傳感器原理及應(yīng)用-第1章(共9頁)

1、湖南科技(kj)經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院課 程 教 案課程名稱： 傳感器原理(yunl)與應(yīng)用(yngyng) 任課教師： 閆德鑫 所屬系部： 電氣信息工程學(xué)院 教學(xué)班級： 2013電子、通信、自動化 教學(xué)時間： 2014學(xué)年下學(xué)期 課程基本信息課程名稱傳感器原理及應(yīng)用課程代碼總計：64 學(xué)時講課： 32 學(xué)時 實(shí)驗(yàn)：32 學(xué)時課程設(shè)計：2 周學(xué) 分類別必修課（） 選修課（ ） 理論課（ ） 實(shí)驗(yàn)課（ ）任課教師閆德鑫職稱助教授課對象專業(yè)班級： 2013電子、自動化、通信 共 3個班課程簡介（不超過1000字）一、課程性質(zhì) ：傳感器原理及應(yīng)用是自動化專業(yè)、機(jī)械制造的一門具有自身的體系，是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。

2、課程的任務(wù)是使應(yīng)考者獲得各種信息、解決工程、生產(chǎn)及科研中遇到的各種具體的檢測問題，掌握合理選擇和善于應(yīng)用各種傳感器原理及傳感技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為以后深入學(xué)習(xí)相關(guān)后續(xù)課程，以及工程檢測的應(yīng)用打好基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，通過實(shí)驗(yàn)可以鞏固和豐富已學(xué)過的理論知識，發(fā)現(xiàn)和探討新的問題、掌握實(shí)驗(yàn)方法、培養(yǎng)操作技能，增強(qiáng)動手能力，縮短書本知識和實(shí)際的距離。傳感器技術(shù)是生產(chǎn)過程中檢測、監(jiān)測各種物理量的方法和手段，通過實(shí)驗(yàn)可對各種不同的傳感器及測量電路原理和組成有直觀的感性認(rèn)識。二、課程目標(biāo)與要求：通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)考者應(yīng)達(dá)到以下要求：本課程介紹多種傳感器，以論述常見的、應(yīng)用廣泛

3、的傳感器，它們是電阻應(yīng)變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、熱電式和光電式等傳感器；第九章至十三章章介紹國內(nèi)外近年來研制與開發(fā)新型傳感器，它們是氣敏、濕敏、超聲波、核輻射、數(shù)字式等傳感器，因此，第二章至第八章里的傳感器是重點(diǎn)要掌握的。后面章節(jié)作為了解?；窘滩暮椭饕獏⒖假Y料傳感器技術(shù)與應(yīng)用樊尚春主編 北京航空航天大學(xué)出版社出版?zhèn)鞲衅髟砑皯?yīng)用，唐賢遠(yuǎn) 編著，成都電子科技大學(xué)出版社自動檢測技術(shù)，吳訓(xùn)一 編著，機(jī)械工業(yè)出版社傳感器技術(shù)手冊，袁希光主編，國防工業(yè)出版社出版湖南科技經(jīng)貿(mào)(jn mo)職業(yè)學(xué)院每章備課首頁章 名 稱第一章傳感器概述教 的學(xué) 要目 求1掌握傳感器的基本概念2掌握傳感器的組成

4、框圖（p2，圖1-1）。3掌握傳感器的靜態(tài)性能和動態(tài)性能。4了解傳感器的課程性質(zhì)和課程任務(wù)。5了解傳感器的作用地位、分類和發(fā)展趨勢。內(nèi)容提要1.1傳感器的定義及分類1.2傳感器的作用與地位1.3傳感器技術(shù)的發(fā)展動向1.4傳感器的特性與標(biāo)定重 難點(diǎn) 點(diǎn)重 點(diǎn):傳感器的概念、組成以及傳感器的特性難 點(diǎn):傳感器的特性課 時 分 布 表節(jié)（單元）內(nèi) 容課 時1.1傳感器的定義及分類1.2傳感器的作用與地位1.3傳感器技術(shù)的發(fā)展動向21.4傳感器的特性與標(biāo)定2作業(yè)布置：輔導(dǎo)安排：1次 湖南科技經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院(xuyun)課程授課教案授課內(nèi)容1.1傳感器的定義及分類1.2傳感器的作用與地位1.3傳感器技術(shù)的

