(chǎn)過程中，需對(duì)動(dòng)力管道設(shè)備進(jìn)出口的氣體或液體的壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力變化等進(jìn)行測量，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及自動(dòng)報(bào)警功能。要求選擇器件把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并完成信號(hào)處理，使最終輸出的電信號(hào)與壓力大小呈線性關(guān)系 【實(shí)施方案】 1．確定彈性元件 確定測量用傳感器 測量電路 信號(hào)補(bǔ)償 （ 1）溫度引起的誤差補(bǔ)償 （ 2）線路傳輸引起的誤差補(bǔ)償 壓力標(biāo)定 小結(jié) 電阻應(yīng)變效應(yīng)測力原理 電阻應(yīng)變片測量電路 應(yīng)變片測力的溫度補(bǔ)償 彈性敏感元件種類及應(yīng)用 采用電阻應(yīng)變片測力任務(wù)實(shí)施的一般步驟 布置作業(yè) 3 35 教學(xué)后記 學(xué)生基礎(chǔ)掌握不夠扎實(shí)，直流電橋電路不能獨(dú)立進(jìn)行分析 . . 課程名稱 傳感器與檢測技術(shù) 授課學(xué)期 20202020(一 ) 周次 6（ 2） 課題名稱 實(shí)驗(yàn) 3 金屬箔式應(yīng)變片 — 單臂電橋搭建 授課班級(jí) 11 電氣 2 班 11 智能電子 2 班 11 電子 2 班 授課日期 10 月 11 日 10 月 12 日 10 月 12 日 授課類型 實(shí)驗(yàn) 授課時(shí)數(shù) 2 授課地點(diǎn) 傳感器實(shí)驗(yàn)室 教學(xué)目標(biāo) 掌握金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)、單臂電橋 工作原理和性能 教學(xué)重點(diǎn) 應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)測力原理 教學(xué)難點(diǎn) 電橋的構(gòu)建及使用 教學(xué)資源 應(yīng)變傳感器實(shí)訓(xùn)模塊 作業(yè) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 時(shí)間分配 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 5 分鐘 10 分鐘 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)、單臂電橋工作原理和性能 實(shí)驗(yàn)原理 如圖 1 所示，四個(gè)金屬應(yīng)變片分別貼在彈性體的上下兩側(cè)，彈性體受到壓力發(fā)生形變，應(yīng)變片隨彈性體形變被拉伸或被壓 縮。通過應(yīng)變片的轉(zhuǎn)換和電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，可采用三種電橋：單臂電橋、雙臂電橋、全橋差動(dòng)。以下采用單臂電橋完成轉(zhuǎn)換。 如圖 2 所示， 765 RRR 、 為固定電阻，與應(yīng)變片一起構(gòu)成一個(gè)單臂電橋，其輸出電壓 講授 演示 . . 73 分鐘 RRRREUo ??????2114 式中， E 為電橋電源電壓， R 為固定電阻值，上式表明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為 %10021 ????? RRL 實(shí)驗(yàn)方法及步驟 注意：加在應(yīng)變傳感器上的壓力不應(yīng)過大，以免造成應(yīng)變傳感器的損壞。 1 所示的應(yīng)變傳感器上的各應(yīng)變片已分別接到應(yīng)變傳感器模塊左上方的 4321 RRRR 、 上，可用萬用表測量判別????? 3504321 RRRR 。 V15? 電源，檢查無誤后，合上主控臺(tái)電源開關(guān)，將差動(dòng)放大器的輸入端 iU 短接， 輸出端 2oU 接顯示電壓表（選擇 V2 檔），調(diào)節(jié)電位器 4WR ，使電壓表顯示為 V0 。 4WR 的位置確定后不能改動(dòng)。關(guān)閉主控臺(tái)電源。 （如 1R ）接入電橋與765 RRR 、 構(gòu)成一個(gè)單臂直流電橋，見圖 2，接好電橋調(diào) 零電位器 1WR ，使電壓表顯示為零。 . . 2 分鐘 ，調(diào)節(jié) 3WR