傳感器技術(shù)及應(yīng)用

教 案課 程 名 稱 傳感器技術(shù)及應(yīng)用 授 課 教 師 張明德 授 課 班 級 電子 151 開 課 單 位 信息工程系 開 課 學(xué) 期 2016-2017 第二學(xué)期 總 課 時(shí) 48（32/16） 齊 齊 哈 爾 工 程 學(xué) 院1第 1 次課教學(xué)整體設(shè)計(jì)課 題 傳感器的基礎(chǔ)知識（一）授課時(shí)間 第 周 星期 （ 月 日） 第 節(jié) 課時(shí) 2h授課類型 理論課() 實(shí)驗(yàn)課( ) 實(shí)訓(xùn)課( ) 習(xí)題課( ) 討論課( ) 現(xiàn)場教學(xué)( ) 其它：教學(xué)資源 樣圖() 模型( ) 實(shí)物() 多媒體( ) 音像( ) 報(bào)紙( ) 其它：教學(xué)方法 講授法() 討論法( ) 啟發(fā)式() 案例教學(xué)法( ) 現(xiàn)場教學(xué)法( )角色扮演法( ) 項(xiàng)目教學(xué)法( ) 情境教學(xué)法( ) 其它：教學(xué)目標(biāo)（包括職業(yè)素質(zhì)、能力、知識目標(biāo)）通過對傳感器知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握傳感器的組成及分類，了解傳感器及檢測技術(shù)的作用及廣泛的應(yīng)用。通過對傳感器的發(fā)展歷史的簡要介紹，使學(xué)生認(rèn)識到科技的日新月異，使學(xué)生懂得要腳踏實(shí)地，再攀高峰，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與樂趣的同時(shí)，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。重點(diǎn)：1.掌握傳感器技術(shù)的發(fā)展與基本結(jié)構(gòu)；2.掌握傳感器與檢測系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)。難點(diǎn)：1. 掌握傳感器與檢測系統(tǒng)的組成。教學(xué)設(shè)計(jì)：授課思路簡述：（圍繞所選用教學(xué)方法分條編寫授課步驟，要涵蓋課前準(zhǔn)備、課程導(dǎo)入、師生活動(dòng)安排、任務(wù)訓(xùn)練、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)安排、教學(xué)效果檢測等主要環(huán)節(jié)。 ）（1）課前準(zhǔn)備因?yàn)檫@是新學(xué)期的第一節(jié)課所以主要的準(zhǔn)備都是由教師完成的。首先教師要在班主任以及本專業(yè)其他授課教師的幫助下，對所要授課班級學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)風(fēng)等必要事物有所了解；在開課之前通讀教材，了解本門課的主要內(nèi)容，制定相配套的教學(xué)方案，并且要大量的閱讀查閱相關(guān)的課題資料，使教授的每一節(jié)課的內(nèi)容都很豐富以做到講解生動(dòng)到位；精心準(zhǔn)備第一節(jié)課緒論，主要包括教師的自我介紹、課程介紹、考核方法、紀(jì)律要求以及本節(jié)課知識內(nèi)容，爭取通過這節(jié)課讓學(xué)生明確自己的學(xué)習(xí)任務(wù)、有一個(gè)端正的學(xué)習(xí)態(tài)度，喜歡上老師，喜歡上這門課程。（2）課程導(dǎo)入通過一個(gè)電子行業(yè)實(shí)例將話題轉(zhuǎn)到本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)演示第三學(xué)期項(xiàng)目作業(yè)歡迎光臨玩偶，相比較之下引出電子行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)傳感器技術(shù)。本課程是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)選修課，通過學(xué)習(xí)使學(xué)生了解掌握溫度傳感器、力敏傳感器、電磁傳感器、氣敏、濕敏傳感器等內(nèi)容，具有運(yùn)用電子專業(yè)的基礎(chǔ)課程電路分析及基本測量數(shù)據(jù)的2處理相關(guān)知識，為今后工作中的實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（3）師生活動(dòng)安排在授課過程中設(shè)置了一處提問性的互動(dòng)， “生活中我們接觸過的傳感器技術(shù)有哪些？” ， “這些傳感器是檢測哪些物理量的?” ，主要目的是通過這個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考，引出本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。也激發(fā)學(xué)生們的求學(xué)欲望和學(xué)習(xí)興趣。（4）課堂練習(xí)針對本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)置兩個(gè)小題，作為課堂思考練習(xí)。（5）課堂總結(jié)總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，交代學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。課堂訓(xùn)練內(nèi)容安排： 在本節(jié)課結(jié)束前利用一定的時(shí)間進(jìn)行口述式的隨堂提問：（1） 我們接觸過的傳感器技術(shù)有哪些？