传感器检测分析方法教材
传感器与检测技术教案NO6
传感器与检测技术教案NO6一、教案概述本教案是以传感器与检测技术为主题的教学内容，旨在帮助学生了解传感器的基本概念、分类、原理以及常见的检测技术和应用。
通过理论讲解和实例分析，培养学生对传感器的认知能力和应用能力，为学生今后的学习和工作提供基础。
二、教学目标1. 了解传感器的基本概念、分类和工作原理；2. 掌握常见检测技术的原理和应用；3. 能够应用所学知识解决简单的传感器与检测技术问题；4. 培养学生的实验操作和数据处理能力。
三、教学重点1. 传感器的分类和工作原理；2. 常见检测技术的原理和应用；3. 实验操作和数据处理。
四、教学内容与方法1. 传感器基础知识讲解a. 传感器的定义和作用；b. 传感器的分类和特点；c. 传感器的工作原理和参数。
2. 常见传感器分类与原理a. 接触式传感器和非接触式传感器；b. 模拟传感器和数字传感器；c. 主动传感器和被动传感器；d. 特殊传感器（温度传感器、压力传感器、湿度传感器等）。
3. 常见检测技术原理与应用a. 光电检测技术；b. 电磁感应检测技术；c. 超声波检测技术；d. 激光雷达检测技术；e. 红外线检测技术；f. 微波雷达检测技术。
4. 实验操作和数据处理a. 利用传感器进行温度检测实验；b. 利用传感器进行压力检测实验；c. 利用传感器进行湿度检测实验；d. 实际应用案例分析和讨论。
五、教学步骤与安排1. 引入（5分钟）通过举例引入传感器的作用和应用领域，激发学生的学习兴趣。
2. 传感器基础知识讲解（15分钟）详细讲解传感器的基本概念、分类和工作原理，引导学生理解传感器的本质和功能。
3. 常见传感器分类与原理（30分钟）分别介绍接触式传感器和非接触式传感器的工作原理和应用，让学生了解不同传感器的特点及适用场景。
4. 常见检测技术原理与应用（40分钟）介绍光电检测技术、电磁感应检测技术、超声波检测技术、激光雷达检测技术、红外线检测技术和微波雷达检测技术的原理和应用，加深学生对各种检测技术的理解。
传感器与检测技术(第2版)李增国主编 第四章教材
3、当d过小时，又容易引起击穿，同时加工精度要求也 高了。
4、一般在极板间放置云母、塑料膜等介电常数高的物质 来提高绝缘性，
5、在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，可 采用差动式结构。
4.1.3 变介电常数式电容传感器
4.1.3 变介电常数式电容传感器
1）当电介质改变时，电容量也会变化，可用下式表示。上图 为介质面积变化的电容式传感器。这种传感器可用来测量物位 或液位，也可测量位移。
2、分类：
1）按工作的原理可分 2）按制作方式分
3、电阻应变式传感器--应变片 1）原理： 基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形 时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。
2）应变片的电阻变化率：
dR 2 d
R
3）金属丝应变片：
对金属材料，导电率不变：
第4章 电容式传感器
本章的主要内容有: 1.电容式传感器的工作原理及结构形式; 2.电容式传感器的主要测量转换电路; 3.电容式传感器的结构类型; 4.电容式传感器的典型应用; 通过学习要求掌握电容式传感器的正确选用方法。
回顾：
第三章主要讲述了电阻式传感器，其主要内容有：
1、定义： 电阻式传感器 :是把被测量转换为电阻变化的一种传感器。
C2，输出电压为
u0
C1 - C2 C1 C2
u1
可见，输出电压与电容变化成线性关系。
4.2.4 调频电路
测量电路见下图。当电容变化时导致振荡频率变 化，再通过监频电路将其转换为振幅的变化，经放 大后即可显示，这种方法称为调频法。 振荡频率为
C
0A
2）应用举例1：电容式接近开关 被测物体 感应电极
2:电容式转速传感器的结 构原理
《传感器及检测技术》PPT课件
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第二节 差动变压器式传感器
电源中用到的“单相变压器”有一个一次线圈（又称为初 级线圈），有若干个二次线圈（又称次级线圈）。当一次线圈 加全上波交整流流激电磁路电中压，两Ui后个，二将次在线二圈次串线联圈，中总产电生压感等应于电两压个U二O。次在线 圈的电压之和。
＋
请将单相变压 器二次线圈N21、 N22的有关端点按 全波整流电路的要 求正确地连接起来。
（参考中原量仪股份有限公司资料）
滑道
轴承滚子外形
分选仓位
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电感式滚柱直径分选装置（机械结构放大）
汽缸
直径测微装置
控制键盘
长度测微装置
滑道
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三、电感式不圆度计原理
该圆度计采用旁向式电感测微头
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电感式不圆度测试系统
旁向式电感测微头
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如果在输出电压送到指示仪前，经过一 个能判别相位的检波电路，则不但可以反映 位移的大小（的幅值），还可以反映位移的 方向（的相位）。这种检波电路称为相敏检 波电路。
