傳感器與測(cè)控技術(shù)工程實(shí)踐講稿初級(jí)

檢測(cè)技術(shù)作為信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等一起構(gòu)成了信息技術(shù)的完整學(xué)科。在人類進(jìn)入信息時(shí)代的今天，人們的一切社會(huì)活動(dòng)都是以信息獲取與信息轉(zhuǎn)換為中心，傳感器作為信息獲取與信息轉(zhuǎn)換的重要手段，是信息科學(xué)最前端的一個(gè)陣地，是實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)技術(shù)之一?！皼](méi)有傳感器就沒(méi)有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”的觀點(diǎn)已為全世界所公認(rèn)。以傳感器為核心的檢測(cè)系統(tǒng)就像神經(jīng)和感官一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有利工具。1、傳感器的地位和作用傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官。傳感器是獲取信息的主要途徑與手段。沒(méi)有傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)就失去了基礎(chǔ)。傳感器是邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。傳感器已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其廣泛的領(lǐng)域。從茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器?？梢?jiàn)，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步等方面起著重要作用。2、傳感器的定義傳感器是把非電學(xué)物理量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、光照度等）轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量、傳輸、處理的電學(xué)量（如電壓、電流、電容等）的一種組件，起自動(dòng)控制作用。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665-87）中傳感器（Transducer/Sensor）的定義：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。①傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；②輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等；③輸出量是某種物理量，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，可以是氣、光、電物理量，主要是電物理量；④輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。傳感器名稱：發(fā)送器、傳送器、變送器、檢測(cè)器、探頭傳感器功用：一感二傳,即感受被測(cè)信息,并傳送出去。3、傳感器的組成一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分組成。敏感元件是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較復(fù)雜，大多數(shù)是開環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件(兼轉(zhuǎn)換元件)組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒(méi)有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊m是敏感元件，壓電片（塊）是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過(guò)若干次轉(zhuǎn)換。由于空間的限制或者其他原因,轉(zhuǎn)換電路常裝入電箱中。然而，因?yàn)椴簧賯鞲衅饕谕ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換電路后才能輸出電信號(hào)，從而決定了轉(zhuǎn)換電路是傳感器的組成環(huán)節(jié)之一。4、傳感器的分類1）力電傳感器力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號(hào)（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等。2）熱電傳感器熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的變化而變化的原理制成的，如各種家用電器（空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機(jī)、電飯煲等）的溫度控制、火警報(bào)警器、恒溫箱等。３）光電傳感器光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。