传感器技术课程设计(应变式测力仪)
传感器技术及应用课程标准
课程标准课程名称：传感器技术及应用课程代码：05008 适用专业：应用电子技术、通信技术学时：72学分：4.5制订人：审核：《传感器技术及应用》学习领域（课程）标准一、学习领域（课程）综述（一）学习领域定位“传感器技术”学习领域由岗位群的“电子产品技术支持岗位”行动领域转化而来,是构成应用电子技术专业框架教案计划的专业学习领域之一，其定位见表一：表一学习领域定位（二）设计思路本课程标准的总体设计思路：变三段式课程体系为任务引领型课程体系，打破传统的文化基础课、专业基础课、专业课的三段式课程设置模式，紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容；变知识学科本位为职业能力本位，打破传统的以“了解”、“掌握”为特征设定的学科型课程目标，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标；变书本知识的传授为动手能力的培养，打破传统的知识传授方式，以“工作工程”为主线，创设工作情景，结合职业技能证书考证，培养学生的实践动手能力。
本课程标准以生产过程自动化技术等机电化类专业学生的就业为导向，根据行业专家对生产过程自动化技术等专业所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，同时遵循高等职业院校学生的认知规律，紧密结合职业资格证书中相关考核要求，确定本课程的工作模块和课程内容。
为了充分体现工作过程导向课程思想，本课程按照完成工程的基本工作过程工程熟悉了解T方案设计T系统流程图的绘制T系统软件和硬件的集成开发T控制系统安装调试T用户现场安装调试T工程竣工验收T用户指南、技术说明书等技术资料的编写与整理”的整个工作过程进行课程内容安排，选择具有代表性的几个工程为载体组织课程内容。
（三）学习领域（课程）目标1.方法能力目标：能对自已的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习的能力；学会自我学习、收集和检索信息、查阅技术资料；通过理论实践一体化的学习过程，深入了解实践与理论之间的相互关系；通过各种实践活动，思考优化实践的过程和方法，并尝试改进，尝试运用技术和研究方法解决一些工程实践问题；学会学习和工作的方法，勤于思考、做事认真的良好作风；培养学生一丝不苟、刻苦钻研的职业道德；通过实践活动，培养质疑意识，具有分析、解决问题的能力。
传感器与测试技术课程设计
传感器与测试技术课程设计《荷重传感器与电子秤》课程设计分校（站、点）：年级、专业：机械制造与其自动化学生姓名：学号：指导教师：完成日期：2012、6一，设计简述随着现代化生产的发展，电子秤在许多商业活动中已成为不可缺少的计量工具。
电子秤作为一个典型的自动检测系统，也可归纳为由三大环节所组成。
如图1所示一次仪表通常指的是传感器，它是由敏感元件，电路，机构等组成，是利用某些特殊材料对某些物理量具有一定的敏感，然后转换成电量（电压，电流）。
通常来自一次仪表的电信号比较弱小，不足以驱动显示器。
为此采用二次仪表对信号进行放大；来自一次仪表的电信号往往还夹带外部的干扰信号，必须把它去除，一般二次仪表还包括滤波电路用以消除干扰。
传感器的转换关系往往并不服从线性关系，所以有时还需要进行适当的线性补偿处理。
故称二次仪表为测量与显示部件。
二次仪表的输出信号可能是模拟量，也可能是数字量。
三次仪表是采用了计算机技术，所以要求二次仪表的输出信号必须是数字信号。
三次仪表将进一步对信号进行处理并形成控制量输出。
作为规模较小的仪表系统，三次仪表主要是以中央处理器为核心的数字电路，组成智能化仪表。
使整个测量系统的性能与功能大大提高。
图2所示的以单片机为核心部件组成三次仪表，它大大丰富了电子秤功能。
各种各样形式的电子秤的仪表结构都是大同小异的，都必须利用荷重传感器来采集重量信号并变换成相应大小的电信号。
电子秤的二次仪表把来自荷重传感器的微弱电压信号进行放大，滤波。
这不仅为了提高灵敏度，更重要的是与下一环节的电路进行正确匹配。
目前大多数电子秤是数字显示方式，所以模拟信号还必须作模数转换。
有了A/D转换器的数码信号，就可以进行自动标度变换、自动超载报警、自动数字显示。
还可以增加人机对话键盘、与外部设备的数据交换与通信、输出模拟或数字控制信号等功能。
由此大大提高了性能。
二，设计过程1、荷重传感器电子称传感器的选用荷重传感器的形式有电阻式、电容式、压磁式等多种形式。
课程标准-传感器技术及应用 (2)精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《传感器技术及应用》课程标准课程名称：传感器技术及应用课程类型：专业基础课总学时：64学时学分：4指定人：贾卫坊审核人：适用专业：应用电子技术、电气自动化技术、楼宇智能化工业技术制订时间：2014年7月30日(一)课程性质和任务1.课程性质：本课程是应用电子技术、电气自动化技术、楼宇智能化工业技术等专业职业技术课，，是在学生学习完《电子技术基础一》、《电子技术基础二》、《电路分析基础》等相关课程后开设的。
其主要包括传感器的认识、结构原理和使用方法，并在此基础上分别介绍常用传感器应用技术及实用电路的分析与设计。
2.课程标准设计思路：本课程讲解的内容以实用为主，原理分析通俗易懂。
各章节中典型传感器应用电路的分析和测试，融合常用传感器的基本知识。
课程内容包含了传感器检测若干个项目，每个项目又分为若干个典型工作任务，每个任务将相关知识和实践实验进行有机的结合，突出实际应用，减少理论推导，注重培养学生的实际应用能力和分析解决问题的实际工作能力。