5、發(fā)展動向1.4傳感器的特性與標(biāo)定教學(xué)目的與要求分析問題并能利用已學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力掌握傳感器的基本概念、組成及特性了解傳感器的作用地位以及發(fā)展趨勢重點(diǎn)難點(diǎn)傳感器的定義、組成和特性參考資料傳感器技術(shù)與應(yīng)用樊尚春主編 北京航空航天大學(xué)出版社出版?zhèn)鞲衅髟砑皯?yīng)用，唐賢遠(yuǎn) 編著，成都電子科技大學(xué)出版社自動檢測技術(shù)，吳訓(xùn)一 編著，機(jī)械工業(yè)出版社傳感器技術(shù)手冊，袁希光主編，國防工業(yè)出版社出版教學(xué)方法案例教學(xué)、講述法、引導(dǎo)法、討論法教學(xué)手段案例教學(xué)、講述法、引導(dǎo)法、討論法教學(xué)過程教學(xué)手段方法設(shè)計1 傳感器定義、組成、分類及作用地位新技術(shù)革命的到來，世界已經(jīng)開始進(jìn)入信息時代。傳感器是構(gòu)成現(xiàn)代信息技術(shù)的三

6、大支柱（傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)）之一，相當(dāng)與人類的“感官” 。例一：糧倉溫度、濕度檢測例二：日常生活中的電冰箱、洗衣機(jī)、電飯煲、音像設(shè)備、電動自行車、空調(diào)器、照相機(jī)、電熱水器、報警器等家用電器都安裝了傳感器；例三：感溫、 感煙火災(zāi)報警器一 傳感器的定義傳感器是一種能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件和裝置。二 傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路三部分組成如圖1-2所示圖1-2傳感器結(jié)構(gòu)圖三 傳感器的分類 a） 按傳感器輸入物理量分類可分為加速度傳感器、速度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、負(fù)荷傳感器、扭矩傳感器、溫度傳感器、氣敏傳感器等。b）按傳

7、感器工作原理分類 可分為電阻應(yīng)變式、電感式、壓電式、電容式、渦流式、光電式、電磁式、熱電式等。c） 按傳感器的輸出信號性質(zhì)分類可分為模擬式傳感器、數(shù)字式傳感器。d） 按能量的傳遞方式分類從能量的觀點(diǎn)看，所有傳感器可分類為有源傳感器與無源傳感器兩大類四 傳感器的作用地位2 傳感器現(xiàn)狀和國內(nèi)外傳感器發(fā)展趨勢一 傳感器現(xiàn)狀二 傳感器的發(fā)展方向 1.向高精度發(fā)展2.向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展3.向微型化發(fā)展4.向微功耗及無源化發(fā)展5.向智能化數(shù)字化發(fā)展3 傳感器的特性與技術(shù)指標(biāo)傳感器一般要變換各種信息量為電量，描述這種變換的輸入與輸出關(guān)系表達(dá)了傳感器的基本特性。對不同的輸入信號，輸出特性是不同的，對快

8、變信號與慢變信號，由于受傳感器內(nèi)部儲能元件（電感、電容、質(zhì)量塊、彈簧等）的影響，反應(yīng)大不相同?？熳冃盘栆紤]輸出的動態(tài)特性，即隨時間變化的特性；慢變信號要研究靜態(tài)特性，即不隨時間變化的特性。一 傳感器靜態(tài)特性當(dāng)輸入量（X）為靜態(tài)（常量）或變化緩慢的信號時（如溫度、壓力），傳感器的靜輸入輸出關(guān)系稱靜態(tài)特性。1.線性度2靈敏度 3遲滯 4重復(fù)性 二 傳感器動態(tài)特性傳感器的動態(tài)特性是指傳感器的輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。例如用階躍函數(shù)作為輸入來研究其動態(tài)特性，這種方法稱為階躍響應(yīng)法。用正弦函數(shù)做輸出來研究其動態(tài)特性，稱為頻率響應(yīng)。1 瞬態(tài)響應(yīng)傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)是時間響應(yīng)，下面以單位階躍響應(yīng)來評

9、價傳感器的動態(tài)性能指標(biāo)。一階傳感器的單位階躍響應(yīng)其響應(yīng)通式為：一階傳感器的傳遞函數(shù)為：一階傳感器的單位階躍響應(yīng)信號為： 時間常數(shù)越小響應(yīng)曲線越接近輸入階躍曲線，因此值是一階傳感器重要的性能參數(shù)。二階傳感器的單位階躍響應(yīng)二階傳感器的單位階躍響應(yīng)通式為：二階傳感器的傳遞函數(shù)：傳感器輸出的拉氏變換：二階傳感器對階躍信號的響應(yīng)在很大程度上取決與阻尼比和固有頻率，越高。傳感器響應(yīng)越快。一般取0.7-0.8。瞬態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo)】1）上升時間tr： 輸出由穩(wěn)態(tài)值的10%變化到穩(wěn)態(tài)值的90%所用的時間。2）響應(yīng)時間ts： 系統(tǒng)從階躍輸入開始到輸出值進(jìn)入穩(wěn)態(tài)值所規(guī)定的范圍內(nèi)所需要的時間。3）峰值時間tp： 階躍響應(yīng)曲線達(dá)到第一個峰值所需時間。4）超調(diào)量 ： 傳感器輸出超過穩(wěn)態(tài)