如果是光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的變化而變化的原理制成的。如自動(dòng)沖水機(jī)、路燈的控制、光電計(jì)數(shù)器、煙霧報(bào)警器等都是利用了光電傳感器的原理。4）聲電傳感器5）電容傳感器6）電感傳感器電感式傳感器是利用線圈的自感或互感的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量或控制的一種裝置，一般要利用磁場(chǎng)作為媒介或利用磁體的某些現(xiàn)象。5、傳感器的發(fā)展趨勢(shì)傳感技術(shù)的發(fā)展分為兩個(gè)方面：●提高與改善傳感器的技術(shù)性能；●尋找新原理、新材料、新工藝及新功能等。改善傳感器的性能的技術(shù)途徑如下：A．差動(dòng)技術(shù)差動(dòng)技術(shù)是傳感器中普遍采用的技術(shù)。它的應(yīng)用可顯著地減小溫度變化、電源波動(dòng)、外界干擾等對(duì)傳感器精度的影響，抵消了共模誤差，減小非線性誤差等。不少傳感器由于采用了差動(dòng)技術(shù)，還可使靈敏度增大。B．平均技術(shù)在傳感器中普遍采用平均技術(shù)可產(chǎn)生平均效應(yīng)，其原理是利用若干個(gè)傳感單元同時(shí)感受被測(cè)量，其輸出則是這些單元輸出的平均值，若將每個(gè)單元可能帶來(lái)的誤差均可看作隨機(jī)誤差且服從正態(tài)分布，根據(jù)誤差理論，總的誤差將減小為δΣ=±δ/√n式中n—傳感單元數(shù)?？梢?jiàn)，在傳感器中利用平均技術(shù)不僅可使傳感器誤差減小，且可增大信號(hào)量，即增大傳感器靈敏度。C．補(bǔ)償與修正技術(shù)補(bǔ)償與修正技術(shù)的運(yùn)用大致針對(duì)兩種情況：★針對(duì)傳感器本身特性★針對(duì)傳感器的工作條件或外界環(huán)境對(duì)于傳感器特性，找出誤差的變化規(guī)律，或者測(cè)出其大小和方向，采用適當(dāng)?shù)姆椒右匝a(bǔ)償或修正。針對(duì)傳感器工作條件或外界環(huán)境進(jìn)行誤差補(bǔ)償，也是提高傳感器精度的有力技術(shù)措施。不少傳感器對(duì)溫度敏感，由于溫度變化引起的誤差十分可觀。為了解決這個(gè)問(wèn)題，必要時(shí)可以控制溫度，搞恒溫裝置，但往往費(fèi)用太高，或使用現(xiàn)場(chǎng)不允許。而在傳感器內(nèi)引入溫度誤差補(bǔ)償又常常是可行的。這時(shí)應(yīng)找出溫度對(duì)測(cè)量值影響的規(guī)律，然后引入溫度補(bǔ)償措施。補(bǔ)償與修正，可以利用電子線路（硬件）來(lái)解決，也可以采用微型計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。D．屏蔽、隔離與干擾抑制傳感器大都要在現(xiàn)場(chǎng)工作，現(xiàn)場(chǎng)的條件往往是難以充分預(yù)料的，有時(shí)是極其惡劣的。各種外界因素要影響傳感器的精度與各有關(guān)性能。為了減小測(cè)量誤差，保證其原有性能，就應(yīng)設(shè)法削弱或消除外界因素對(duì)傳感器的影響。其方法有：減小傳感器對(duì)影響因素的靈敏度降低外界因素對(duì)傳感器實(shí)際作用的程度對(duì)于電磁干擾，可以采用屏蔽、隔離措施，也可用濾波等方法抑制。對(duì)于如溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)、氣壓、聲壓、輻射、甚至氣流等，可采用相應(yīng)的隔離措施，如隔熱、密封、隔振等，或者在變換成為電量后對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行分離或抑制，減小其影響。E．穩(wěn)定性處理傳感器作為長(zhǎng)期測(cè)量或反復(fù)使用的器件，其穩(wěn)定性顯得特別重要，其重要性甚至勝過(guò)精度指標(biāo)，尤其是對(duì)那些很難或無(wú)法定期標(biāo)定的場(chǎng)合。造成傳感器性能不穩(wěn)定的原因是：隨著時(shí)間的推移和環(huán)境條件的變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性能將發(fā)生變化。提高傳感器性能的穩(wěn)定性措施：對(duì)材料、元器件或傳感器整體進(jìn)行必要的穩(wěn)定性處理。如永磁材料的時(shí)間老化、溫度老化、機(jī)械老化及交流穩(wěn)磁處理、電氣元件的老化篩選等。在使用傳感器時(shí)，若測(cè)量要求較高，必要時(shí)也應(yīng)對(duì)附加的調(diào)整元件、后續(xù)電路的關(guān)鍵元器件進(jìn)行老化處理。對(duì)于電磁干擾，可以采用屏蔽、隔離措施，也可用濾波等方法抑制。對(duì)于如溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)、氣壓、聲壓、輻射、甚至氣流等，可采用相應(yīng)的隔離措施，如隔熱、密封、隔振等，或者在變換成為電量后對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行分離或抑制，減小其影響。F．