传感器(电子教案)第7章
传感器原理与应用技术全书电子教案.
传感器原理与应用技术全书电子教案.一、教学内容1. 传感器概述传感器的定义、分类与作用传感器的发展与应用领域2. 传感器的基本原理传感器的工作原理与性能指标传感器的误差分析及补偿方法3. 常见传感器及其应用电阻式传感器电容式传感器电感式传感器磁电式传感器光电式传感器超声波传感器二、教学目标1. 掌握传感器的基本概念、分类、工作原理及性能指标。
2. 学会分析传感器的误差来源，了解误差补偿方法。
3. 能够运用常见传感器解决实际问题，提高实际操作能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：传感器的工作原理及性能指标传感器的误差分析及补偿方法2. 教学重点：常见传感器及其应用传感器在实际工程中的应用案例分析四、教具与学具准备1. 教具：传感器原理与应用技术教材PPT课件实验设备：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、超声波传感器2. 学具：笔记本、文具实验报告册五、教学过程1. 导入：通过展示传感器在日常生活中的应用实例，引发学生兴趣，引入本节课的主题。
2. 理论讲解：（1）传感器概述（2）传感器的基本原理（3）常见传感器及其应用3. 实践环节：（1）分组讨论：针对不同类型的传感器，讨论其工作原理、性能指标及误差来源。
（2）实验操作：每组选取一种传感器，进行实际操作，观察传感器性能，分析实验数据。
4. 例题讲解：选取典型例题，讲解传感器在实际工程中的应用。
5. 随堂练习：布置与课程内容相关的练习题，检验学生对知识点的掌握。
六、板书设计1. 传感器概述2. 传感器的基本原理3. 常见传感器及其应用4. 传感器误差分析及补偿方法5. 传感器在实际工程中的应用案例七、作业设计1. 作业题目：（1）简述传感器的定义、分类与作用。
（2）分析常见传感器的误差来源，并提出相应的补偿方法。
（3）结合实际案例，阐述传感器在现代工程技术中的应用。
2. 答案：（1）传感器的定义、分类与作用：见教材P13。
热电偶传感器电子教案
热电偶传感器电子教案第一章：热电偶传感器概述1.1 热电偶传感器的定义1.2 热电偶传感器的工作原理1.3 热电偶传感器的特点与应用第二章：热电偶的分类与结构2.1 热电偶的分类2.1.1 按材料分类2.1.2 按构造分类2.2 热电偶的结构2.2.1 热电偶的热电极2.2.2 热电偶的绝缘材料2.2.3 热电偶的连接线第三章：热电偶的工作原理与性能3.1 热电偶的工作原理3.1.1 塞贝克效应3.1.2 热电偶的工作曲线3.2 热电偶的性能参数3.2.1 热电偶的热电特性3.2.2 热电偶的温度范围3.2.3 热电偶的测量精度第四章：热电偶的应用与安装4.1 热电偶的应用领域4.1.1 工业生产4.1.2 科学研究4.1.3 日常生活4.2 热电偶的安装方法4.2.1 插入式安装4.2.2 固定式安装4.2.3 铠装式安装第五章：热电偶传感器的测量与校准5.1 热电偶传感器的测量原理5.2 热电偶传感器的测量电路5.3 热电偶传感器的校准方法5.3.1 对比法5.3.2 自动校准法5.3.3 手动校准法第六章：热电偶传感器的电路设计与应用6.1 热电偶传感器电路设计基础6.1.1 热电偶的冷端补偿电路6.1.2 热电偶的放大电路6.1.3 热电偶的线性化电路6.2 热电偶传感器在自动化控制系统中的应用6.2.1 温度控制系统的组成6.2.2 热电偶在温度控制系统中的应用案例第七章：常见热电偶传感器的选用与维护7.1 常见热电偶传感器的选用7.1.1 根据测量温度范围选用7.1.2 根据测量精度选用7.1.3 根据使用环境选用7.2 热电偶传感器的维护与保养7.2.1 清洁与保护7.2.2 定期校准7.2.3 注意使用寿命第八章：热电偶传感器的故障分析与处理8.1 热电偶传感器的常见故障8.1.1 测量误差过大8.1.2 显示值不稳定8.1.3 传感器损坏8.2 故障原因分析8.3 故障处理方法8.3.1 故障排查步骤8.3.2 故障处理策略第九章：新型热电偶传感器的研发与进展9.1 纳米材料在热电偶传感器中的应用9.2 光纤热电偶传感器的研发与应用9.3 无线热电偶传感器的研究与发展9.4 多功能热电偶传感器的创新应用第十章：热电偶传感器在国内外的发展趋势与展望10.1 国内外热电偶传感器市场现状10.2 热电偶传感器行业的发展趋势10.3 我国热电偶传感器产业的发展策略与展望10.4 热电偶传感器在未来的应用前景重点和难点解析重点环节一：热电偶传感器的工作原理解析：热电偶传感器的工作原理是基于塞贝克效应，即两种不同金属连接在一起形成的回路在温度变化时会产生电动势。