据本课程的教学目标，以各种测量手段为主线，传感器的应用贯穿课程整个内容，让学生在用什么、学什么、会什么的过程中，逐步掌握专业技能和相关专业知识，培养学生的实际操作能力。
由于本课程与实际联系紧密，理论教学和实践实验训练有机结合，对学生的成绩评定应采用新的评价方式。
3.课程任务：通过本课程的学习和技能训练，使学生能认识传感器，了解测量基本原理，理解各种传感器进行非电量电测的方法，掌握传感器的基本结构和使用方法。
初步具备实用传感器的应用和电路制作技能，并了解相应的测量转换电路、信号处理电路的原理及各种传感器在工业中的应用。
（二）课程目标1.职业知识：●传感器的静态特性、动态特性与技术指标●电阻传感器原理与应用●电感传感器原理与应用●电容传感器原理与应用●光电（光纤、光栅）传感器原理与应用●磁电式传感器与霍尔传感器●压电式传感器原理与应用●半导体物性传感器●温度检测系统●压力检测系统●液位测检系统●流量检测系统●传感器在汽车上的应用2.职业技能：●测量误差与数据处理●传感器的标定和校准●应变电阻传感器的测量电路与电子秤的标定。
应变式传感器课程设计
应变式传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解应变式传感器的原理，掌握其组成结构及工作方式。
2. 学生能够描述应变式传感器在工程测量中的应用，了解其优缺点。
3. 学生掌握应变式传感器的数学模型及其转换关系。
技能目标：1. 学生能够独立完成应变式传感器的电路连接，进行简单的数据采集。
2. 学生能够运用所学知识，对实际测量中的数据进行初步处理和分析。
3. 学生能够运用应变式传感器设计简单的实际应用项目，提高解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习应变式传感器，培养对物理科学的兴趣和探究精神。
2. 学生在团队合作中，培养沟通协调能力和团队合作精神。
3. 学生了解传感器技术在现代社会中的重要作用，增强对科技创新的认识，提高社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，旨在通过实践操作，使学生掌握应变式传感器的基本原理和应用。
学生特点：高二年级学生已具备一定的物理基础和实验操作能力，对传感器技术有一定了解，但对实际应用尚缺乏经验。
教学要求：结合学生特点，课程设计注重理论与实践相结合，提高学生的动手操作能力和问题解决能力。
通过具体的学习成果分解，使学生在课程结束后能够达到上述课程目标。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 应变式传感器原理及结构- 介绍应变式传感器的工作原理- 分析应变片的结构和材料- 讲解应变式传感器的电路连接方式2. 应变式传感器的数学模型- 探讨应变式传感器的转换关系- 引导学生建立应变式传感器的数学模型- 实例分析应变式传感器的数学模型应用3. 应变式传感器的应用- 介绍应变式传感器在工程测量中的应用领域- 分析应变式传感器的优缺点- 案例展示应变式传感器在实际项目中的应用4. 实践操作与数据处理- 安排学生进行应变式传感器的电路连接及数据采集- 指导学生进行实验数据的初步处理和分析- 引导学生针对实际问题，运用应变式传感器进行解决方案的设计5. 教学进度安排- 原理及结构：2课时- 数学模型：2课时- 应用：2课时- 实践操作与数据处理：4课时教材章节关联：- 第二章 传感器原理- 第三章 传感器数学模型- 第四章 传感器应用- 附录 实验操作指导教学内容根据课程目标进行选择和组织，注重科学性和系统性。
(完整版)传感器课程设计_称重传感器应用电路设计
东北石油大学课程设计2012年6 月25任务书课程传感器课程设计题目称重传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名黄俊学号0906********主要内容：使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。
设计开始先查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时显示**.**千克，并有相应的手动校正电路。
基本要求：1．设计以测量显示部分电路为主；2．要绘制原理框图；3．绘制原理电路；4．要有必要的计算及元件选择说明；5．提供元件清单；6．如果采用单片机，必需绘制软件流程图主要参考资料：[1]黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].电子科技大学出版社,2004[2] 王琦.电阻应变式称重传感器的设计[J].木材加工机械.2005(3)[3] 缪少勇.浅谈称重传感器工作原理及故障排除[J].科学之友.2010(14)[4] 施昌彦.称重传感器计量规程[J].试验技术与试验机.1987(4)[5]张国维.测控电路[M].机械工业出版社,2007完成期限2012.6.25—2012.6.29指导教师专业负责人2012年6 月25 日摘要在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。
随着计量技术和电子技术的发展传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。
电阻应变式传感器具有测量范围广、精度高、误差小和线性度好等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重量测试中有非常广泛的应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。