（2） 傳感器的主要特點(diǎn)及內(nèi)容鼓勵(lì)學(xué)生積極回答問題，檢查學(xué)生對新內(nèi)容接受情況，根據(jù)實(shí)際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更正和補(bǔ)充。課后作業(yè)與思考題：（根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計(jì)鞏固性作業(yè)、項(xiàng)目式作業(yè)、預(yù)習(xí)性作業(yè)、推薦參考書及網(wǎng)站）（1）每兩人一組收集一個(gè)傳感器應(yīng)用實(shí)例。（2）說明其原理應(yīng)用說明及特點(diǎn)，以報(bào)告形式上交。教學(xué)后記：3教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施步驟及時(shí)間分配）步驟 1：師生問好、教師自我介紹（5 分鐘）步驟 2：課程介紹、推薦參考書（10 分鐘）我們所用的推薦教材是高等教育出版俞云強(qiáng)主編的傳感器與檢測技術(shù)，本教材主要介紹傳感器的應(yīng)用原理及多種傳感器，其目的是使學(xué)生具備從事相關(guān)專業(yè)所必需的傳感器的基本知識和基本應(yīng)用技能。這門課是以我們前面學(xué)習(xí)的模擬電子、數(shù)字電子為基礎(chǔ)。同時(shí)要閱讀查閱相關(guān)的書籍或者網(wǎng)站上的相關(guān)資料，始終保持與時(shí)俱進(jìn)，不斷拓展自己專業(yè)相關(guān)知識。這門課是專業(yè)選修課、考查課，期末是以筆試的形式進(jìn)行考核。成績組成主要分為三大部分：平時(shí)成績 100 分（50），筆試成績 100 分（50）；其中平時(shí)成績中包含五個(gè)考核項(xiàng)目：出勤 15 分；作業(yè) 15 分；測驗(yàn)（抽考）40 分；筆記 15 分；項(xiàng)目作業(yè) 15 分。推薦的參考書：傳感器及使用檢測技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社.傳感器原理及工程應(yīng)用. 西安電子科技大學(xué)出版社.這節(jié)課我們就先來學(xué)習(xí)傳感器緒論的內(nèi)容。步驟 3：本節(jié)課學(xué)習(xí)任務(wù)、引導(dǎo)教學(xué)（5 分鐘）引導(dǎo)性問題 1：什么是檢測技術(shù)？ 檢測技術(shù)：對生產(chǎn)過程和運(yùn)動(dòng)對象實(shí)施定性檢查和定量測量的技術(shù)。引導(dǎo)性問題 2：什么是傳感器?傳感器：一種以一定的精確度和被測量轉(zhuǎn)換為另一種與之有確定對應(yīng)關(guān)系的并且便于測量的量的裝置。兩者的關(guān)系：檢測技術(shù)的組成包括：被測對象、傳感器、測量電路、電源、輸出單元?？梢?，傳感器是檢測技術(shù)的一個(gè)組成部分。步驟 4：講授傳感器的基礎(chǔ)知識（35 分鐘）一、什么是傳感器？傳感器是一種以一定的精確度把被測量作為另一種與之有確定關(guān)系的并且便于測量的量的裝置。四層含義：（一）測量裝置：完成信息的獲取任務(wù)。（二）輸入量：某一被測量。（物理量、化學(xué)量、生物量）（三）輸出量：某種便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示的物理量。（主要是電量）二、傳感器的發(fā)展4美國列出的國家長期安全和經(jīng)濟(jì)繁榮至關(guān)重要的 22 項(xiàng)技術(shù)中有 6 項(xiàng)傳感器信息處理技術(shù)直接相關(guān)。日本江傳感器技術(shù)列為國家重點(diǎn)發(fā)展的 6 大核心技術(shù)之一，并聲稱“支配了傳感器技術(shù)能夠支配新時(shí)代”。我國在“九五”、“十五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中將傳感器技術(shù)研究立項(xiàng)，力爭在制造工藝、新產(chǎn)品開發(fā)等工程方面縮短與世界水平的差距。發(fā)展方向：集成化、微型化、智能化與網(wǎng)絡(luò)化、信息融合技術(shù)、納米技術(shù)、仿生傳感器。步驟 5：提出思考問題，師生互動(dòng)（25 分鐘）問題的提出：我們接觸過的傳感器技術(shù)有哪些？教師根據(jù)基本物理量和學(xué)生回答情況總結(jié)傳感器分類表格。（一）傳感器分類表感官類 物理量 傳感器 應(yīng)用原理視覺 光 光電傳感器 光敏聽覺 聲波 超聲波傳感器 發(fā)射電路/接收電路觸覺 力 力敏傳感器 電阻應(yīng)變式/壓阻式味覺 氣體、液體濃度 氣敏/濕敏傳感器 氣敏電路/濕敏元件冷熱 溫度 溫度傳感器熱電偶/熱電阻/熱敏/紅外/集成電路步驟：課堂小結(jié)（5 分鐘）一、傳感器的概念、發(fā)展與組成；二、傳感器的分類；三、傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展方向。步驟 10：布置作業(yè)（5 分鐘）（1）每兩人一組收集一個(gè)傳感器應(yīng)用實(shí)例。（2）說明其原理應(yīng)用說明及特點(diǎn)，以報(bào)告形式上交。