《传感器与自动检测技术(第4版)》教学教案(模块7)
【图示】记忆合金曲别针；自适应巡航
概念讲演法
概念讲演法
图示展演法
概念讲演法
图示展演法
概念讲演法
列表归纳法
图示展演法
案例分析
【应用案例】二维自适应图像智能传感器
由上述内容可知，智能传感器是“电五官”与“微电脑”的有机结合，对外界信息具有检测、判断、自诊断、数据处理和自适应能力的集成一体化的多功能传感器。
2．微结构(智能结构)是今后智能传感器重要发展方向之一。
3．利用生物工艺和纳米技术研制传感器功能材料，以此技术为基础研制分子和原子生物传感器是一门新兴学科，是21世纪的超前技术。
4．完善智能器件原理和智能材料的设计方法，也将是今后几十年极其重要的课题。
【图示】ABS的防侧翻稳定控制系统（RSC）；西门子智能视觉传感器。
【图示】二维自适应图像智能传感器；三维多功能单片智能传感器。
【图示】精密智能压力变送器；A2彩色平板环保扫描仪；智能血糖仪；汽车电池监控智能传感器；奥地利medel公司中耳植入振动声桥
案例教学法
图示展演法
图示讲演法
图示展演法
概念分析
三、智能传感器的发展前景
1．利用微电子学，使传感器和微处理器结合在一起实现各种功能的单片智能传感器，仍然是智能传感器的主要发展方向之一。
【图示】智能手机电子指南针
【图示】LSM303DLH传感器模块结构示意图
电子指南针集成了三轴磁力传感器和三轴加速度传感器，分别用于检测磁场数据和航向倾角，如LSM303DLH传感器模块。
案例教学法
图示展演法
图示讲演法
作业
教材认知训练7－1、7－2
练习巩固法
本课教育评注（课堂设计理念，实际教学效果及改进设想）
传感器及检测技术教案全
传感器及检测技术教案第一章：传感器概述1.1 教学目标让学生了解传感器的基本概念和作用。
让学生了解传感器的分类和特点。
让学生了解传感器在现代科技领域的应用。
1.2 教学内容传感器的定义和作用传感器的分类和特点传感器在现代科技领域的应用1.3 教学方法采用讲授法，讲解传感器的定义、作用和分类。
采用案例分析法，分析传感器在现代科技领域的应用。
采用小组讨论法，让学生讨论传感器的特点和优缺点。
1.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器的基本概念和作用的理解。
小组讨论，评估学生对传感器特点和优缺点的理解。
第二章：温度传感器2.1 教学目标让学生了解温度传感器的原理和结构。
让学生了解常见温度传感器的特点和应用。
让学生了解温度传感器的选择和安装。
2.2 教学内容温度传感器的原理和结构常见温度传感器的特点和应用温度传感器的选择和安装2.3 教学方法采用讲授法，讲解温度传感器的原理和结构。
采用案例分析法，分析常见温度传感器的特点和应用。
采用实验演示法，展示温度传感器的安装和应用。
2.4 教学评估课堂问答，检查学生对温度传感器原理和结构的理解。
实验操作，评估学生对温度传感器的安装和应用的掌握。
第三章：压力传感器3.1 教学目标让学生了解压力传感器的原理和结构。
让学生了解常见压力传感器的特点和应用。
让学生了解压力传感器的选择和安装。
3.2 教学内容压力传感器的原理和结构常见压力传感器的特点和应用压力传感器的选择和安装3.3 教学方法采用讲授法，讲解压力传感器的原理和结构。
采用案例分析法，分析常见压力传感器的特点和应用。
采用实验演示法，展示压力传感器的安装和应用。
3.4 教学评估课堂问答，检查学生对压力传感器原理和结构的理解。
实验操作，评估学生对压力传感器的安装和应用的掌握。
第四章：湿度传感器4.1 教学目标让学生了解湿度传感器的原理和结构。