所以电阻应变式力传感器制作的数显电子秤具有准确度高易于制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。
关键词：称重传感器、电阻应变计、精度、显示目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (2)三、传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 (4)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (6)1、测量电路 (6)2、差动放大电路 (7)3、A/D转换 (8)4、显示电路设计 (9)5、系统需要的元器件清单 (10)六、总结 (11)称重传感器应用电路设计一 、设计要求使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。
传感器技术课程设计(应变式测力仪)
成绩评定：传感器技术课程设计题目应变式测力仪院系电子工程学院专业姓名年级电指导教师蔡苗苗2014年 11 月摘要电阻应变式传感器具有灵敏度和精度高，性能稳定、可靠、尺寸小，重量轻、结构简单、使用方便、测量速度快等优点，且能在恶劣的环境下工作，在力、压力和重力要测试中有非常广泛的应用。
所以电阻应变式力传感器制作的电子称具有准确度高，易于制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。
对于电阻应变片式测力传感器（以下简称“测力传感器”）来说，弹性体的结构外形与相关尺寸对测力传感器性能的影响极大。
可以说，测力传感器的性能主要取决于其弹性体的外形及相关尺寸。
假如测力传感器的弹性体设计不公道，无论弹性体的加工精度多高、粘贴的电阻应变片的品质多好，测力传感器都难以达到较高的测力性能。
因此，在测力传感器的设计过程中，对弹性体进行公道的设计至关重要。
关键词：电阻应变片测力传感器精度灵敏度目录一、设计目的------------------------- 4二、设计任务与要求--------------------- 42.1设计任务------------------------- 42.2设计要求------------------------- 4三、设计步骤及原理分析 ----------------- 53.1设计方法------------------------- 5 3.2设计步骤------------------------- 63.3设计原理分析---------------------- 7四、课程设计小结与体会 ----------------- 9五、参考文献-------------------------- 9一、设计目的1、掌握传感器选择的一般设计方法；2、了解有关传感器的基础知识；3、加深对电子电路知识方面知识的理解；4、能够熟悉传感器的检测以及应用电路；5、培养综合应用所学知识来指导实践的能力；二、设计任务与要求2.1设计任务1、总体结构设计2、精度设计3、传感器设计4、设计转换电路和调理电路；进行仿真实验。
传感器和检测技术课程标准
传感器和检测技术课程标准《传感器及检测技术》课程标准一、课程信息课程名称：传感器及检测技术课程类型：电气自动化专业核心课课程代码：0722070 授课对象：电气自动化专业学分：4 先修课：模拟电子技术、数字电子技术、微机原理学时：72 后续课：智能仪器、电气综合实训、电工中、高级职业资格证书、毕业设计、顶岗实习制定人：邓贻XX制定时间：20XX/7/10二、课程性质传感器是现代操纵的基本工具，而检测技术则是操纵过程猎取信息的唯一手段。
《传感器与检测技术》是一门多学科交叉的专业课程，重点介绍各种传感器的工作原理和特性，结合工程应用实际，了解传感器在各种电量和非电量检测系统中的应用，培养学生使用各类传感器的技巧和能力，掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法，了解传感器技术的进展动向。
本课程是电气自动化技术专业的一门核心专业技术课，也是后续的电气综合实训、电工中、高级职业资格证书（其内容约占20%）、毕业设计、顶岗实习等基本技能养成课程，即是职业素养养成与职业能力培养最基本的理论实践一体化课程。
三、课程设计1、课程目标设计总体目标：教学目标和总体要求是让学生初步掌握检测技术的基本知识和应用。
培养学生使用各类传感器的能力。
使学生能够进一步应用传感器解决工程测控系统中的具体问题。
要求理解不同传感器的工作原理，常用的测量电路；能够对常用传感器的性能参数与主要技术指标进行校量与标定。
掌握传感器的工程应用方法，并能正确处理检测数据。
了解传感器技术进展前沿状况，培养学生科学素养，提高学生分析解决问题的能力。
通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及猎取新知识、新技能、新方法的能力；与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。
（1）知识目标：1. 传感器的静态特性、动态特性与技术指标2. 电阻传感器原理与应用3. 电感传感器原理与应用4. 电容传感器原理与应用5. 光电（光纤、光栅）传感器原理与应用6. 磁电式传感器与霍尔传感器7. 压电式传感器原理与应用8. 半导体物性传感器9. 温度检测系统10.压力检测系统11.液位测检系统12.流量检测系统13.传感器在汽车上的应用（2）能力目标：1．测量误差与数据处理2. 传感器的标定和校准3. 应变电阻传感器的测量电路与电子秤的标定。