步驟 11：板書設(shè)計(jì)緒論 傳感器的基本知識一、 傳感器的概念： 四個(gè)含義：（一）測量裝置 （二）輸入量5（三）輸出量：二、發(fā)展與組成被測量（非電量）敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 轉(zhuǎn)換電路輸出量（電量）三、傳感器的分類四、傳感器與檢測技術(shù)的未來發(fā)展6第 2 次課教學(xué)整體設(shè)計(jì)課 題 傳感器的基礎(chǔ)知識（二）授課時(shí)間 第 周 星期 （ 月 日） 第 節(jié) 課時(shí) 2h授課類型 理論課() 實(shí)驗(yàn)課( ) 實(shí)訓(xùn)課( ) 習(xí)題課( ) 討論課( ) 現(xiàn)場教學(xué)( ) 其它：教學(xué)資源 樣圖() 模型( ) 實(shí)物() 多媒體( ) 音像( ) 報(bào)紙( ) 其它：教學(xué)方法 講授法() 討論法( ) 啟發(fā)式() 案例教學(xué)法( ) 現(xiàn)場教學(xué)法( )角色扮演法( ) 項(xiàng)目教學(xué)法( ) 情境教學(xué)法( ) 其它：教學(xué)目標(biāo)（包括職業(yè)素質(zhì)、能力、知識目標(biāo)）通過對傳感器知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握傳感器的組成及分類，了解傳感器及檢測技術(shù)的作用及廣泛的應(yīng)用。通過對傳感器的發(fā)展歷史的簡要介紹，使學(xué)生認(rèn)識到科技的日新月異，使學(xué)生懂得要腳踏實(shí)地，再攀高峰，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與樂趣的同時(shí)，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。重點(diǎn)：1.掌握傳感器技術(shù)的發(fā)展與基本結(jié)構(gòu)；2.掌握傳感器與檢測系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)。難點(diǎn)：1. 掌握傳感器與檢測系統(tǒng)的組成。教學(xué)設(shè)計(jì)：授課思路簡述：（圍繞所選用教學(xué)方法分條編寫授課步驟，要涵蓋課前準(zhǔn)備、課程導(dǎo)入、師生活動(dòng)安排、任務(wù)訓(xùn)練、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)安排、教學(xué)效果檢測等主要環(huán)節(jié)。 ）（1）課前準(zhǔn)備因?yàn)檫@是新學(xué)期的第一節(jié)課所以主要的準(zhǔn)備都是由教師完成的。首先教師要在班主任以及本專業(yè)其他授課教師的幫助下，對所要授課班級學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)風(fēng)等必要事物有所了解；在開課之前通讀教材，了解本門課的主要內(nèi)容，制定相配套的教學(xué)方案，并且要大量的閱讀查閱相關(guān)的課題資料，使教授的每一節(jié)課的內(nèi)容都很豐富以做到講解生動(dòng)到位；精心準(zhǔn)備第一節(jié)課緒論，主要包括教師的自我介紹、課程介紹、考核方法、紀(jì)律要求以及本節(jié)課知識內(nèi)容，爭取通過這節(jié)課讓學(xué)生明確自己的學(xué)習(xí)任務(wù)、有一個(gè)端正的學(xué)習(xí)態(tài)度，喜歡上老師，喜歡上這門課程。（2）課程導(dǎo)入通過一個(gè)電子行業(yè)實(shí)例將話題轉(zhuǎn)到本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)演示第三學(xué)期項(xiàng)目作業(yè)歡迎光臨玩偶，相比較之下引出電子行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)傳感器技術(shù)。本課程是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)選修課，通過學(xué)習(xí)使學(xué)生了解掌握溫度傳感器、力敏傳感器、電磁傳感器、氣敏、濕敏傳感器等內(nèi)容，具有運(yùn)用電子專業(yè)的基礎(chǔ)課程電路分析及基本測量數(shù)據(jù)的7處理相關(guān)知識，為今后工作中的實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（3）師生活動(dòng)安排在授課過程中設(shè)置了一處提問性的互動(dòng)， “生活中我們接觸過的傳感器技術(shù)有哪些？” ， “這些傳感器是檢測哪些物理量的?” ，主要目的是通過這個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考，引出本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。也激發(fā)學(xué)生們的求學(xué)欲望和學(xué)習(xí)興趣。（4）課堂練習(xí)針對本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)置兩個(gè)小題，作為課堂思考練習(xí)。（5）課堂總結(jié)總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，交代學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。課堂訓(xùn)練內(nèi)容安排： 在本節(jié)課結(jié)束前利用一定的時(shí)間進(jìn)行口述式的隨堂提問：（3） 我們接觸過的傳感器技術(shù)有哪些？（4） 傳感器的主要特點(diǎn)及內(nèi)容鼓勵(lì)學(xué)生積極回答問題，檢查學(xué)生對新內(nèi)容接受情況，根據(jù)實(shí)際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更正和補(bǔ)充。