让学生了解常见湿度传感器的特点和应用。
让学生了解湿度传感器的选择和安装。
4.2 教学内容湿度传感器的原理和结构常见湿度传感器的特点和应用湿度传感器的选择和安装4.3 教学方法采用讲授法，讲解湿度传感器的原理和结构。
传感器及检测技术教案全
传感器及检测技术教案全第一章：传感器概述教学目标：1. 了解传感器的定义、分类和作用。
2. 掌握传感器的性能指标和选用原则。
3. 了解传感器在自动化系统中的应用。
教学内容：1. 传感器的定义和分类。
2. 传感器的性能指标：灵敏度、线性度、重复性、稳定性等。
3. 传感器的选用原则：根据测量需求、工作条件等选择合适的传感器。
4. 传感器在自动化系统中的应用案例。
教学方法：1. 讲授：讲解传感器的定义、分类和作用。
2. 案例分析：分析传感器在自动化系统中的应用案例。
作业与练习：1. 了解并总结常用传感器的性能指标。
2. 根据实际测量需求，选择合适的传感器。
第二章：电阻式传感器教学目标：1. 了解电阻式传感器的原理和特点。
2. 掌握电阻式传感器的应用和优缺点。
教学内容：1. 电阻式传感器的原理：电阻变化的原因、测量方法。
2. 电阻式传感器的特点：线性度好、响应速度快等。
3. 电阻式传感器的应用：力、压力、位移等测量。
4. 电阻式传感器的优缺点：精度高、抗干扰能力强等。
教学方法：1. 讲授：讲解电阻式传感器的原理和特点。
2. 实验演示：观察电阻式传感器的工作原理和应用。
作业与练习：1. 了解并总结电阻式传感器的应用领域。
2. 分析电阻式传感器的优缺点。
第三章：电容式传感器教学目标：1. 了解电容式传感器的原理和特点。
2. 掌握电容式传感器的应用和优缺点。
教学内容：1. 电容式传感器的原理：电容变化的原因、测量方法。
2. 电容式传感器的特点：适用于微小量测量、抗干扰能力强等。
3. 电容式传感器的应用：位移、湿度、液位等测量。
4. 电容式传感器的优缺点：精度高、响应速度快等。
教学方法：1. 讲授：讲解电容式传感器的原理和特点。
2. 实验演示：观察电容式传感器的工作原理和应用。
作业与练习：1. 了解并总结电容式传感器的应用领域。
2. 分析电容式传感器的优缺点。
第四章：霍尔传感器教学目标：1. 了解霍尔传感器的原理和特点。
(完整版)传感器教案
传感技术及应用课程教案第一章传感器概述§1-1 传感器与非电量测量一、非电量与非电量测量一切物质都处在永恒不停的运动之中。
物质的运动形式很多，它们通过化学现象或物理现象表现出来。
表征物质特性或其运动形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。
电量一般是指物理学中的电学量，如电压、电流、电阻、电容、电感等；非电量则是指除电量之外的一些参数，如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度、酸碱度等。
在众多的实际测量中，大多数是对非电量的测量。
在早期，非电量的测量多采用非电的测量方法，例如用尺测量长度；用秤称重量；用水银温度计测温度等等。
但随着科学技术的发展，对测量的准确度、测量速度、尤其对被测量动态变化过程的测量和远距离的检测都提出了更高的要求，原有的非电量测量方法已无法适应这一需要。
因此需要研究新的测量方法和技术。
这就是非电量的电测技术，这种技术就是用电测技术的方法去测量非电的物理量。
（或称把被测非电量转换成与非电量有一定关系的电量，再进行测量的方法）。
非电量电测技术的主要特点：1.应用了已经较为成熟和完善的电磁参数测量技术、理论和方法。
因而，非电量电测技术中的关键技术是研究如何将非电量变换成电磁量的技术——传感技术。
2.便于实现连续测量。
连续测量对于某些参数的自动测量（例如地震监测等）是十分重要的，但用非电的方法连续测量大电量却难以实现。
3.电信号容易传输（有线、无线）、转换（放大、衰减、调幅、调频、调相等）、记录、存贮和处理，便于实现遥测、巡回检测、自动测量，并能以模拟或数字方式进行显示和记录测量结果。
4.可在极宽的范围内以较快的速度对被测非电量进行准确的测量。