机械工程《传感器与检测技术》测试技术实验指导书
机械工程《传感器与检测技术》测试技术实验指导书机械工程测试技术实验指导书——传感器与检测技术罗烈雷编机械工程系机械工程测试技术实验指导书——传感器与检测技术一、测试技术实验的地位和作用《传感器与检测技术》课程，在高等理工科院校机械类各专业的教学打算中，是一门重要的专业基础课，而实验课是完成本课程教学的重要环节。
其要紧任务是通过实验巩固和消化课堂所讲授理论内容的明白得，把握常用传感器的工作原理和使用方法，提高学生的动手能力和学习爱好。
其目的是使学生把握非电量检测的差不多方法和选用传感器的原则，培养学生独立处理问题和解决问题的能力。
二、应达到的实验能力标准1、通过应变式传感器实验，把握理论课上所讲授的应变片的工作原理，并验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
2、通过差动变压器静态位移性能测试和差动变压器零点残余电压的补偿电路设计，把握理论课上所讲授的差动变压器的工作原理和零点残余电压的补偿措施。
3、通过电涡流式传感器的静态标定和被测体材料对电涡流式传感器特性的阻碍实验，把握理论课上所讲授的电涡流式传感器的原理及工作性能，验证不同性质被测体材料对电涡流式传感器性能的阻碍。
4、通过差动面积式电容传感器的静态及动态特性测试，了解差动面积式电容传感器的工作原理及其特性。
5、通过磁电感应式传感器的性能和霍尔式传感器直流静态位移特性的测试方法，把握磁电感应式传感器的工作原理及其性能和霍尔式传感器的工作原理及其特能。
6、通过压电式传感器的动态响应和引线电容对电压放大器与电荷放大器的阻碍实验，把握压电式传感器的原理、结构及应用和验证引线电容对电压放大器的阻碍，了解电荷放大器的原理和使用方法。
7、通过光敏三极管和光敏电阻的性能测试，把握光电传感器的原理与应用方法。
8、热电偶和热敏电阻的性能测试的方法，把握热电偶的原理和 NTC 热敏电阻的工作原理和使用方法，并对传感器灵敏度线性度进行分析。
9、通过差动放大器和低通滤波器设计和测试，把握差动放大器和滤波器的设计方法和性能测试方法。
传感器实验报告(电阻应变式传感器)
传感器技术实验报告院（系）机械工程系专业班级姓名同组同学实验时间 2014 年月日，第周，星期第节实验地点单片机与传感器实验室实验台号实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码（每只约20g）、、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表（自备）。
三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε，式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
图1-1通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压εk E R RR R R E U 4R 4E 21140=∆⋅≈∆⋅+∆⋅= （1-1） E 为电桥电源电压，R 为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为%10021L ⋅∆⋅-=RR γ。
四、实验内容与步骤1．图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R 1、R 2、R 3、R 4上，可用万用表测量判别，R 1=R 2=R 3=R 4=350Ω。
2．从主控台接入±15V 电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端U i 短接，输出端Uo 2接数显电压表（选择2V 档），调节电位器Rw 3，使电压表显示为0V ，Rw 3的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。
图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图3．将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R 1）接入电桥与R 5、R 6、R 7构成一个单臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw 1，直流电源±4V （从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端U i ，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw 1,使电压表显示为零。
传感器课程设计题目及要求
1、利用电容式传感器实现对短距离位移的测量（测量量程分：5、10、15mm自选），并举出其可能应用的场合。
2、选择合适的测量及转换电路，给出工作原理图。
？
3、画出该传感器测量位移的原理图，并附详细说明；
4、说明该位移传感器的测量原理及测量过程；
5、简要分析你所设计的电容式位移传感器的特点。
3、给出所选应变片的型号及弹性敏感元件的类型；
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4、给出传感器的工体原理。
5、绘制测量原理图。
6、设计测力仪电路图
课题三名称室内有害气体检测报警仪
一、设计目的