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图3-7 相敏检波输出特性曲线
a）非相敏检波 b）相敏检波
2020/11/29 1—理想特性曲线 2—实际特性曲线
上节回顾:
1.电容传感器
本节主要内容:
1.电感传感器
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第4章 电感式传感器
本章学习自感式传感器和差 动变压器的结构、工作原理、测 量电路以及他们的应用，掌握一 次仪表的相关知识。
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第一节 自感式传感器
先看一个实验：
传感器及检测技术讲义PPT教案
精度（补充）
反映测量结果与真值接近程度的量 (1)准确度 ：反映系统误差对测量结果的影响 (2)精密度：反映随机误差对测量结果的影响 (3)精确度 ：反映系统、随机误差对测量结果的影响
，用不确定度表示。 对于具体的测量，精密度高的而准确度不一定高
，准确度高的精密度不一定高，但精确度高，则精密 度和准确度都高。
①绝对误差 ②相对误差 ③引用误差 ④基本误差 ⑤附加误差
2.测量误差的性质
①随机误差 ②系统误差 ③粗大误差
有关测量技术中的部分名词（补 充）
（1）真值：被测量本身所具有的真正值。 （2）实际值：高精度仪器所测被测量的值。 （3）标称值：测量器具上所标出来的值。 （4）示值：由测量器具的读数装置所指示出
100
%
1.0%
例 2-3
(3) 结论：用1.0级小量程的温度计测量所产生的示值 相对误差比选用0.5级的较大量程的温度计测量所产生的 示值相对误差小，因此选用1.0级小量程的温度计更合适
2.2测量数据的估计和处理
2.2.1随机误差分析 2.2.2系统误差分析 2.2.3粗大误差剔除 2.2.4测量数据处理中的几个问题
L
式中: δ——相对误差, 一般用百分数给出; Δ——绝对误差;
L——真值。（实际值）
2）示值' (标称)相10对0%误差：x——测量值
x
误差的表示方法（3）
3）引用（满度）误差
引用误差可用下式定义:
xm
测量上限－测量下限
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。
γ为引用误差； Δ为绝对误差；xm为满度值。
【例1】
某采购员分别在A 、B 、C 三家商店购买 100kg牛肉干、10kg牛肉干、1kg牛肉干，发现 均缺少约0.5kg，但该采购员对C家卖牛肉干的 商店意见最大，是何原因？
传感器与检测技术ppt课件第一章
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1.2检测技术理论基础
1.2.2 测量方法
1) 直接测量、间接测量和组合测量 (又称联立 测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后
结果，则称这样的测量为组合测量。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量
4) 静态测量与动态测量
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1.1.3 传感器基本特性
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其 输入输出关系特性称为静态特性。
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性 ，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测 量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所 示。
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1.1.3 传感器基本特性
2．传感器的分类
（1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、 电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及 热电式传感器等。
（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、 加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温 度和光等。
（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型 传感器。物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的 变化来实现信号变换，如：水银温度计。结构型传感器是依 靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。
敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号 的元件。
测量电路(measuring circuit)： 将转换