課后作業(yè)與思考題：（根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計(jì)鞏固性作業(yè)、項(xiàng)目式作業(yè)、預(yù)習(xí)性作業(yè)、推薦參考書及網(wǎng)站）（1）每兩人一組收集一個(gè)傳感器應(yīng)用實(shí)例。（2）說明其原理應(yīng)用說明及特點(diǎn)，以報(bào)告形式上交。教學(xué)后記：8教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施步驟及時(shí)間分配）步驟 1：師生問好、教師自我介紹（5 分鐘）步驟 2：課程介紹、推薦參考書（10 分鐘）我們所用的推薦教材是高等教育出版俞云強(qiáng)主編的傳感器與檢測技術(shù)，本教材主要介紹傳感器的應(yīng)用原理及多種傳感器，其目的是使學(xué)生具備從事相關(guān)專業(yè)所必需的傳感器的基本知識和基本應(yīng)用技能。這門課是以我們前面學(xué)習(xí)的模擬電子、數(shù)字電子為基礎(chǔ)。同時(shí)要閱讀查閱相關(guān)的書籍或者網(wǎng)站上的相關(guān)資料，始終保持與時(shí)俱進(jìn)，不斷拓展自己專業(yè)相關(guān)知識。這門課是專業(yè)選修課、考查課，期末是以筆試的形式進(jìn)行考核。成績組成主要分為三大部分：平時(shí)成績 100 分（50），筆試成績 100 分（50）；其中平時(shí)成績中包含五個(gè)考核項(xiàng)目：出勤 15 分；作業(yè) 15 分；測驗(yàn)（抽考）40 分；筆記 15 分；項(xiàng)目作業(yè) 15 分。推薦的參考書：傳感器及使用檢測技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社.傳感器原理及工程應(yīng)用. 西安電子科技大學(xué)出版社.這節(jié)課我們就先來學(xué)習(xí)傳感器緒論的內(nèi)容。步驟 3：本節(jié)課學(xué)習(xí)任務(wù)、引導(dǎo)教學(xué)（5 分鐘）引導(dǎo)性問題 1：什么是檢測技術(shù)？ 檢測技術(shù)：對生產(chǎn)過程和運(yùn)動(dòng)對象實(shí)施定性檢查和定量測量的技術(shù)。引導(dǎo)性問題 2：什么是傳感器?傳感器：一種以一定的精確度和被測量轉(zhuǎn)換為另一種與之有確定對應(yīng)關(guān)系的并且便于測量的量的裝置。兩者的關(guān)系：檢測技術(shù)的組成包括：被測對象、傳感器、測量電路、電源、輸出單元?？梢?，傳感器是檢測技術(shù)的一個(gè)組成部分。步驟 4：講授傳感器的基礎(chǔ)知識（35 分鐘）三、傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。被測量（非電量）敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 轉(zhuǎn)換電路輸出量（電量）9（一）敏感元件：直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。（二）轉(zhuǎn)換元件：將敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量的元件。（三）轉(zhuǎn)換電路：電參量轉(zhuǎn)換成可直接利用的電信號。步驟 5：提出思考問題，師生互動(dòng)（25 分鐘）問題的提出：我們接觸過的傳感器技術(shù)有哪些？教師根據(jù)基本物理量和學(xué)生回答情況總結(jié)傳感器分類表格。（二）傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展方向1不斷提高傳感器檢測水平（1）發(fā)現(xiàn)新效應(yīng)（2）開發(fā)新材料（3）采用新技術(shù)、新工藝（4）發(fā)展集成化、智能化、仿生傳感器2不斷拓展測量范圍，提高監(jiān)測精度和可靠度3推進(jìn)新的檢測方法，發(fā)展非接觸法檢測技術(shù)4實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)智能化步驟：課堂小結(jié)（5 分鐘）一、傳感器的概念、發(fā)展與組成；二、傳感器的分類；三、傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展方向。步驟 10：布置作業(yè)（5 分鐘）（1）每兩人一組收集一個(gè)傳感器應(yīng)用實(shí)例。（2）說明其原理應(yīng)用說明及特點(diǎn)，以報(bào)告形式上交。步驟 11：板書設(shè)計(jì)緒論 傳感器的基本知識二、 傳感器的概念： 四個(gè)含義：（一）測量裝置 （二）輸入量（三）輸出量：二、發(fā)展與組成10被測量（非電量）敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 轉(zhuǎn)換電路輸出量（電量）三、傳感器的分類四、傳感器與檢測技術(shù)的未來發(fā)展第 3 次課教學(xué)整體設(shè)計(jì)11課 題 測量的觀念授課時(shí)間 第 周 星期 （ 月 日） 第 節(jié) 課時(shí) 2h授課類型 理論課() 實(shí)驗(yàn)課( ) 實(shí)訓(xùn)課( ) 習(xí)題課( ) 討論課( ) 現(xiàn)場教學(xué)( ) 其它：教學(xué)資源 樣圖() 模型( ) 實(shí)物() 多媒體( ) 音像( ) 報(bào)紙( ) 其它：教學(xué)方法 講授法() 討論法( ) 啟發(fā)式() 案例教學(xué)法( ) 現(xiàn)場教學(xué)法( )角色扮演法( ) 項(xiàng)目教學(xué)法( ) 情境教學(xué)法( ) 其它：教學(xué)目標(biāo)（包括職業(yè)素質(zhì)、能力、知識目標(biāo)）通過對數(shù)據(jù)處理知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握測量誤差的分類及處理方法，了解誤差的基本概念。