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2、了解有关传感器的基础知识；
3、加深对电子电路方面知识的理解；
4、能够熟悉传感器的检测以及应用电路。
二、设计要求
1、利用气敏电阻元件设计室内有害气体检测仪；
3、画出你所设计的自动工件检验计数器的电路原理图并予以说明；
4、给出你所选择的元件明细表；
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5、简要说明你所设计的传感器的测量特点。
三、设计进度安排（时间及地点）
各班级根据具体教学情况安排
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课题七名称：室内灯光亮度自动调节器的设计
一、设计目的
1、巩固电子线路知识的原理及应用；
2、加强实践能力，将传感器知识用于实际生产、生活中去。
2、进行全闭环数控系统的连接与调试
二、设计内容、要求及组织形式
1、介绍常见光栅尺的工作原理；
2、设计可行的光栅连接电路的原理图；
3、对于电路中所选用的电子元器件给出其型号及参数；
4、给出你所设计的光栅尺的编码形式及脉冲形式。
5、选择合适的测量电路，进行相关参数设计，并且给予说明
三、设计进度安排（时间及地点）
电阻应变式传感器课程设计
电阻应变式传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电阻应变式传感器的工作原理，掌握其构成及功能；2. 掌握电阻应变片的基本特性，了解其应用范围；3. 学会分析电阻应变式传感器在实际应用中的电路连接方式和数据处理方法。
技能目标：1. 能够正确使用万用表、示波器等工具进行电阻应变式传感器的测量；2. 学会设计简单的电阻应变式传感器电路，并进行调试；3. 能够运用所学知识解决实际问题，提高创新能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对传感器技术研究的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通协调能力；3. 使学生认识到电阻应变式传感器在工程领域的应用价值，提高社会责任感。
本课程针对高年级学生在电子技术领域的基础知识，结合电阻应变式传感器的特点，旨在提高学生理论联系实际的能力。
课程注重培养学生的动手操作能力、创新思维和实际应用能力，为后续相关专业课程的学习打下坚实基础。
通过本课程的学习，使学生能够在实际工程问题中运用电阻应变式传感器，为我国工程技术领域的发展贡献自己的力量。
二、教学内容1. 电阻应变式传感器原理- 电阻应变效应- 电阻应变片的结构与工作原理- 电阻应变片的特性曲线2. 电阻应变式传感器的构成与分类- 基本构成元件- 不同类型的电阻应变式传感器- 各类传感器的应用场景3. 电阻应变式传感器电路设计- 电路连接方式- 信号调理电路- 数据采集与处理4. 电阻应变式传感器应用实例- 力、压力、位移测量- 在工程领域的应用案例- 创新性应用探讨5. 实验教学- 电阻应变式传感器测量实验- 电路设计与调试- 实验报告撰写与交流教学内容依据课程目标进行科学性和系统性设计，以教材相关章节为基础，结合实际教学需求进行调整。
教学进度安排合理，确保学生在掌握理论知识的同时，能够充分锻炼实际操作能力。
通过以上教学内容的实施，使学生全面了解电阻应变式传感器及其在实际工程中的应用。
三、教学方法本课程采用多样化的教学方法，结合课本内容，旨在激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
(完整版)传感器与检测技术-教案
第一章引言➢教学要求1．掌握传感器的基本概念。
2．掌握传感器的组成框图（p2，图1.1）。
3．掌握传感器的静态性能和动态性能。
4．了解传感器的课程性质和课程任务。
5．了解传感器的分类和发展趋势。
➢教学内容1.1 传感器的发展和作用了解。
1.2 什么是传感器传感器定义：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。
根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路。
1.3 传感器的分类1．根据被测物理量分类速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。
2．按工作原理分类应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。
3．按能量的传递方式分类有源的和无源的传感器。
1.4 传感器的性能和评价1.4.1传感器的静态特性传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性，称静态响应特性。
通常用来描述静态特性的指标有：测量范围、精度、灵敏度、稳定性、非线性度、重复性、灵敏阈和分辨力、迟滞。
• 稳定性传感器的稳定性，一是指传感器测量输出值在一段时间内的变化，即用所谓的稳定度表示；二是指在传感器外部环境和工作条件变化时而引起输出值的变化，即用影响量来表示。
•灵敏度传感器灵敏度是表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。
更确切地说，灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。
用公式表示为：• 灵敏阈与分辨力灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。