元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如 放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特 性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功 能。
传感器与检测技术-教案
传感器与检测技术-教案第一章：传感器概述1.1 教学目标了解传感器的定义、分类和作用理解传感器的基本原理和特性掌握传感器的选用和安装方法1.2 教学内容传感器的定义和分类传感器的基本原理和特性传感器的选用和安装方法1.3 教学方法讲授传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解传感器的工作原理和特性动手实验，演示传感器的选用和安装方法1.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对传感器选用和安装方法的掌握程度第二章：温度传感器2.1 教学目标了解温度传感器的定义、分类和作用理解温度传感器的基本原理和特性掌握温度传感器的选用和安装方法2.2 教学内容温度传感器的定义和分类温度传感器的基本原理和特性温度传感器的选用和安装方法2.3 教学方法讲授温度传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解温度传感器的工作原理和特性动手实验，演示温度传感器的选用和安装方法2.4 教学评估课堂问答，检查学生对温度传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对温度传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对温度传感器选用和安装方法的掌握程度第三章：压力传感器3.1 教学目标了解压力传感器的定义、分类和作用理解压力传感器的基本原理和特性掌握压力传感器的选用和安装方法3.2 教学内容压力传感器的定义和分类压力传感器的基本原理和特性压力传感器的选用和安装方法3.3 教学方法讲授压力传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解压力传感器的工作原理和特性动手实验，演示压力传感器的选用和安装方法3.4 教学评估课堂问答，检查学生对压力传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对压力传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对压力传感器选用和安装方法的掌握程度第四章：流量传感器4.1 教学目标了解流量传感器的定义、分类和作用理解流量传感器的基本原理和特性掌握流量传感器的选用和安装方法4.2 教学内容流量传感器的定义和分类流量传感器的基本原理和特性流量传感器的选用和安装方法4.3 教学方法讲授流量传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解流量传感器的工作原理和特性动手实验，演示流量传感器的选用和安装方法4.4 教学评估课堂问答，检查学生对流量传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对流量传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对流量传感器选用和安装方法的掌握程度第五章：位移传感器5.1 教学目标了解位移传感器的定义、分类和作用理解位移传感器的基本原理和特性掌握位移传感器的选用和安装方法5.2 教学内容位移传感器的定义和分类位移传感器的基本原理和特性位移传感器的选用和安装方法5.3 教学方法讲授位移传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解位移传感器的工作原理和特性动手实验，演示位移传感器的选用和安装方法5.4 教学评估课堂问答，检查学生对位移传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对位移传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对位移传感器选用和安装方法的掌握程度第六章：光学传感器6.1 教学目标了解光学传感器的定义、分类和作用理解光学传感器的基本原理和特性掌握光学传感器的选用和安装方法6.2 教学内容光学传感器的定义和分类光学传感器的基本原理和特性光学传感器的选用和安装方法6.3 教学方法讲授光学传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解光学传感器的工作原理和特性动手实验，演示光学传感器的选用和安装方法6.4 教学评估课堂问答，检查学生对光学传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对光学传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对光学传感器选用和安装方法的掌握程度第七章：超声波传感器7.1 教学目标了解超声波传感器的定义、分类和作用理解超声波传感器的基本原理和特性掌握超声波传感器的选用和安装方法7.2 教学内容超声波传感器的定义和分类超声波传感器的基本原理和特性超声波传感器的选用和安装方法7.3 