通過對傳感器的技術(shù)指標(biāo)和選用原則作簡要介紹，使學(xué)生認(rèn)識到科技的日新月異，使學(xué)生懂得要腳踏實(shí)地，再攀高峰，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與樂趣的同時(shí)，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。重點(diǎn)：1.掌握誤差的基本概念；2.掌握隨機(jī)誤差的處理辦法。難點(diǎn)：1. 掌握隨機(jī)誤差的處理辦法。教學(xué)設(shè)計(jì)：授課思路簡述：（圍繞所選用教學(xué)方法分條編寫授課步驟，要涵蓋課前準(zhǔn)備、課程導(dǎo)入、師生活動(dòng)安排、任務(wù)訓(xùn)練、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)安排、教學(xué)效果檢測等主要環(huán)節(jié)。 ）（1）課前準(zhǔn)備由于本課程是傳感器理論課中的最基礎(chǔ)的部分，因此需要教師在課堂上緊抓住學(xué)生的注意力，有較強(qiáng)的課堂控制能力。同時(shí)教師要在上課之前熟練操作軟件，了解本門課的主要內(nèi)容，制定相配套的教學(xué)方案，并且能夠熟練使用該操作軟件，同時(shí)需要大量的閱讀查閱相關(guān)的課題資料，使教授的每一節(jié)課的內(nèi)容都很豐富以做到講解生動(dòng)到位。（2）課程導(dǎo)入通過上一節(jié)課的理論學(xué)習(xí)，學(xué)生們已對傳感器技術(shù)建立起了初步的概念，同時(shí)對于該課程的知識結(jié)構(gòu)和基本理論內(nèi)容有了一定了解，接下來就進(jìn)入下一階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)如何去處理測量的數(shù)據(jù)。（3）師生活動(dòng)安排在上一節(jié)課授課過程中設(shè)置了一處提問性的互動(dòng)， “什么是傳感器技術(shù)” ，我們接觸的傳感器有哪些，主要目的是通過這個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考?，F(xiàn)在我們就進(jìn)入該課程的基本知識的學(xué)習(xí)中，在基本數(shù)據(jù)的處理環(huán)節(jié)中讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)處理的基本概念與方法，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生們的求學(xué)欲望和學(xué)習(xí)興趣。12（4）指導(dǎo)練習(xí)相對誤差的計(jì)算。（5）課堂總結(jié)總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，交代學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。課堂訓(xùn)練內(nèi)容安排： 在本節(jié)課結(jié)束前利用一定的時(shí)間進(jìn)行口述式的隨堂提問：（5） 測量誤差的基本概念有哪些？（6） 測量的誤差的表示方法有哪些？鼓勵(lì)學(xué)生積極回答問題，檢查學(xué)生對新內(nèi)容接受情況，根據(jù)實(shí)際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更正和補(bǔ)充。課后作業(yè)與思考題：（根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計(jì)鞏固性作業(yè)、項(xiàng)目式作業(yè)、預(yù)習(xí)性作業(yè)、推薦參考書及網(wǎng)站）（1）鞏固性作業(yè)：有三臺測溫儀表，量程均為 0600，精度等級分別為 1.5 級、2.0 級、2.5 級，要測量 500的溫度，要求相對誤差不超過 2.5%，選用哪個(gè)臺儀表合適？教學(xué)后記：13教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施步驟及時(shí)間分配）步驟 1：師生問好、學(xué)生出勤、復(fù)習(xí)提問（5 分鐘）步驟 2：內(nèi)容導(dǎo)入（3 分鐘）從工程測量實(shí)踐可知，測量數(shù)據(jù)中含有系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，有時(shí)含有粗大誤差，它們的性質(zhì)不同，對測量結(jié)果的影響及處理的方法也不同。對于不同情況的測量數(shù)據(jù)，首先要加以分析研究，判斷其情況，分別處理，再經(jīng)綜合整理，得出合乎科學(xué)性的測量結(jié)果。步驟 3：本節(jié)課引導(dǎo)性教學(xué)（2 分鐘）引導(dǎo)性問題 1：什么是測量誤差？ 引導(dǎo)性問題 2：測量誤差的表示方法有哪些?步驟 4：講授測量誤差的基礎(chǔ)知識（70 分鐘）一、測量的概念與方法（一）測量的概念：把被測未知量與同性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測量對標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并用數(shù)字表示這個(gè)倍數(shù)的過程。由數(shù)值大小和測量單位組成。