穩(wěn)定性處理傳感器作為長(zhǎng)期測(cè)量或反復(fù)使用的器件，其穩(wěn)定性顯得特別重要，其重要性甚至勝過(guò)精度指標(biāo)，尤其是對(duì)那些很難或無(wú)法定期標(biāo)定的場(chǎng)合。造成傳感器性能不穩(wěn)定的原因是：隨著時(shí)間的推移和環(huán)境條件的變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性能將發(fā)生變化。提高傳感器性能的穩(wěn)定性措施：對(duì)材料、元器件或傳感器整體進(jìn)行必要的穩(wěn)定性處理。如永磁材料的時(shí)間老化、溫度老化、機(jī)械老化及交流穩(wěn)磁處理、電氣元件的老化篩選等。在使用傳感器時(shí)，若測(cè)量要求較高，必要時(shí)也應(yīng)對(duì)附加的調(diào)整元件、后續(xù)電路的關(guān)鍵元器件進(jìn)行老化處理。傳感器的發(fā)展動(dòng)向：開展基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)傳感器的新材料和新工藝；實(shí)現(xiàn)傳感器的集成化與智能化。課堂小結(jié)了解傳感器的基本概念結(jié)合實(shí)物了解常用傳感器引入新課簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)上次課知識(shí)，引入本次課將學(xué)習(xí)的溫度傳感器知識(shí)。新課教學(xué)傳感器1、概論溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)。溫度傳感器是實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)和控制的重要器件。在種類繁多的傳感器中，溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快的傳感器之一。四個(gè)溫度段：規(guī)定各溫度段所使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器①低溫鉑電阻溫度計(jì)（13.81K—273.15K）；②鉑電阻溫度計(jì)（273.15K—903.89K）；③鉑銠-鉑熱電偶溫度計(jì)（903.89K—1337.58K）；④光測(cè)溫度計(jì)（1337.58K以上）。國(guó)際實(shí)用開爾文溫度與國(guó)際實(shí)用攝氏溫度分別用符號(hào)T68和t68來(lái)區(qū)別（一般簡(jiǎn)寫為T與t）。A）溫度傳感器應(yīng)滿足的條件特性與溫度之間的關(guān)系要適中，并容易檢測(cè)和處理，且隨溫度呈線性變化；除溫度以外，特性對(duì)其它物理量的靈敏度要低；特性隨時(shí)間變化要??；重復(fù)性好，沒(méi)有滯后和老化；靈敏度高，堅(jiān)固耐用，體積小，對(duì)檢測(cè)對(duì)象的影響要??；機(jī)械性能好，耐化學(xué)腐蝕，耐熱性能好；能大批量生產(chǎn)，價(jià)格便宜；無(wú)危險(xiǎn)性，無(wú)公害等。B）溫度傳感器的種類及特點(diǎn)接觸式溫度傳感器非接觸式溫度傳感器2、熱電偶溫度傳感器溫差熱電偶（簡(jiǎn)稱熱電偶）是目前溫度測(cè)量中使用最普遍的傳感元件之一。它除具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣性小，輸出信號(hào)為電信號(hào)便于遠(yuǎn)傳或信號(hào)轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)外，還能用來(lái)測(cè)量流體的溫度、測(cè)量固體以及固體壁面的溫度。微型熱電偶還可用于快速及動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量。熱電偶的工作原理兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)T＞T0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說(shuō)回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。這種現(xiàn)象早在1821年首先由西拜克（See－back）發(fā)現(xiàn),所以又稱西拜克效應(yīng)?；芈分兴a(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫熱電勢(shì)。熱電勢(shì)由兩部分組成，即溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。1）接觸電勢(shì)2）溫差電勢(shì)熱電偶回路熱電勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)無(wú)關(guān)。只有用不同性質(zhì)的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)才能組合成熱電偶；相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，因?yàn)楫?dāng)A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時(shí)，ln(NA/NB)=0，也即EAB(T，T0)=0。