教学方法讲授超声波传感器的基本概念和分类分析实际案例，讲解超声波传感器的工作原理和特性动手实验，演示超声波传感器的选用和安装方法7.4 教学评估课堂问答，检查学生对超声波传感器定义和分类的理解分析案例，评估学生对超声波传感器工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对超声波传感器选用和安装方法的掌握程度第八章：无线传感器网络8.1 教学目标了解无线传感器网络的定义、分类和作用理解无线传感器网络的基本原理和特性掌握无线传感器网络的选用和安装方法8.2 教学内容无线传感器网络的定义和分类无线传感器网络的基本原理和特性无线传感器网络的选用和安装方法8.3 教学方法讲授无线传感器网络的基本概念和分类分析实际案例，讲解无线传感器网络的工作原理和特性动手实验，演示无线传感器网络的选用和安装方法8.4 教学评估课堂问答，检查学生对无线传感器网络定义和分类的理解分析案例，评估学生对无线传感器网络工作原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对无线传感器网络选用和安装方法的掌握程度第九章：传感器信号处理与分析9.1 教学目标了解传感器信号处理与分析的基本概念、方法和作用理解传感器信号处理与分析的基本原理和特性掌握传感器信号处理与分析的方法和技巧9.2 教学内容传感器信号处理与分析的基本概念和方法传感器信号处理与分析的基本原理和特性传感器信号处理与分析的方法和技巧9.3 教学方法讲授传感器信号处理与分析的基本概念和方法分析实际案例，讲解传感器信号处理与分析的基本原理和特性动手实验，演示传感器信号处理与分析的方法和技巧9.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器信号处理与分析的基本概念和方法的理解分析案例，评估学生对传感器信号处理与分析的基本原理和特性的掌握程度实验报告，评估学生对传感器信号处理与分析的方法和技巧的掌握程度第十章：传感器在工程应用中的案例分析10.1 教学目标了解传感器在工程应用中的重要性理解传感器在不同工程领域的应用案例掌握传感器在工程应用中的选型和应用方法10.2 教学内容传感器在工程应用中的重要性传感器在不同工程领域的应用案例传感器在工程应用中的选型和应用方法10.3 教学方法讲授传感器在工程应用中的重要性分析实际案例，讲解传感器在不同工程领域的应用动手实验，演示传感器在工程应用中的选型和应用方法10.4 教学评估课堂问答，检查学生对传感器在工程应用中的重要性的理解分析案例，评估学生对传感器在不同工程领域应用的掌握程度实验报告，评估学生对传感器在工程应用中的选型和应用方法的掌握程度重点和难点解析1. 传感器的基本概念和分类：重点关注传感器定义和分类的理解，以及传感器的功能和作用。
传感器及检测技术教案全
传感器及检测技术教案（一）一、教学目标1. 让学生了解传感器的定义、作用和分类。
2. 使学生掌握常见传感器的原理与应用。
3. 培养学生运用传感器进行检测技术的实际操作能力。
二、教学内容1. 传感器的定义与作用2. 传感器的分类3. 常见传感器的原理与应用4. 传感器的基本特性5. 传感器的选用与安装三、教学重点与难点1. 教学重点：传感器的定义、作用、分类；常见传感器的原理与应用。
2. 教学难点：传感器的基本特性；传感器的选用与安装。
四、教学方法1. 采用讲授法讲解传感器的定义、作用、分类和常见传感器的原理与应用。
2. 采用案例分析法分析实际应用中的传感器案例，帮助学生更好地理解传感器的工作原理和应用。
3. 采用实践操作法，让学生动手安装和选用传感器，提高学生的实际操作能力。
五、教学过程1. 导入：介绍传感器在现代科技领域的重要性和广泛应用，激发学生的学习兴趣。
2. 新课讲解：讲解传感器的定义、作用、分类，以及常见传感器的原理与应用。
3. 案例分析：分析实际应用中的传感器案例，加深学生对传感器工作原理和应用的理解。
4. 实践操作：安排学生进行传感器选用与安装的实践操作，提高学生的实际操作能力。
6. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。
传感器及检测技术教案（二）一、教学目标1. 让学生了解传感器的基本特性。
2. 使学生掌握传感器的校准方法。
3. 培养学生运用传感器进行检测技术的实际操作能力。
二、教学内容1. 传感器的基本特性2. 传感器的校准方法3. 传感器的故障诊断与维修4. 传感器的误差分析5. 传感器的数据处理与显示三、教学重点与难点1. 教学重点：传感器的基本特性；传感器的校准方法。
2. 教学难点：传感器的故障诊断与维修；传感器的误差分析；传感器的数据处理与显示。
四、教学方法1. 采用讲授法讲解传感器的基本特性和校准方法。
2. 采用案例分析法分析实际应用中的传感器故障案例，帮助学生掌握传感器的故障诊断与维修方法。
传感器与检测技术高教ppt3版第十章电子课件
静电电容耦合是两个电路间存在寄生电容，干扰
信号通过寄生电容耦合。
•
U
N
C C j
12
12
j 1 RC12
CC22U• 1
一般情况下，有R<<1/（C12+C2），故上式可进一步
简化为
U jRC12U1
10.4 干扰信号的耦合方式
图所示为静电电容耦合的原理图。
10.4 干扰信号的耦合方式
求而定）。
10.1 非线性补偿技术
2、闭环式非线性反馈补偿
（1）解析计算法
传感器的输出—输入关系的解析表达式为 放大器的输出—输入关系解析表达式为 整个测量系统的刻度特性为