（二）測量方法：直接、間接、聯(lián)立（三）誤差的分類：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差二、 隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)處理在測量中, 當(dāng)系統(tǒng)誤差已設(shè)法消除或減小到可以忽略的程度時(shí), 如果測量數(shù)據(jù)仍有不穩(wěn)定的現(xiàn)象, 說明存在隨機(jī)誤差。在等精度測量情況下, 得 n 個(gè)測量值 x1,x2,xn, 設(shè)只含有隨機(jī)誤差 1, 2，n。這組測量值或隨機(jī)誤差都是隨機(jī)事件, 可以用概率數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來研究。隨機(jī)誤差的處理任務(wù)是從隨機(jī)數(shù)據(jù)中求出最接近真值的值（或稱真值的最佳估計(jì)值）, 對數(shù)據(jù)精密度的高低（或稱可信賴的程度）進(jìn)行評定并給出測量結(jié)果。 1 隨機(jī)誤差的正態(tài)分布曲線測量實(shí)踐表明, 多數(shù)測量的隨機(jī)誤差具有以下特征: 絕對值小的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率大于絕對值大的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率。 隨機(jī)誤差的絕對值不會(huì)超出一定界限。 測量次數(shù) n 很大時(shí), 絕對值相等#, 符號相反的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率相等。由特征不難推出, 當(dāng) n時(shí), 隨機(jī)誤差的代數(shù)和趨近于零。 隨機(jī)誤差的上述三個(gè)特征, 說明其分布實(shí)際上是單一峰值的和有界限的, 且當(dāng)測量次數(shù)無窮增加時(shí), 這類誤差還具有對稱性（即抵償性）。 14正態(tài)分布方程式的關(guān)系曲線為一條鐘形的曲線, 說明隨機(jī)變量在 x=L 或 =0 處的附近區(qū)域內(nèi)具有最大概率。 2 正態(tài)分布的隨機(jī)誤差的數(shù)字特征在實(shí)際測量時(shí), 真值 L 不可能得到。但如果隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布, 則算術(shù)平均值處隨機(jī)誤差的概率密度最大。對被測量進(jìn)行等精度的 n 次測量, 得 n 個(gè)測量值 x1,x2,xn, 它們的算術(shù)平均值為算術(shù)平均值是諸測量值中最可信賴的, 它可以作為等精度多次測量的結(jié)果。 上述的算術(shù)平均值是反映隨機(jī)誤差的分布中心, 而均方根偏差則反映隨機(jī)誤差的分布范圍。均方根偏差愈大, 測量數(shù)據(jù)的分散范圍也愈大，所以均方根偏差 可以描述測量數(shù)據(jù)和測量結(jié)果的精度。圖 1 - 5 為不同 下正態(tài)分布曲線。 由圖可見： 愈小, 分布曲線愈陡峭, 說明隨機(jī)變量的分散性小, 測量精度高；反之 , 愈大, 分布曲線愈平坦, 隨機(jī)變量的分散性也大, 則精度也低。均方根偏差 可由下式求取:xi第 i 次測量值。在實(shí)際測量時(shí), 由于真值 L 是無法確切知道的, 用測量值的算術(shù)平均值 -代替之, 各測量值與算術(shù)平均值差值稱為殘余誤差,inxxn121)(nLxninii1212)(15用殘余誤差計(jì)算的均方根偏差稱為均方根偏差的估計(jì)值 s, 即通常在有限次測量時(shí), 算術(shù)平均值不可能等于被測量的真值 L, 它也是隨機(jī)變動(dòng)的。設(shè)對被測量進(jìn)行 m 組的“多次測量”, 各組所得的算術(shù)平均值 1, 1, m, 圍繞真值 L 有一定的分散性, 也是隨機(jī)變量。算術(shù)平均值 的精度可由算術(shù)平均值的均方根偏差來評定。它與 s 的關(guān)系如下: 步驟 5：課堂小結(jié)（5 分鐘）一、測量的概念與方法；二、測量誤差的分類；三、隨機(jī)誤差的處理方法。步驟 6：布置作業(yè)（5 分鐘）（1）鞏固性作業(yè)：有三臺測溫儀表，量程均為 0600，精度等級分別為 1.5 級、2.0 級、2.5 級，要測量500的溫度，要求相對誤差不超過 2.5%，選用哪個(gè)臺儀表合適？步驟 7：板書設(shè)計(jì)第 1 章 檢測的基本知識與基本數(shù)據(jù)處理三、檢測的概念： 四個(gè)內(nèi)容：（一）測量的概念 二、測量誤差的基本概念及分類：nsx1%0ydv16第 4 次課教學(xué)整體設(shè)計(jì)課 題 測量的方法授課時(shí)間 第 周 星期 （ 月 日） 第 節(jié) 課時(shí) 2h授課類型 理論課() 實(shí)驗(yàn)課( ) 實(shí)訓(xùn)課( ) 習(xí)題課( ) 討論課( ) 現(xiàn)場教學(xué)( ) 其它：教學(xué)資源 樣圖() 模型( ) 實(shí)物() 多媒體( ) 音像( ) 報(bào)紙( ) 其它：教學(xué)方法 講授法() 討論法( ) 啟發(fā)式() 案例教學(xué)法( ) 現(xiàn)場教學(xué)法( )角色扮演法( ) 項(xiàng)目教學(xué)法( ) 情境教學(xué)法( ) 其它：教學(xué)目標(biāo)（包括職業(yè)素質(zhì)、能力、知識目標(biāo)）通過對數(shù)據(jù)處理知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握測量誤差的分類及處理方法，了解誤差的基本概念。