只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同,熱電偶的兩導(dǎo)體材料不同時(shí)才能有熱電勢(shì)產(chǎn)生。導(dǎo)體材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢(shì)EAB(T，T0)就只與溫度T有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。B）熱電偶回路的性質(zhì)1.均質(zhì)導(dǎo)體定律2.中間導(dǎo)體定律3.中間溫度定律C）冷端處理及補(bǔ)償原因熱電偶熱電勢(shì)的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；熱電偶分度表給出的熱電勢(shì)是以冷端溫度0℃方法冰點(diǎn)槽法計(jì)算修正法補(bǔ)正系數(shù)法零點(diǎn)遷移法冷端補(bǔ)償器法軟件處理法3、熱敏電阻溫度傳感器熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。在溫度傳感器中應(yīng)用最多的有熱電偶、熱電阻（如鉑、銅電阻溫度計(jì)等）和熱敏電阻。熱敏電阻發(fā)展最為迅速，由于其性能得到不斷改進(jìn)，穩(wěn)定性已大為提高，在許多場(chǎng)合下（-40～＋350℃A）熱敏電阻的特點(diǎn)1．電阻溫度系數(shù)的范圍甚寬2．材料加工容易、性能好3．阻值在1～10M之間可供自由選擇4．穩(wěn)定性好5．原料資源豐富，價(jià)格低廉B）熱敏電阻的分類1．正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）2．負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）3．突變型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（CTRC）熱敏電阻器的應(yīng)用檢測(cè)用的熱敏電阻在儀表中的應(yīng)用電路元件5min50min作業(yè)3課后分析引入新課簡(jiǎn)要回顧上次的有關(guān)內(nèi)容，引入本次將學(xué)習(xí)的內(nèi)容。新課教學(xué)傳感器的選用原則及檢測(cè)電路一、傳感器的選用原則傳感器選用必須考慮如下因素：1、與測(cè)量條件有關(guān)的因素(1)測(cè)量的目的；(2)被測(cè)試量的選擇；(3)測(cè)量范圍；(4)輸入信號(hào)的幅值，頻帶寬度；(5)精度要求；(6)測(cè)量所需要的時(shí)間。2、與傳感器有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)(1)精度；(2)穩(wěn)定度；(3)響應(yīng)特性；(4)模擬量與數(shù)字量；(5)輸出幅值；(6)對(duì)被測(cè)物體產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)；(7)校正周期；(8)超標(biāo)準(zhǔn)過(guò)大的輸入信號(hào)保護(hù)。3、與使用環(huán)境條件有關(guān)的因素(1)安裝現(xiàn)場(chǎng)條件及情況；(2)環(huán)境條件(濕度、溫度、振動(dòng)等)；(3)信號(hào)傳輸距離；(4)所需現(xiàn)場(chǎng)提供的功率容量。4、與購(gòu)買和維修有關(guān)的因素(1)價(jià)格；(2)零配件的儲(chǔ)備；(3)服務(wù)與維修制度，保修時(shí)間；(4)交貨日期。使用有關(guān)指標(biāo)：供電方式（直流、交流、頻率及波形等）、功率、各項(xiàng)分布參數(shù)值、電壓范圍與穩(wěn)定度等；外形尺寸、重量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等；安裝方式、饋線電纜等。二、增益；；；；；10min15min10min作業(yè)課后分析引入新課簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)上次課知識(shí)，引入本次課將學(xué)習(xí)的電感式傳感器知識(shí)。新課教學(xué)電感式傳感器3、電渦流傳感器位移特性實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私怆姕u流傳感器測(cè)量位移的工作原理和特性。需用器件與單元：電渦流傳感器、直線位移執(zhí)行器，被測(cè)導(dǎo)體，測(cè)微頭，數(shù)顯電壓表。注意事項(xiàng)：1）渦流效應(yīng)的強(qiáng)弱除了和被測(cè)導(dǎo)體與線圈的距離有關(guān)外，還和被測(cè)導(dǎo)體的材料有很大關(guān)系。這里被測(cè)導(dǎo)體的材料是45號(hào)鋼。2）受被測(cè)導(dǎo)體材料的影響，每只電渦流傳感器都有特定的位移特性。3）電渦流傳感器是非接觸式測(cè)量,存在線性起始安裝問(wèn)題。4)通用放大器(2)調(diào)零時(shí)數(shù)顯電壓表需從20V檔逐步逐步減小。實(shí)驗(yàn)步驟：1）在直線位移執(zhí)行器圓盤右邊靠外邊的支架安裝上測(cè)微頭。測(cè)微頭旋在20mm處，并頂住直線位移執(zhí)行器圓盤，擰緊測(cè)量架頂部的固定鏍釘。2）將電渦流傳感器安裝在直線位移執(zhí)行器右邊靠里邊的支架上，傳感器引線插入相應(yīng)插座中,探頭對(duì)準(zhǔn)并貼近直線位移執(zhí)行器圓盤上的小圓片，擰緊測(cè)量架頂部的固定鏍釘。