5. 与计算机相配合可进行传感器输出非线性的校正，误差的计算与补偿，进而使仪器智能化。
同时，也可实现某些参数的自动控制。
6.可完成用非电量方法无法完成的检测任务（如温度场测量等）。
二、非电量电测系统随着计算机技术的普及和应用，人们对传感技术的重要性有了进一步的认识，把传感器视为计算机的“五官”，推动了传感技术的发展。
传感器原理与应用技术全书电子教案
传感器原理与应用技术全书电子教案.一、教学内容本教案依据《传感器原理与应用技术》教材，涵盖第3章“传感器的工作原理”及第4章“传感器在实际工程中的应用”。
具体内容包括：传感器的基本概念、分类、工作原理；各类传感器的特性分析；温度、压力、湿度、光强等物理量的测量原理及其在实际工程中的应用案例。
二、教学目标1. 掌握传感器的基本概念、分类和工作原理，理解传感器在实际工程中的重要作用。
2. 学会分析各类传感器的特性，能根据实际需求选择合适的传感器。
3. 能运用所学知识解决实际工程问题，提高学生的实践能力和创新能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：传感器的工作原理及特性分析。
2. 教学重点：传感器的分类、选型及其在实际工程中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、投影仪、传感器实物模型。
2. 学具：教材、笔记本、计算器。
五、教学过程1. 引入：通过介绍传感器在日常生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 理论讲解：讲解传感器的基本概念、分类和工作原理，分析各类传感器的特性。
3. 实践操作：以温度传感器为例，进行现场演示，让学生直观地了解传感器的应用。
4. 例题讲解：讲解传感器选型和应用案例，引导学生运用所学知识解决实际问题。
5. 随堂练习：设计针对性的练习题，巩固所学知识。
六、板书设计1. 板书传感器原理与应用技术2. 板书内容：传感器基本概念、分类、工作原理传感器特性分析传感器在实际工程中的应用案例七、作业设计1. 作业题目：（1）简述传感器的基本概念、分类和工作原理。
（2）分析温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光强传感器的特性。
（3）根据实际需求，选择合适的传感器，并说明原因。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生掌握情况较好，但在传感器特性分析方面还需加强练习。
2. 拓展延伸：了解新型传感器的发展趋势和应用领域。
结合实际工程项目，开展传感器选型与应用的实践研究。
重点和难点解析：1. 教学难点：传感器的工作原理及特性分析。
传感器教学设计教案
传感器教学设计教案一、教学内容1. 传感器的基本概念与分类2. 常用传感器的工作原理及其特点3. 传感器在实际应用中的案例分析二、教学目标1. 让学生掌握传感器的基本概念、分类及工作原理，提高学生的理论知识水平。
2. 培养学生运用传感器解决实际问题的能力，提高学生的实践操作技能。
3. 激发学生对传感器技术及其应用的兴趣，培养学生的创新意识和团队协作精神。
三、教学难点与重点1. 教学难点：传感器的工作原理及其在实际应用中的案例分析。
2. 教学重点：传感器的分类、原理及其在工程实践中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、传感器实物、实验装置等。
2. 学具：学习手册、笔、计算器等。
五、教学过程1. 导入新课通过展示传感器在生活中的应用实例，引发学生对传感器技术的好奇心和兴趣。
2. 知识讲解（1）传感器的定义与分类（2）常用传感器的工作原理及其特点（3）传感器在实际应用中的案例分析3. 实践操作（1）分组讨论：让学生针对某一实际应用场景，选择合适的传感器进行设计。
（2）实验演示：展示传感器的工作原理及其实际应用。
（3）随堂练习：让学生根据所学知识，完成传感器相关的设计题目。
4. 知识巩固5. 课堂小结通过提问、讨论等方式，检验学生对本节课知识的掌握情况。