根据框图可知
u u1 u f
非线性特性解析表达式
u1 f1 (x)
uo Ku
uo Sx
uf
f1
uo S
uo K
10.1 非线性补偿技术
感器输出电压为纵坐标。
② 将放大器的线性特性曲线u2 = KU1画在第Ⅱ 象限，放大器的输入u1为纵坐标，放大器的输出 u2为横坐标。 ③ 将整个测量系统的输出 — 输入特性曲线uo = S x画在第Ⅲ象限，该象限的横坐标仍为被测 量x，纵坐标为整个仪表输出u o。 ④ 将x轴分成1、2、3 … n段（段数n由精度要
在某一输入量x下，由温度变化引起的仪表输出变化为
ST
da0 (T ) dT
da1(T ) x dT
da0 (T ) xn dT
即近似地把系统看成是线性系统
y a0 (T ) a1(T )x
ST
da0 (T ) dT
da1(T ) dT
x
10.2 温度补偿技术
10.2.2 温度补偿方式
传感器检测课程设计
传感器检测课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解传感器的基本原理和分类，掌握不同传感器的工作方式和应用场景。
2. 学生能够描述传感器检测物理量的基本过程，解释传感器输出信号与检测量之间的关系。
3. 学生能够运用所学的传感器知识，分析简单的电路图，并识别传感器在电路中的作用。
技能目标：1. 学生通过动手实践，学会正确连接传感器与检测电路，并能进行基本的调试。
2. 学生能够运用数据处理软件，对传感器采集到的数据进行分析，得出有效结论。
3. 学生能够设计简单的传感器检测系统，解决实际问题，培养创新意识和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习传感器知识，激发对科学技术的兴趣，培养探究精神和问题解决意识。
2. 学生在学习过程中，增强团队合作意识，学会倾听、尊重他人意见，提高沟通能力。
3. 学生能够认识到传感器在现代科技中的重要性，了解其在生活中的应用，增强社会责任感和使命感。
本课程针对初中年级学生设计，结合学生的认知水平和兴趣特点，注重理论知识与实际操作相结合。
通过本课程的学习，使学生掌握传感器的基础知识，培养实际操作技能，提高学生的科学素养和创新能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在学习过程中形成积极的学习态度和良好的团队合作精神。
在教学过程中，教师需关注学生的个体差异，因材施教，确保每位学生都能达到课程目标。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 传感器基本原理：介绍传感器的定义、分类和基本工作原理，使学生了解不同类型传感器的作用。
- 章节关联：课本第三章“传感器及其应用”2. 传感器检测物理量：讲解传感器如何检测温度、湿度、光照、压力等物理量，并分析传感器输出信号与检测量之间的关系。
- 章节关联：课本第三章第二节“传感器检测物理量”3. 传感器电路连接与调试：指导学生动手实践，学会正确连接传感器与检测电路，并进行基本调试。
- 章节关联：课本第三章第三节“传感器电路及其应用”4. 数据处理与分析：教授学生使用数据处理软件，对传感器采集到的数据进行分析，培养学生分析问题和解决问题的能力。
传感技术检测课程设计
传感技术检测课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解传感技术的基本原理和概念，掌握不同类型传感器的功能与应用。
2. 使学生掌握传感器检测信号的转换、处理和传输过程，了解传感器在工程检测领域的应用。
3. 帮助学生了解传感器检测技术在生活中的实际应用，提高对科技与生活联系的认识。
技能目标：1. 培养学生运用传感技术解决实际问题的能力，学会设计简单的传感器检测系统。
2. 提高学生动手操作和实验能力，熟练使用传感器及相关仪器设备。
3. 培养学生分析传感器检测数据，解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对传感技术的兴趣，培养主动探究科学问题的精神。
2. 培养学生的团队协作意识，提高沟通与交流能力。
3. 增强学生的环保意识，认识到传感器检测技术在环境保护中的重要作用。
本课程针对高中年级学生，结合传感技术教材，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力。
课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生掌握传感技术的基本知识，培养解决实际问题的能力，同时注重情感态度价值观的培养，使学生在学习过程中形成积极的学习态度和正确的价值观。
为实现课程目标，教学过程中将采用讲授、实验、讨论等多种教学方法，确保学生能够达到预期学习成果。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 传感技术基本原理：介绍传感器的工作原理、性能参数及其分类，重点讲解力、光、热、磁等常见传感器的工作原理及应用。
2. 传感器检测信号处理：阐述传感器检测信号的转换、放大、滤波和数字化处理过程，分析信号处理对检测结果的影响。
3. 传感器应用案例分析：结合教材案例，介绍传感器在工业、医疗、环保、家居等领域的应用，分析传感器检测技术的实际作用。