3）電渦流傳感器測(cè)量系統(tǒng)面板上的wR1調(diào)至最大。4）向里旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，每轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm或0.5mm記下數(shù)字電壓表讀數(shù)，直到數(shù)字電壓表讀數(shù)不變，并填入下表：（也可用特性實(shí)驗(yàn)PC數(shù)據(jù)采集軟件操作）X（MM）V（V）作業(yè)作出V-X曲線，計(jì)算：（1）線性起點(diǎn)X0，(2)線性范圍(3)靈敏度S和非線性誤差δ。課后分析引入新課簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)上次課知識(shí)，引入本次課將學(xué)習(xí)的電容式傳感器知識(shí)。新課教學(xué)電容式傳感器6、電容式傳感器位移特性實(shí)驗(yàn) 目的：了解電容式傳感器的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)?；驹恚豪闷桨咫娙軨=εS/d的關(guān)系,在ε、S、d中三個(gè)參數(shù)中，保持二個(gè)參數(shù)不變，而只改變其中一個(gè)參數(shù)，就可使電容的容量(C)發(fā)生變化，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路，將電容的變化量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓量,則可以制成多種電容傳感器，如：①變?chǔ)诺臐穸入娙輦鞲衅鳌＂谧僤的電容式壓力傳感器。③變S的電容式位移傳感器。本實(shí)驗(yàn)采用第③種電容傳感器,是一種圓筒形差動(dòng)變面積式電容傳感器。需用器件與單元：直線位移執(zhí)行器,電容位移傳感器、連接桿,電容傳感器測(cè)量系統(tǒng),測(cè)微頭,數(shù)字電壓表.注意事項(xiàng)：1）電容式位移傳感器測(cè)量桿上有一白圈，表示傳感器的零點(diǎn)，即：當(dāng)白圈回縮對(duì)準(zhǔn)，內(nèi)部動(dòng)片處于兩靜片的中間。理論上這點(diǎn)的電勢(shì)輸出為零。2）調(diào)零時(shí)數(shù)顯電壓表需從20V檔逐步減檔。實(shí)驗(yàn)步驟：1）直線位移執(zhí)行器圓盤右邊靠外的支架安裝上測(cè)微頭。測(cè)微頭旋在20mm處，并頂住直線位移執(zhí)行器圓盤，擰緊測(cè)量架頂部的固定鏍釘。測(cè)微頭旋至10mm處。2）將連接桿插入直線位移執(zhí)行器右邊靠里的支架內(nèi)，電容位移傳感器安裝在連接桿上，傳感器引線插入相應(yīng)插座中,探頭對(duì)準(zhǔn)并頂住直線位移執(zhí)行器圓盤上的小圓片，移動(dòng)連接桿使測(cè)量桿回縮至桿上白圈對(duì)準(zhǔn)傳感器側(cè)壁（零點(diǎn)），擰緊測(cè)量架頂部的固定鏍釘。3）電容傳感器測(cè)量系統(tǒng)中的“特性/測(cè)量”開關(guān)置“特性”位，在“特性”輸出口接數(shù)字電壓表。4）將放大器增益調(diào)到適中位，調(diào)零位使數(shù)字電壓表為零。5）向里旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，每次轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm或0.5mm記下數(shù)字電壓表讀數(shù)，（至少10次）并填入下表（也可用特性實(shí)驗(yàn)PC數(shù)據(jù)采集軟件操作）6）測(cè)微頭旋回10mm處，向外旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，每次轉(zhuǎn)動(dòng)0.2mm或0.5mm記下數(shù)字電壓表讀數(shù)，（至少10次）并填入下表。X（MM）10V（V）0作業(yè)作出V-X曲線，計(jì)算：（1）兩個(gè)方向的線性范圍(2)線性范圍(3)靈敏度S和非線性誤差δ。課后分析引入新課簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)上次課知識(shí)，引入本次課將學(xué)習(xí)的光電式傳感器知識(shí)。新課教學(xué)傳感器B）內(nèi)光電效應(yīng)當(dāng)光照射在物體上，使物體的電阻率ρ發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫做內(nèi)光電效應(yīng)，它多發(fā)生于半導(dǎo)體內(nèi)。根據(jù)工作原理的不同，內(nèi)光電效應(yīng)分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)兩類：（1）光電導(dǎo)效應(yīng)在光線作用，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過(guò)渡到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化，這種現(xiàn)象被稱為光電導(dǎo)效應(yīng)?