六、板书设计1. 传感器及其应用2. 内容：（1）传感器的定义与分类（2）常用传感器的工作原理及其特点（3）传感器在实际应用中的案例分析七、作业设计1. 作业题目：（1）简述传感器的定义、分类及其应用。
（2）列举三种常用传感器的工作原理及其特点。
（3）针对某一实际应用场景，设计一个简单的传感器应用方案。
2. 答案：（1）传感器的定义：传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。
（2）传感器的分类：按工作原理可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器等。
（3）传感器应用案例：温度传感器在空调系统中的应用、压力传感器在汽车刹车系统中的应用等。
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表示当光电管的阳级电压一定时，阳极电流I与入射在阴极上 光通量φ之间的关系。
2．伏安特性
当入射光的频谱及光通量一定时，阳极与阴极之间的电压同 光电流的关系叫伏安特性 ，如图7-4(c)所示。
3．光谱特性
由于光阴极对光谱有选择性，因此光电管对光谱也有选择性。 保持光通量和阳极电压不变，阳极电流与光波长之间的关系 叫光电管的光谱特性。光电管尚有温度特性、疲劳特性、惯 性特性、暗电流和衰老特性等，使用时应根据产品说明书和 有关手册合理选用。
第7 章
光电式传感器
光电式传感器是将光通量转换为电量的一种传感器。 光电式传感器的基础是光电转换元件的光电效应。
7.1光电效应 7.2光电元件及其特性 7.3光电式传感器的测量电路 7.4光电传感器及其应用 7.5光纤传感器 7.6电荷耦合器件（CCD） 7.7光栅式传感器 7.8激光式传感器 本章要点
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7.1 光电效应
由光的粒子学说可知，光可以认为是由具有一定能量的粒 子所组成，而每个光子所具有的能量E与其频率大小成正比。 光照射在物体上就可看成是一连串的具有能量为E的粒子轰击 在物体上。所谓光电效应即是由于物体吸收了能量为E的光后 产生的电效应。从传感器的角度看光电效应可分为二大类型。
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7.3光电式传感器的测量电路
要使光电式传感器能很好地工作。除了合理选用光 电转换元件外，还必须配备合适的光源和测量线路。 7.3.1光源 发光二极管 图7-14 真空光电管的差接测量电路 钨丝灯泡 图7-15 光电倍增管的测量电路 电弧灯或石英灯 激光 图7-16 光敏电阻开关电路 7.3.2测量电路 图7-18 具有温度补偿的光敏二极管 光电管的测量电路 测量电路 光电倍增管的测量电路 光敏电阻的测量电路 光敏晶体管的测量电路 光电池的测量电路
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7.4 光电传感器及其应用
光电传感器按其接收状态可分为模拟和脉冲式光电 传感器两大类。
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7.4 光电传感器及其应用
7.4.1 模拟式光电传感器 模拟式光电传感器的工作原理是基于光电元件的光电特性， 其光通量是随被测量而变，光电流就成为被测量的函数， 故称为光电传感器的函数运用状态。它的形式有吸收式、 反射式、遮光式和辐射式。 7.4.2 脉冲式光电传感器 脉冲式光电传感器的作用方式是光电元件的输出仅有两种 稳定状态，即"通"与"断"的开关状态，所以也称为光电元 件的开关运用状态。 光电式转速计 图7-20 光电元件的测量方式 天幕靶
图7-8 光电池的构造和表示符号
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7.2.5 半导体光电元件的特性
上面讨论的光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管、 光电池等三种光电元件都是半导体传感器件。它 们各有特性，但又有相似之处，为了便于分析和 选用，把它们的特性综合如下。
