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新授80分钟小结15分钟作业布置5分钟
教学过程:
课题一、传感器的认识
任务导入
相关知识
一.传感器的认识
二.传感器的定义及组成
能够感受规定的被测量并按一定规律和精度转换成可用输出信号的器件或装置.
它是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。
敏感元件(sensingelement):
直接感受被测量的变化,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件,是传感器的核心。
转换元件(transductionelement):
将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量的电信号。
测量电路(measuringcircuit):
将转换元件输出的电信号进行进一步的转换和处理,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。
三、传感器的分类
按工作原理分类:
可分为电参数式(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、热电式传感器等。
按被测量分类:
可分为力、位移、速度、加速度传感器等。
按结构分类:
可分为结构型、物性型和复合型传感器。
按能量转换关系分类:
可分为能量控制型和能量转换型传感器两大类。
四、传感器的作用
光敏传感器—视觉声敏传感器—听觉
气敏传感器—嗅觉化学传感器—味觉
课题二、传感器的技术指标
相关知识
一、测量误差与仪表等级
1、绝对误差
绝对误差表示测量值与被测量真实值(真值)之间的差值,
2、相对误差
它是指测量仪表中相对仪表满量程的一种相对误差
3、仪表的准确度
仪表的测量结果的准确度叫仪表的准确度。
二、传感器的技术指标
1、传感器的静态特性
当传感器的输入信号是常量,不随时间变化(或变化极缓慢)时,其输出输入关系特性称为静态特性。
传感器的静态特性主要由下列几种性能来描述。
测量范围
量程
精度
线性度
灵敏度
分辨率和阈值
重复性
迟滞
稳定性
漂移
2、传感器的动态特性
动态特性是指传感器对于随时间变化的输入信号的响应特性,是传感器的重要特性之一。
传感器的动态特性与其输入信号的变化形式密切相关,最常见、最典型的输入信号是阶跃信号和正弦信号。
对于阶跃输入信号,传感器的响应称为阶跃响应或瞬态响应,对于正弦输入信号,则称为频率响应或稳态响应。
可从时域和频域两个方面采用瞬态响应法和频率响应法来分析动态特性。
动态特性好的传感器应具有较短的暂态响应时间和较宽的频率响应特性。
动态特性的数学描述:
微分方程
实际传感器较复杂,动态响应特性一般并不能直接给出其微分方程,可通过实验给出传感器与阶跃响应曲线和幅频特性曲线上的某些特征值来表示仪器的动态响应特性。
三、传感器的一般选择原则
1、与测量条件相关的因素
2、与传感器有关的技术指标
3、与使用环境条件有关的因素
4、与购买和维修有关的因素
小结:
传感器首先是一种测量器件或装置,它的作用体现在测量上。
定义中所谓“可用输出信号”是指便于传输、转换及处理的信号,主要包括气、光和电等信号,而“规定的测量量”一般是指非电量信号。
传感器的输入和输出信号应该具有明确的对应关系,并且应保证一定的精度。
作业布置:
审批:
后记:
模块二温度的测量
1、了解温度的基本概念
2、理解温度传感器的基本测量方法
3、掌握温度传感器的一般测量方法
温度传感器的测量方法
回顾10分钟新授70分钟小结15分钟作业布置5分钟
课题一温度传感器
一、温度的基本概念
1.温度
2.温标
1)摄氏温标
2)华氏温标
3)热力学温标
4)国际实用温标
二、温度传感器
1.热敏电阻器的分类
2.热敏电阻器的主要技术指标
1)标称电阻值
2)温度系数
3)时间常数
4)额定功率
5)温度范围
3.热敏电阻器的优缺点
1)灵敏度高
2)体积小
3)结构简单、坚固,能承受较大的冲击
4)制作原料丰富,制作简单,成本价格十分低廉
三、温度的测量方法
接触式和非接触式
课题二膨胀式温度传感器
一、玻璃温度计
二、压力温度计
三、双金属温度计
任务实施
一、合理选择双金属温度计的结构与种类
二、双金属温度计的安装与使用
课题三电阻式温度传感器
一、金属热电阻器
1、铂电阻器
2、铜电阻器
3、热电阻器的典型测量电路
二、电阻式温度传感器的结构
1、普通型热电阻温度传感器