通過對傳感器的技術(shù)指標(biāo)和選用原則作簡要介紹，使學(xué)生認(rèn)識到科技的日新月異，使學(xué)生懂得要腳踏實(shí)地，再攀高峰，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與樂趣的同時(shí)，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。重點(diǎn)：1.掌握誤差的基本概念；2.掌握隨機(jī)誤差的處理辦法。難點(diǎn)：1. 掌握隨機(jī)誤差的處理辦法。教學(xué)設(shè)計(jì)：授課思路簡述：（圍繞所選用教學(xué)方法分條編寫授課步驟，要涵蓋課前準(zhǔn)備、課程導(dǎo)入、師生活動(dòng)安排、任務(wù)訓(xùn)練、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)安排、教學(xué)效果檢測等主要環(huán)節(jié)。 ）（1）課前準(zhǔn)備由于本課程是傳感器理論課中的最基礎(chǔ)的部分，因此需要教師在課堂上緊抓住學(xué)生的注意力，有較強(qiáng)的課堂控制能力。同時(shí)教師要在上課之前熟練操作軟件，了解本門課的主要內(nèi)容，制定相配套的教學(xué)方案，并且能夠熟練使用該操作軟件，同時(shí)需要大量的閱讀查閱相關(guān)的課題資料，使教授的每一節(jié)課的內(nèi)容都很豐富以做到講解生動(dòng)到位。（2）課程導(dǎo)入通過上一節(jié)課的理論學(xué)習(xí)，學(xué)生們已對傳感器技術(shù)建立起了初步的概念，同時(shí)對于該課程的知識結(jié)構(gòu)和基本理論內(nèi)容有了一定了解，接下來就進(jìn)入下一階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)如何去處理測量的數(shù)據(jù)。（3）師生活動(dòng)安排在上一節(jié)課授課過程中設(shè)置了一處提問性的互動(dòng)， “什么是傳感器技術(shù)” ，我們接觸的傳感器有哪些，主要目的是通過這個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考。現(xiàn)在我們就進(jìn)入該課程的基本知識的學(xué)習(xí)中，17在基本數(shù)據(jù)的處理環(huán)節(jié)中讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)處理的基本概念與方法，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生們的求學(xué)欲望和學(xué)習(xí)興趣。（4）指導(dǎo)練習(xí)相對誤差的計(jì)算。（5）課堂總結(jié)總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，交代學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。課堂訓(xùn)練內(nèi)容安排： 在本節(jié)課結(jié)束前利用一定的時(shí)間進(jìn)行口述式的隨堂提問：（7） 測量誤差的基本概念有哪些？（8） 測量的誤差的表示方法有哪些？鼓勵(lì)學(xué)生積極回答問題，檢查學(xué)生對新內(nèi)容接受情況，根據(jù)實(shí)際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更正和補(bǔ)充。課后作業(yè)與思考題：（根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計(jì)鞏固性作業(yè)、項(xiàng)目式作業(yè)、預(yù)習(xí)性作業(yè)、推薦參考書及網(wǎng)站）（1）鞏固性作業(yè)：有三臺測溫儀表，量程均為 0600，精度等級分別為 1.5 級、2.0 級、2.5 級，要測量 500的溫度，要求相對誤差不超過 2.5%，選用哪個(gè)臺儀表合適？教學(xué)后記：18教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施步驟及時(shí)間分配）步驟 1：師生問好、學(xué)生出勤、復(fù)習(xí)提問（5 分鐘）步驟 2：內(nèi)容導(dǎo)入（3 分鐘）從工程測量實(shí)踐可知，測量數(shù)據(jù)中含有系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，有時(shí)含有粗大誤差，它們的性質(zhì)不同，對測量結(jié)果的影響及處理的方法也不同。對于不同情況的測量數(shù)據(jù)，首先要加以分析研究，判斷其情況，分別處理，再經(jīng)綜合整理，得出合乎科學(xué)性的測量結(jié)果。步驟 3：本節(jié)課引導(dǎo)性教學(xué)（2 分鐘）引導(dǎo)性問題 1：什么是測量誤差？ 引導(dǎo)性問題 2：測量誤差的表示方法有哪些?步驟 4：講授測量誤差的基礎(chǔ)知識（70 分鐘）一、測量的概念與方法（一）測量的概念：把被測未知量與同性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測量對標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并用數(shù)字表示這個(gè)倍數(shù)的過程。由數(shù)值大小和測量單位組成。（二）測量方法：直接、間接、聯(lián)立（三）誤差的分類：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差二、 隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)處理在測量中, 當(dāng)系統(tǒng)誤差已設(shè)法消除或減小到可以忽略的程度時(shí), 如果測量數(shù)據(jù)仍有不穩(wěn)定的現(xiàn)象, 說明存在隨機(jī)誤差。