对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小。
对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪表指示数字值的最后一位数字所代表的值。
从物理含义看，灵敏度是广义的增益，而灵敏度阈则是死区或不灵敏度。
应变式测力与称重传感器
应变式测力与称重传感器摘要：当今时代，传感器技术已形成为电子工业基础产品的一个独立门类，是信息社会的重要技术基础，应变式力传感器用作静态、动态条件下测力或称重，在我国工业生产过程检测与控制、自动计量等领域已大量应用。
随着技术进步以及用现代电子信息技术改造传统产业的深入，其需求量日趋增加。
关键词：应变式测力传感器；应变式称重传感器；电阻应变片；电桥；线性度一、应变式测力与称重传感器原理：应变式测力与称重传感器的工作原理是以应变效应为基础的。
它由弹性体、电阻应变片及若干元器件组成。
将四片（或8片）电阻应变片粘贴在弹性体上, 当有负荷作用时, 弹性体在贴片处即产生拉、压成双的弯曲应力（或剪应力）, 从而使应变片发生阻值变化, 利用惠斯顿电桥电路就可输出电信号（见图1），传感器的工作原理框图如图2 所示。
(一)信号处理电路 1.转换电路应变片将应变的变化转换成电阻相对变化R R∆，还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化，才能用电测仪表进行测量。
通常采用电桥电路实现微小阻值变化的转换。
2.直流电桥（1）直流电桥的工作原理四臂电桥如上图所示，因为应变片电阻值变化很小，可以认为电源供电电流为常数，即加在电桥上的电压也是定值，假定电源为电压源，内阻为零，则流过负载电阻L R 的电流为)()())((2143432143213241R R R R R R R R R R R R R R R R R UI L L ++++++-=LI =0时电桥平衡，则平衡条件为：3241R R R R =若将应变片接入电桥一臂，应变片的阻值变化量可以用检流计转换为电流L I 的大小表示（称偏转法），也可以用改变相邻桥臂阻值的方法，使L I 恢复到零（称零读法）然后根据相邻桥臂阻值的变化来确定应变片的阻值变化。
（2）不平衡直流电桥的工作原理及灵敏度当电桥后面接放大器时，放大器的输入阻抗都很高，比电桥输出电阻大很多，可以把电桥输出端看成开路，电桥的输出式为：UR R R R R R R R U ))((432132410++-=应变片工作时，其电阻变化ΔR ，此时有不平衡电压输出。
传感器应用技术课程标准
《传感器应用技术》课程标准课程名称：传感器应用技术课程类别：专业核心课课程制定依据：《工业自动化仪表及应用专业人才培养方案》建议课时数：104学时适用专业：工业自动化仪表及应用专业一、课程性质与设计思路（一）课程性质本课程是中等职业学校“工业自动化仪表及应用”专业的一门专业核心课程，适用于中等职业学校仪表类专业，是从事仪表生产、销售、售后服务、仪表系统工程服务等岗位工作的必修综合技术应用课程之一。
（二）课程任务通过教师的课堂讲授，学生课堂讨论、习题、实验等环节的参与，使学生获得传感器及其应用的基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为学生学习《仪器仪表装配与维修》《过程控制系统应用》《自动控制仪表调校与选型》等后续课程的学习打下良好的基础。
（H）设计思路本课程的设计思路是以学生将来从事的职业岗位群所需要的相关知识和基本技能为依据确定课程目标，设计课程内容，按中等职业学校学生的认知特点设计学习过程，突破了学科为中心的课程体系，将学科内容按“项目”进行整合，在内容安排上由简到繁，逐步深入，以各种物理量测量为主线,传感器的应用贯穿课程整个内容，包含“安全常识”、“初识传感器”、“温度及环境量的检测”、“位移的检测”、“力和压力的检测”、“位置的检测”、“液位和流量的检测”、“传感器综合实训”等8个项目，每个项目又分为若干个典型任务，每个任务将相关知识和实践实验进行有机的结合，突出实际应用，减少理论推导，让学生在“用什么、学什么、会什么”的过程中，逐步掌握专业技能和相关专业知识，注重培养学生的实际应用能力和分析解决问题的实际工作能力。
二、课程目标通过学习使学生掌握传感器的结构组成和基本工作原理，以及构建测试电路的基本技能；了解传感器在生产实践中的应用，以及传感器的应用技术和发展趋势；学会常用传感器的使用、调试方法，学会选用传感器。
学习科学探究方法，养成自主学习习惯，培养良好的思维习惯和职业规范，为后期学习和就业打好基础；锻炼学生的团队合作精神，掌握实际操作技能。
传感器实验报告(电阻应变式传感器)
传感器技术实验报告院（系）机械工程系专业班级姓名同组同学实验时间 2014 年月日，第周，星期第节实验地点单片机与传感器实验室实验台号实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码（每只约20g）、、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表（自备）。
三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε，式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
图1-1通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压εk E R RR R R E U 4R 4E 21140=∆⋅≈∆⋅+∆⋅= （1-1） E 为电桥电源电压，R 为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为%10021L ⋅∆⋅-=RR γ。