4. 传感器检测系统设计：讲解传感器检测系统的设计方法，包括传感器选型、电路设计、数据处理和系统调试等，培养学生实际操作能力。
5. 教学实验与实践活动：安排力传感器、光传感器、温湿度传感器等实验，让学生亲自动手操作，加深对传感技术原理的理解。
《传感器与检测技术》教案(模板1)
教案20 -20 学年第学期课程名称传感器与检测技术课程代码适用专业学时 56 学分 3.5 开课学院开课教研室授课教师职称授课班级《传感器与检测技术》课程说明一、课程基本情况课程类别：专业必修总学时： 56实验、上机学时：16学时二、学习者分析该课程的学习对象是大学第×学期×××专业的学生。
学生已具有了《模拟与数字电路》等课程的知识。
学生对模拟与数字电路等方面的知识点有了一定的认识。
该班学生普遍热爱专业知识的学习，思维活跃，对智能控制知识有一定的兴趣，能够较好的把模拟电路理论基础知识和传感器知识相结合，且具备一定学习能力，具有一定的理解与构建传感器系统的能力。
同时还能较主动地与老师和同学进行讨论学习。
三、课程性质必修课。
四、课程的教学目的和基本要求本课程是×××专业学生的一门专业课。
该课程主要介绍过程参数检测的基础知识和各类传感器的基本原理。
课程重点介绍参数获取过程中各类传感器的基本原理与基本结构。
本课程理论严谨,逻辑性强、运用了一定数学分析方法、结合实验来进行测控系统的分析和传感器的应用、同时和工程实际有一定的联系。
通过本课程的学习，应使学生掌握电阻传感器、电容传感器、电感传感器、温度传感器、以及光学传感器的基本原理、基本结构和工程应用等。
为后续课程的学习打下厚实的基础；并提高对测控系统进行分析和解决工程测量问题的能力；对学生毕业后迅速适应岗位需要、在工作岗位上具有可持续发展的再学习能力都具有重要作用。
基本要求：1. 具有测量控制系统、自动化仪表及仪器系统领域的基础知识和相关知识的运用能力及选择传感器及仪表的能力。
2. 组建一般测试系统的基本素质与能力。
3. 对一般测试过程中的技术问题进行分析和处理的能力和解决测量控制及仪器系统领域实际工程问题的初步能力。
4. 将测试系统应用于其他工程技术过程的能力，具有跟踪测控技术及仪器系统领域新理论、新知识、新技术的能力。
常见传感器的检测
《常见传感器的检测》教学设计一、教学内容分析：本节课主要通过对磁敏、声敏的定性检测和对光敏、热敏传感器的定量检测，使同学们对传感器有一个感性认识，初步掌握传感器的检测方法，了解传感器将物理量转换为电量的特性，为使用传感器进行电子控制系统的设计奠定基础。
根据日常生活中常见电器使用传感器的情况，选用光敏、声敏（用于夜晚楼道声响照明灯的开关）、热敏（自动开水壶）、磁敏（门开防盗报警）这4种传感器，检测方法设计为2种：1、使用多用电表的欧姆档，通过测量传感器在外界物理量变化时的电阻值变化规律，并作好数据记录；2、使用QXD－2型传感器性能实验仪，进行传感器功能的演示实验，该仪器在感受到传感器输入信号时，可控制发出四种音乐声，以及进行灯光闪烁和继电器控制。
二、教学对象分析：虽然传感器在日常生活中应用广泛，但学生缺乏自己动手搭接传感器电路的实际技术体验，因此对传感器对物理量感受和转换作用并不理解，因此使用多用电表和演示仪器进行实验，可增加实验的趣味性，调动学生的探究欲望。
本课教学要求学生学会使用多用电表测量传感器的电阻随环境物理量的变化情况。
学生对多用电表的使用熟练程度不一，可分组合作、互相学习，完成检测任务。
三、教学目标及分析1、了解常见传感器的检测方法；能够根据检测信息对几种传感器进行特性分析。
学会使用多用电表检测光敏电阻、正、负温度系数热敏电阻、磁敏传感器；2、经历传感器检测的一般过程，从系统、信息、控制的角度分析传感器的作用，从传感器检测仪的控制功能领悟“黑箱”原理；3、培养学生养成严谨细致的技术学习习惯（如不要将温度计折断、不要被开水烫了等）；树立安全用电意识和遵守安全操作规程的习惯。
注重学生观察能力、运用知识解决问题能力的培养，领悟技术试验的一般思想方法。
教学重点：学会认识、检测几种常见的传感器。
教学难点：对测量数据的分析归纳。
四、教学策略及媒体的运用1、教师先搜集各种生活中传感器应用和各种传感器对照的图片资料，扩大学生的知识面；2、将检测流程简单、现象明显的光敏电阻的检测安排在开始，集中观察，然后由学生应用类似方法设计其它几种传感器的检测；3、各小组根据测量数据进行讨论、推选代表发言归纳。
传感器——光照度检测原理分析
GL7516工作原理
光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料 两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成 光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造 光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半 导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作 很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有 透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。入射光消失 后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻 值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其 中便有电流通过，受到一定波长的光线照射时，电流就会随 光强的增大而变大，从而实现光电转换。