；谶@種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻。4、光敏管光音頻調(diào)制實(shí)踐借助工程實(shí)踐臺(tái)設(shè)備，教師完成如下演示性試驗(yàn)：目的：了解光可作為載體傳輸信號(hào)，掌握發(fā)光二極管的光音頻調(diào)制,光敏三極管的光音頻解調(diào)的基本工作原理。基本原理：話筒的音頻信號(hào)經(jīng)IC1放大后,使發(fā)光二極管(L2)發(fā)出的光受音頻信號(hào)電流的控制,光敏三極管(T)的亮電流也隨接收到的音頻光信號(hào)變化,通過(guò)R9,RW2轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),經(jīng)C1隔去直流份量后輸入IC2驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲.A）需用器件與單元：話筒，光電調(diào)制系統(tǒng)。B）注意事項(xiàng)：RW2不要太大，以免引起喇叭嘯叫。C）步驟：1）按下光電調(diào)制系統(tǒng)中“光源控制方式”開關(guān)的“音頻調(diào)制”鍵。2）光電器件特性系統(tǒng)中“三極管”置“調(diào)制”位。3）插入話筒,調(diào)節(jié)RW2在中間位。4）打開光電器件特性中的電源開關(guān)。5）對(duì)著話筒講話，喇叭發(fā)聲。6）用手遮擋光路，喇叭不發(fā)聲。教師演示后，讓學(xué)生參與，強(qiáng)化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，增加學(xué)習(xí)興趣。5、光敏二極管光電脈沖調(diào)制實(shí)驗(yàn)借助工程實(shí)踐臺(tái)設(shè)備，教師完成如下演示性試驗(yàn)：目的：了解光敏二極管接收光脈沖信號(hào)時(shí)的基本工作狀況。基本原理：從發(fā)光二極管(L1)發(fā)出的光脈沖激發(fā)了光敏二極管(D)的亮電流,通過(guò)R2轉(zhuǎn)換成脈沖電壓信號(hào)輸入三極管(T2)的基極,使三極管(T2)斷續(xù)導(dǎo)通,驅(qū)動(dòng)集電極上的發(fā)光二極管發(fā)出與光源一致的光脈沖。需用器件與單元：光電調(diào)制系統(tǒng)。注意事項(xiàng)：光敏二極管工作在反向偏置狀態(tài).亮電流從負(fù)極流向正極.步驟1)按下光電調(diào)制系統(tǒng)中“光源控制方式”開關(guān)的“脈沖調(diào)制”鍵.2)光電器件特性系統(tǒng)中“二極管”置“調(diào)制”位.3)打開光電器件特性中的電源開關(guān).4）觀察二只發(fā)光二極管的閃爍,調(diào)節(jié)wR1可改變發(fā)光二極管(L)的光脈沖周期。用手遮擋光路，觀察發(fā)光二極管的閃爍。教師演示后，讓學(xué)生參與，強(qiáng)化理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，增加學(xué)習(xí)興趣。5min50min作業(yè)課后分析引入新課簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)上次課知識(shí)，引入本次課將學(xué)習(xí)的力敏傳感器知識(shí)。新課教學(xué)傳感器4、直流全橋的應(yīng)用—電子秤實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈶?yīng)變片直流全橋的應(yīng)用及電路定標(biāo)?；驹恚弘娮映訉?shí)驗(yàn)原理為全橋測(cè)量原理，通過(guò)對(duì)電路調(diào)節(jié)使電路輸出的電壓值為重量對(duì)應(yīng)值，將電壓量綱(V)改為重量量綱(g)即成為一臺(tái)原始電子秤。需用器件與單元：應(yīng)變式傳感器及懸臂梁、通用放大器Ⅱ電路、砝碼、電壓表。實(shí)驗(yàn)步驟：1）將通用放大器Ⅱ的S5開關(guān)置相應(yīng)位并按下應(yīng)變式傳感器R1,R2,R3開關(guān)將四片應(yīng)變片接成全橋,先不要給傳感器加載，將通用放大器Ⅱ的Rw1，Rw3順時(shí)調(diào)至調(diào)最大，抬起S15開關(guān)，調(diào)Rw5及Rw2使第一級(jí)儀表專用放大器輸出Vo3為零。壓下S15開關(guān)接入第二級(jí)反相放大器,調(diào)Rw4使Vo4（Vo）為零。2）在托盤上放10只砝碼給傳感器加載，逐步調(diào)小Rw3至數(shù)顯電壓表指示200mV,整個(gè)過(guò)程Rw1，Rw2，Rw4不要?jiǎng)印?）取下10只砝碼，如數(shù)顯電壓表指示不為零，再調(diào)Rw4使Vo4（Vo）為零。4）重復(fù)上面第（2）步。5）取下10只砝碼，數(shù)顯電壓表指示應(yīng)為零。6）每加1只砝碼，記下電壓表讀數(shù)，填入下表：（也可用特性實(shí)驗(yàn)PC數(shù)據(jù)采集軟件操作）。重量（g）電壓（mv）在托盤上放上一未知重量的物體（<200g），根據(jù)電壓表指示值，它有多重？6、根據(jù)上表計(jì)算非線性差值。7、分析誤差來(lái)源。作業(yè)課后分析引入新課簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)上次課知識(shí)，引入本次課將學(xué)習(xí)的壓電式