2、端面热电阻温度传感器
3、铠装热电阻温度传感器
4、隔爆型热电阻温度传感器
一、合理选择温度传感器
二、电阻敏感元件的安装与使用
三、电阻敏感元件的校验
四、电阻敏感元件的常见故障及其处理方法
课题四热电偶式温度传感器
一、热电偶的工作原理
二、热电偶式温度传感器的结构
三、热电偶的特点及应用
二、热电偶传感器的使用与安装
三、热电偶传感器的常见故障及其处理方法
热电式传感器就是一种能将温度变化转换为电量变化的装置,它是利用敏感元件的电磁参数随温度变化的特性来达到测量的目的
实训一热电式传感器——热电偶
1、了解热电偶的结构
2、熟悉热电偶的工作特性
3、学会查阅热电偶分度表
热电偶的工作特性
新授20分钟实操80分钟
一、实验目的
观察了解热电偶的结构,熟悉热电偶的工作特性,学会查阅热电偶分度表。
二、实验原理
热电偶的基本工作原理是热电效应,当其热端和冷端的温度不同时,即产生热电动势。
通过测量此电动势即可知道两端温差。
如固定某一端温度(一般固定冷端为室温或0℃),则另一端的温度就可知,从而实现温度的测量。
本仪器中热电偶为铜-康铜热电偶。
三、实验所需部件
热电偶
加热器
差动放大器
电压表
温度计
四、实验步骤及内容`
将热电偶接差动放大器的两输入端,差放增益调节为100倍,打开电源,调节差放的调零电位器,使其输出电压为零。
打开加热器,差放输出如有微小变化,马上调节调零电位器再度调零。
随温度上升,观察差动放大器的输出电压的变化,待加热温度不再上升时,记录电压表读数Vo=()V。
则可以E(t,t0)=Vo/100=()mV。
其中t为热电偶热端的温度,t0为热电偶冷端的温度。
在这里可以用室温代替。
用温度计测出室温t0=()℃,然后查分度表,可知E(t0,0)=()mV。
本仪器上热电偶是由两只铜-康铜热电偶串接而成,热电偶的冷端温度为室温,放大器的增益为100倍,计算热电势时均应考虑进去。
根据中间温度定律可知
E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=()mV
式中E为热电偶的电动势,t为热电偶热端温度,本实验仪上的热电偶分度表的参考端温度为0℃,t0为热电偶参考端所处的温度(即室温),E(t,0)为实际电动势,E(t,t0)为测量所得的电动势,E(t0,0)为温度修正电动势。
由此反查阅铜-康铜热电偶分度表,求出热电偶的热端温度t。
五、注意事项
因差动放大器增益约为100倍,所以用差放放大后的热电势并非十分精确,因此查表所得到的热端温度也为近似值。
热电偶的基本工作原理是热电效应,当其热端和冷端的温度不同时,即产生热电动势。
实训二热敏式温度传感器测温实验
1、了解热敏式温度传感器的基本结构
2、理解热敏式温度传感器的基本测量方法
3、掌握热敏式温度传感器的一般测量方法
热敏式温度传感器的基本测量方法
了解热敏式传感器的工作特性。
二、实验原理
应用半导体材料制成的热敏电阻具有灵敏度高,可以应用于各个领域的优点,热电偶一般测高温线性较好,热敏电阻则用于200℃以下温度较为方便,本实验中所用热敏电阻为负温度系数热敏电阻。
温度变化时热敏电阻阻值的变化导致运放组成的变换电路的输出电压发生相应变化。
1热敏电阻
2温度变换器
3电压表
4半导体点温计
5加热器
6温度计
四、实验步骤及内容
1观察装于悬臂梁上的封套内的热敏电阻,将热敏电阻接入温度变换器Rt端口,调节“增益”旋钮,使加热前电压输出Vo端电压值尽可能大但不饱和。
用温度计测出环境温度To并记录。
2将半导体点温计探头放入两片应变梁之间的加热器上,打开加热器,观察点温计的温升和温度变换器Vo端的输出电压的变化情况,每升温1℃记录一下电压值,待电压稳定后记下最终温度T。
T(℃)
Vo(V)
根据表中数据作出V-T曲线,求出灵敏度K=ΔV/ΔT。
应用半导体材料制成的热敏电阻具有灵敏度高,可以应用于各个领域的优点,热电偶一般测高温线性较好,热敏电阻则用于200℃以下温度较为方便,本实验中所用热敏电阻为负温度系数热敏电阻。
实训三
1观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式;
2熟悉电路的工作原理;
3测试应变梁变形的应变输出。
电路的工作原理
一实验目的
二实验原理
本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。
应变片是最常用的测力元件。
当用应变片测试时,应变
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