四、实验内容与步骤1．图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R 1、R 2、R 3、R 4上，可用万用表测量判别，R 1=R 2=R 3=R 4=350Ω。
2．从主控台接入±15V 电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端U i 短接，输出端Uo 2接数显电压表（选择2V 档），调节电位器Rw 3，使电压表显示为0V ，Rw 3的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。
图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图3．将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R 1）接入电桥与R 5、R 6、R 7构成一个单臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw 1，直流电源±4V （从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端U i ，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw 1,使电压表显示为零。
传感器与检测技术教案设计
实用标准课时授课计划科目传感器与检测技术授课时数共页授课日期审阅授课班级出勤情况年月日课题：绪论授课目的：通过本节课的学习使学生了解传感器概念，组成，分类以及今后的发展趋势授课重点：传感器的概念和组成授课难点：对传感器概念的理解教学类型：讲授教具与挂图：复习提问：引入新课：如果将人的大脑比作CPU，那么感觉器官便是敏感元件，大脑是转换元件，那么四肢根据大脑转换的信息去处理事件，就是一个完整的传感器的模型了。
今天我们来学习一个新的设备传感器。
讲授新课（附后）：本课小结：通过本节课的学习，学生初步了解传感器的一般概念和组成。
作业布置：改进措施：绪论[一] 组织教学1、师生问好；2、清点人数，做好考勤记录；[二] 复习提问[三] 引入新课如果将人的大脑比作CPU，那么感觉器官便是敏感元件，大脑是转换元件，那么四肢根据大脑转换的信息去处理事件，就是一个完整的传感器的模型了。
今天我们来学习一个新的设备传感器。
[四]讲授新课传感器的概念传感器：把特定的被测信息（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。
这里“可用信号”是指便于处理、传输的信号。
当今电信号最易于处理和便于传输，因此，可以把传感器狭义地定义为：传感器（狭义定义）：能将外界非电信号转换成电信号输出的器件。
当人类进入光子时代，光信息成为更便于快速、高效地处理与传输的可用信号时，传感器的概念也可以变为：能把外界信息转换成光信号输出的器件。
１、传感器技术：是涉及传感（检测）原理、传感器设计、传感器开发和应用 的综合技术。
传感技术的含义则更为广泛，它是传感器技术、敏感功能材料科学、细微加工技术等多学科技术相互交叉渗透而形成的一门新技术学科——传感器工程学。
２、 传感（检测）原理：是指传感器工作所依据的物理、化学和生物效应，并受相应的定律和法则所支配。
如：物理基础的基本定律包括：守恒定律（能量、动量、电荷等），场的定律（包括动力场运动定律、电磁场的感应定律等，其作用与物体在空间的位置及分布有关。
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成绩评定：
传感器技术
课程设计
题目应变式测力仪
院系电子工程学院
专业
姓名
年级电
指导教师蔡苗苗
2014年 11 月
摘要
电阻应变式传感器具有灵敏度和精度高，性能稳定、可靠、尺寸小，重量轻、结构简单、使用方便、测量速度快等优点，且能在恶劣的环境下工作，在力、压力和重力要测试中有非常广泛的应用。
所以电阻应变式力传感器制作的电子称具有准确度高，易于制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。
对于电阻应变片式测力传感器（以下简称“测力传感器”）来说，弹性体的结构外形与相关尺寸对测力传感器性能的影响极大。
可以说，测力传感器的性能主要取决于其弹性体的外形及相关尺寸。
假如测力传感器的弹性体设计不公道，无论弹性体的加工精度多高、粘贴的电阻应变片的品质多好，测力传感器都难以达到较高的测力性能。
因此，在测力传感器的设计过程中，对弹性体进行公道的设计至关重要。
关键词：电阻应变片测力传感器精度灵敏度
目录
一、设计目的------------------------- 4
二、设计任务与要求--------------------- 4
2.1设计任务------------------------- 4
2.2设计要求------------------------- 4
三、设计步骤及原理分析 ----------------- 5
3.1设计方法------------------------- 5 3.2设计步骤------------------------- 6
3.3设计原理分析---------------------- 7
四、课程设计小结与体会 ----------------- 9
五、参考文献-------------------------- 9