光照度检测原理分析
----------以GL7516为例
光照度
光照度，即通常所说的勒克司度（lux），表
示被摄主体表面单位面积上受到的光通量。1 勒克司相当于1流明/平方米，即被摄主体每平 方米的面积上，受距离一米、发光强度为1烛 光的光源，垂直照射的光通量。
光照传感器
用途：用于检测光照强度，简称照度，工作原 理是将光照强度值转为电压值。 原理：采用GL7516光敏电阻进行光照强度的检 测。光敏电阻式一种半导体材料制成的电阻， 其电导率随着光照度的变化而变化。利用这一 特性可以制成不同形状和受光面积的光敏电阻。 GL7516就是其中的一种，光越强阻值越大。光 敏电阻广泛应用于玩具、灯具、照相机等行业。
光照传感器的接口电路如下图所示。通过 CC2530的AD口，采集光照传感器和固定电阻分 压后的电压值，从而感知光照传感器随光强变 化的情况。
CC2530AD转化器原理
我们经常遇到的物理参数，如电流、电压、温 度、压力、速度……电量或非电量都是模拟量。 模拟量的大小是连续分布的，且经常也是时间 上的连续函数。因此要将模拟量转换成数字信 号需经采样——>量化——>编码三个基本过程 （数字化过程）。
传感器与测试技术PPT课件
分类:
电感式传感器
自感型
可变磁阻型
互感型
涡流式
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6.1 自感式电感传感器
1、工作原理——可变磁阻式
原理:电磁感应
L W 20A 2
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自感L与气隙δ
成反比，而与 气隙导磁截面 积A成正比。
在将被测信号调制，并将它和噪声分离，放大等 处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测 量值的测量信号，这一过程称为解调。
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1)目的：解决微弱缓变信号的放大以及信号的传输问题， 提高被测信号抗干扰能力。
常用的调制方法 ——载波信号为高频正弦信号（幅值、频率、相位）, 即调幅、调频和调相； ——载波信号为脉冲信号（宽度等），即脉冲调宽。
uo
u 2
L L0
输出电压的大小和极性反 映了被测量的性质（如位 移的大小及方向）。
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交流电桥的调制与解调 被测量经传感器变换输出的电信号多为低频缓变
的微弱信号，还往往有各种噪声信号。 为了将测量信号从含有噪声的信号中分离出来，
往往给被测信号赋予一定特征——调制的主要功用。
调制就是用被测信号（称为调制信号）去控制载 波信号，让后者的某一特征参数按前者变化。
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幅值调制装置实质上是一个乘法器，在实际应用中经 常采用交流电桥作调制装置，以高频振荡电源供给电 桥作为载波信号，则电桥的输出为调幅波。
被测信号的频率为 0～10Hz
载波的频率为f0 >100 Hz； f0 ＝3000 Hz
放大器的通频带应 为2990～3010 Hz
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3.1.9 主动探索与信息反馈型检测
根据探索行为所逐一得到的检测结果来判断被检测 对象的形态及性质，并重复进行探索，深入掌握其状态； 主动探索检测的信息反馈有多种形式：反馈给信息 处理部，如神经元网络学习等处理；反馈给传感器，如 改变传感器的工作状态；反馈给被测对象 ，使检测结果 具有确定性。
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3.1.6 微差法
此方法是测量被测量与已知量的差值。差值通常较小， 只要对差值进行高精度检测，可以提高检测精度。(游标卡 尺；测微头)
3.1.7 替换法
由于系统误差的存在，当把被测物与标准比较 物的主次或先后顺序置换过来时，可以排除测量过 程中因顺序所造成的误差影响。
例如，改变天平放砝码托盘的左右位置，两次测量质量取 平均值求得被测量的比较准确的质量。
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3.1.8 能量变换与能量控制型检测元件
这是根据传感元件的能量供给方式来划分的。 如热电偶作为温度传感器使用时，输出信号的能量 是传感器吸收的热能的一部分，由于输入信号的能量的 一部分转换成输出信号，所以称作能量变换型检测。 热敏电阻分别在热辐射的条件下，电阻值发生变化， 这种类型的传感器的输出信号能量不是来自光源或热源， 而是由检测阻值变化的电路电源提供的。此时，可以看 作是被测量控制了从电源转向输出信号的能量的流动。 所以称为能量控制型检测。
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3.1.5 强度变量检测与容量变量检测