一、光电特性
图7-9 半导体光电元件的光电特性
光电特性是指这些半导体光电元件产生的光电流 与光照之间的关系。
图7-5 光敏电阻的结构及表示符号
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7PN接受到光照射时，通过 PN结的电流将增大。光敏二极管和光敏三极管则 必须使PN结能受到最大的光照射。
图7-6 光敏二极管
图7-7 光敏三极管
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7.2.4 光电池
光电池是基于光生伏特效应制成的，是自 发电式有源器件。它有较大面积的PN结， 当光照射在PN结上时，在结的两端出现电 动势。
7.1.1外光电效应
图7-1 P-N结的光势垒
指在光的照射下，材料中的电子逸出表面的现象。光电管及光电倍 增管均属这一类。它们的光电发射极，即光明极就是用具有这种特 性的材料制造的。
7.1.2内光电效应
指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象。光敏电阻即属此 类。
7.1.3光生伏特效应
利用光势垒效应，即在光的照射下，物体内部产生一定方向的电势。
二、伏安特性
图7-10 半导体光电元件的伏安特性
伏安特性是指光照一定时，这些光电元件的端电 压U与电流I之间的关系。
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7.2.5 半导体光电元件的特性
三、光谱特性 图7-11 半导体光电元件的光谱特性 半导体光电元件对不同波长的光，其灵敏度是不同 的，因为只有能量大于半导体材料禁带宽度的那些 光子才能激发出光生电子--空穴对。而光子能量的 大小与光的波长有关。 四、频率特性 图7-12 半导体光电元件的频率特性 半导体光电元件的频率特性是指它们的输出电信号 与调制光频率变化的关系。 图7-13 半导体光电元件的温度特性 五、温度特性 半导体材料易受温度的影响，它直接影响光电流的 值。因此需要讨论这些光电元件的温度特性，以便 选用合适的工作温度。
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7.2 光电器件及其特性
光电管与光电倍增管 光敏电阻 光敏二极管和光敏三极管 光电池 半导体光电元件的特性
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7.2.1 光电管与光电倍增管
一、构造 二、特性
1．光电特性
图7-2 光电管的结构图 图7-3 光电倍增管的结构图 图7-4 光电管的特性
图7-21 光电测微装置示意图 图7-22 WDS型光电比色高温计原理图 图7-24 天幕靶
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7.5 光纤传感器
光导纤维
光纤传感器的工作原理 和典型结构
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7.5.1光导纤维
一、光导纤维的结构和传输原理 光导纤维(简称光纤)是用比头发丝还细的石英玻璃 丝制成的，每一根光导纤维由一个圆柱形纤芯和色 层组成，而且纤芯的折射率n1略大于色层的折射率 n2，它们的相对折射率差用Δ表示， Δ=1- n2/ n1 通常Δ为0.005～0.14。 二、光导纤维的种类 图7-26 光导纤维的种类 1. 光导纤维按其折射变化情况分为： 阶跃型 渐变型 2.按其传输模式多少来分类，则有单模和多模两种
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7.2.2 光敏电阻
光敏电阻是用具有内光电效应的光导材料制成 的，为纯电阻元件，其阻值随光照增强而减小。 光敏电阻优点：灵敏度高，体积小、重量轻， 光谱响应范围宽，机械强度高、耐冲击和振动， 寿命长。 缺点：使用时需要有外部电源，同时当有电流 通过它时，会产生热的问题。