一、设计目的
1、掌握传感器选择的一般设计方法；
2、了解有关传感器的基础知识；
3、加深对电子电路知识方面知识的理解；
4、能够熟悉传感器的检测以及应用电路；
5、培养综合应用所学知识来指导实践的能力；
二、设计任务与要求
2.1设计任务
1、总体结构设计
2、精度设计
3、传感器设计
4、设计转换电路和调理电路；进行仿真实验。
绘制原理图和PCB图
2.2设计要求
1、应用应变片实现的测量；
2、该应变式传感器具有温度补偿作用；
3、给出所选应变片的型号及弹性敏感元件的类型；
4、掌握测试结果数据处理方法、误差分析方法以及精度评定方法。
采用异步教学方法
组织实践教学，培养学生自主学习能力、动手能力与创新能力。
三、设计步骤及原理分析
3.1设计方法
3.1.1总体设计方案
图1 基于电阻应变式测力传感器的电子称系统框图
3.1.2等强度梁的结构设计
等强度梁的结构设计如下图所示，是一种特殊形式的悬臂梁。
其特点是：沿梁长度方向的截面按一定规律变化，当集中力作用在梁三角形顶点上时，距作用点任何距离截面上的应力相等，故在对方向上黏贴应变片位置要求不严。
图2 等强度梁
3.2设计步骤
3.2.1测量电桥设计
为了消除非线性误差和温度误差对测量结果的影响，设计的测量电阻应变式传感器采用四臂差动式电桥测量电路。
距固定端较近的表面顺着梁的长度方向分别贴上、下四个电阻应变计。
若承受拉力，则将受到压力，两者应变相等，但极性相反，如下图所示。
图3 差动电桥
3.2.2温度误差及其补偿
（1）温度补偿：由于测量现场环境温度改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。
产生温度误差的主要因素有以下两点。
a.电阻温度系数的影响。
b.试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。
（2）温度补偿方法：
a.电桥补偿法，也称补偿片发。
b.应变片的自补偿法。
c.热敏电阻补偿法。
图4 热敏电阻补偿
3.3设计原理分析
3.3.1应变式测力传感器
应变式测力传感器是由弹性体、应变片、胶粘剂、防护涂层、补偿线路等部分组成的，其应变传递路径是：弹性体→胶粘剂→应变片敏感栅→覆盖层→防护涂层，构成一个有别于应变片本身的更复杂的系统。
若把粘贴于弹性体上的应变片暂称为应变片装置
（strain gage installation），其典型结构如图所示。
图5 典型的应变片装置的剖面图
应变式测力传感器的原理分析以CYL型应变式测力传感器为例。
CYL型应变式测力传感器是利用电阻应变原理构成，粘贴在传感器弹性体上的高档箔式应变片组成全桥电路。
当受到载荷作用时，弹性体产生变形，应变片也相应感受应变，从而使电桥失去平衡，并输出与作用力大小成正比的电信号。
为了减少温度对传感器性能的影响，在电桥线路中增加了温度零漂补偿电阻T，温度灵敏度补偿电阻E和平衡电阻D，下图为CYL型应变式测力传感器电路系统原理图:
图6 CYL型应变式测力传感器电路系统原理图
3.3.2原理分析
应变式测力仪由弹性元件、电阻应变片等组成的测力仪叫做应变式测力仪。
其工作原理是把电阻应变片贴在弹性元件表面，当弹性元件受到力的作用产生变形时，电阻应变片随之产生变形，从而引起其电阻阻值的变化，可用下式表示，即：
式中，K0为材料的应变系数；ε为应变片的应变值。
由上式可知，当K0为定值时，只要测得电阻应变片的的电阻变化△R/R，即可得知试件表面应变的大小，然后根据σ=Eε求得应变力的大小。
在应变式测力仪中，经常是将四个应变片成对的横向或纵向粘贴在弹性元件上，这样应变片就可以感受到弹性元件上的压缩和拉伸变形，将四个应变片接成某种形式的电桥电路，这样就可以从电桥的输出中得到应变量的大小，从而根据应变量ε与外力的关系得出作用在弹性元件上的作用力大小。
3.3.3应变式测力仪的测量原理
敏感元件感受被测量的变化，在由于转换元件转换成易于测量的信号，由输出电路输出。
图7 测力仪测量原理图
3.3.4电阻式称重测量图
图8 运算放大及V/F电路
四、课程设计小结与体会
4.4.1小结
本论文应用了应变片的工作原理设计了一种测量力的传感器。
在传感器的设计过程中，遵照了改善应变力不规则分布的应力集中原则，对弹性元件进行了设计，能够收到提高测力传感器的测力精度和测力灵敏度的良好效果。
在电路设计上本设计使用了全桥电路不仅提高可测力传感器的灵敏度而且很好地解决了温度补偿的问题和传感器的非线性问题。
本文只对传感器的结构进行了初步的分析，有些问题还有待于进一步的分析。
随着科技的进步，传感器的发展将是日新月异的、突飞猛进的。
其发展也是将各个学科之间相互交叉、相互渗透和相辅成的。
4.4.2体会
为期一个星期的课程设计将结束，在这一星期的学习、设计、焊接过程中我感触颇深，使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法以及如何提高电路性能等等。
通过一周的努力，我们的课程设计即将结束，这意味着这一阶段艰苦的热烈的付出即将告一段落。
在整个课程设计中，我在学习上和思想上都受益匪浅，这除了自身的努力外，与指导老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的，让我获得了许多的经验与知识。
参考文献
[1]郁有文.常键.传感器原理及工程应用.西安电子科学技术大学出版社.2007
[2]严普强.黄长艺.机械工程测试技术基础.机械工业出版社.2000.
[3]王雪文.张志勇.传感器原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.。