被测物理量中，有强度变量与容量变量之分。如压 力、温度、电压等表示作用的大小，与体积、质量无关
的，称作强度变量。
而像长度、重量、热量、电流等与占据空间相关，
与体积、质量成比例关系的，是容量变量。
一般在传感器的输入输出端分别存在成对的强度变 量与容量变量，它们的乘积分别表示传感器的输入、输 出能量。
3.检测技术及方法分析
主要内容
检测方法及其基本概念 检测系统模型与结构分析 提高检测精度的方法 多元化检测技术
检测及控制装置与外界环境之间的三种界面关系：
信息的输入端口, 完成信 传感器与执行器：获取 号的检测与转换，是整个 检测对象所处状态的传 系统中的关键。 感器，以及控制并调节 对象状态的执行器。 传感器的好坏直接影 操作界面：操作人员与 响仪表的质量，对它 的要求有： 仪器装置之间的界面。 •准确性： 系统界面：监控仪器与 •稳定性： 其他系统之间信息往来。 •灵敏性： •其它：经济性、耐腐 蚀性、低能耗等。
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以热电偶测温为例，温度差即强度变量是输入信 号，输出信号是热电势，也是强度变量。输入端的容 量变量是热流，输出端的容量变量是电流,如图所示。
热流 电流
温度差
热电偶
热电势
热流和电流虽不是输入输出变量。但它们都对检测系 统有影响：被检测物体的热容量过小或检测系统的热容过 大，都将使被测物温度发生变化而产生误差。输出端电路 里有电流流动，受内阻影响输出信号的电压有所降低，也 会造成系统误差。强度变量与容量变量是在检测系统的输 入输出端共轭存在的变量。一方传递信息的同时，另一方 总是直接或间接地与误差有关。为减少测量误差，需尽量 抑制共轭变量的影响。
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3.1.4 偏差法与零位法
偏差法(difference method)也叫非零检测法。一般为开 环型结构，增益大。结构简单，测量结果直观。信号转 换需要的能量要从被测对象上获得（如弹簧秤称重） 。这样， 会使被测对象的状态发生变动。（例如，用接触式温度计测量温 度，热量会被温度计吸收）这种开环检测对排除干扰很不利。 零位法(null method)是反馈型闭环检测方法。采取与同 类的已知量取平衡的方法进行测量（如用天平测量质量） 。 零位法的平衡操作绝大多数已经完全自动化。（电位差计、 平衡电桥等）
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图3-1
检测与控制仪器与外界环境 之间的三种界面
传感器与检测技术
传感器(Sensor/Transducer): 能感受规定的被测量件 并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通 常由敏感元件和转换元件组成 检测（Detection):利用各种物理、化学效应，选择合 适的装置(传感器 )与方法，将生产、科研和生活等各 方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定 量结果的过程称为检测技术。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
输出
平衡式仪表及检测系统一般采用这种结构。
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3.1.2 直接检测与间接检测
直接检测——与同类基准进行简单比较。一般可直 接读出被测量的量值。
比如：用电压表测电压、温度计测温度等。
间接检测——测量与被测量有一定关系的2个或2个
以上物理量，然后再推算出被测量。
比如，测量电流和电阻求电压、U=IR。间接测量需要进行2 次以上的测量，一般要分析误差的传递。
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传感器(sensor, transducer)种类很多，它的 分类方法有很多种：
1. 根据检测对象分类，如温度、压力、位移等。
2. 从传感器原理或反应效应分类，如光电、压电等。
3. 根据传感器的材料分类，如导电体、半导体等。 4. 按应用领域分类，如化工、纺织、造纸、环保等 5. 按输出信号形式分类，如模拟和数字式等。 6. 按反映形式或能量供给方式分类，如能动型和被动
型、能量变换型和能量控制型等。
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3.1 检测方法及基本概念
3.1.1 开环(open loop)型检测与闭环(closed loop)型检测
开环型检测系统如图 (a)所示。
(a) 对象
传感器 信息处理器 输出
闭环型检测系统如图 (b)所示。
被测量 +
(b)
-
放大器 反变换器
变换器
单传感器 或 多传感器
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3.1.3 绝对检测与比较检测
绝对检测——由基本物理量测量而决定被测量的方法。
例如，用水银压力计测压力时，从水银柱的高度、密度、和 重力加速度等基本量测量决定压力值。
比较检测——与同种类量值进行比较而决定测量值的 方法称为比较检测方法。
例如用弹簧管压力计测量压力时，要用已知压力校正压力计 的刻度，被测压力使指针摆动而指示的压力是通过比较或校正得 出的。