在等精度測量情況下, 得 n 個(gè)測量值 x1,x2,xn, 設(shè)只含有隨機(jī)誤差 1, 2，n。這組測量值或隨機(jī)誤差都是隨機(jī)事件, 可以用概率數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來研究。隨機(jī)誤差的處理任務(wù)是從隨機(jī)數(shù)據(jù)中求出最接近真值的值（或稱真值的最佳估計(jì)值）, 對數(shù)據(jù)精密度的高低（或稱可信賴的程度）進(jìn)行評定并給出測量結(jié)果。 三、 系統(tǒng)誤差的通用處理方法1. 從誤差根源上消除系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是在一定的測量條件下, 測量值中含有固定不變或按一定規(guī)律變化的誤差。系統(tǒng)誤差不具有抵償性, 重復(fù)測量也難以發(fā)現(xiàn), 在工程測量中應(yīng)特別注意該項(xiàng)誤差。 由于系統(tǒng)誤差的特殊性, 在處理方法上與隨機(jī)誤差完全不同。有效地找出系統(tǒng)誤差的根源并減小或消除的關(guān)鍵是如何查找誤差根源, 這就需要對測量設(shè)備、 測量對象和測量系統(tǒng)作全面分析, 明確其中有無產(chǎn)生明顯系統(tǒng)誤差的因素 , 并采取相應(yīng)措施予以修正或消除。由于具體條件不同, 在分析查找誤差根源時(shí)并無一成不變的方法 , 這與測量者的經(jīng)驗(yàn)、水平以及測量技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。但我們可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析考慮。19 所用傳感器、 測量儀表或組成元件是否準(zhǔn)確可靠。 比如傳感器或儀表靈敏度不足, 儀表刻度不準(zhǔn)確, 變換器、放大器等性能不太優(yōu)良, 由這些引起的誤差是常見的誤差。 測量方法是否完善。 如用電壓表測量電壓, 電壓表的內(nèi)阻對測量結(jié)果有影響。 傳感器或儀表安裝、調(diào)整或放置是否正確合理。例如: 沒有調(diào)好儀表水平位置, 安裝時(shí)儀表指針偏心等都會(huì)引起誤差。 傳感器或儀表工作場所的環(huán)境條件是否符合規(guī)定條件。例如環(huán)境、 溫度、 濕度、氣壓等的變化也會(huì)引起誤差。 測量者的操作是否正確。 例如讀數(shù)時(shí)的視差、 視力疲勞等都會(huì)引起系統(tǒng)誤差。 2. 系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與判別 發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差一般比較困難, 下面只介紹幾種發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的一般方法。（1） 實(shí)驗(yàn)對比法這種方法是通過改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件從而進(jìn)行不同條件的測量, 以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差。這種方法適用于發(fā)現(xiàn)固定的系統(tǒng)誤差。例如, 一臺測量儀表本身存在固定的系統(tǒng)誤差, 即使進(jìn)行多次測量也不能發(fā)現(xiàn), 只有用精度更高一級的測量儀表測量, 才能發(fā)現(xiàn)這臺測量儀表的系統(tǒng)誤差；（ 2） 殘余誤差觀察法這種方法是根據(jù)測量值的殘余誤差的大小和符號的變化規(guī)律, 直接由誤差數(shù)據(jù)或誤差曲線圖形判斷有無變化的系統(tǒng)誤差。（3） 準(zhǔn)則檢查法已有多種準(zhǔn)則供人們檢驗(yàn)測量數(shù)據(jù)中是否含有系統(tǒng)誤差。不過這些準(zhǔn)則都有一定的適用范圍。 如馬利科夫判據(jù)是將殘余誤差前后各半分兩組, 若“vi 前”與“vi 后”之差明顯不為零, 則可能含有線性系統(tǒng)誤差。 四、 粗大誤差如前所述, 在對重復(fù)測量所得一組測量值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前, 首先應(yīng)將具有粗大誤差的可疑數(shù)據(jù)找出來加以剔除。人們絕對不能憑主觀意愿對數(shù)據(jù)任意進(jìn)行取舍, 而是要有一定的根據(jù)。原則就是要看這個(gè)可疑值的誤差是否仍處于隨機(jī)誤差的范圍之內(nèi), 是則留, 不是則棄。因此要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的檢驗(yàn)。下面就常用的幾種準(zhǔn)則介紹如下: 1. 3 準(zhǔn)則前面已講到, 通常把等于 3 的誤差稱為極限誤差。 3 準(zhǔn)則就是如果一組測量數(shù)據(jù)中某個(gè)測量值的殘余誤差的絕對值|vi|3 時(shí), 則該測量值為可疑值（壞值）, 應(yīng)剔除。 2. 肖維勒準(zhǔn)則肖維勒準(zhǔn)則以正態(tài)分布為前提, 假設(shè)多次重復(fù)測量所得 n 個(gè)測量值中, 某個(gè)測量值的殘余誤差|vi|Zc,則剔除此數(shù)據(jù)。 實(shí)用中 Zc1.3850。 2銅熱電阻 由于鉑是貴重金屬, 因此, 在一些測量精度要求不高且溫度較低的場合, 可采用銅熱電阻進(jìn)行測溫, 它的測量范圍為-50+150。 銅熱電阻在測量范圍內(nèi)其電阻值與溫度的關(guān)系幾乎是線性的, 可近似地表示為: Rt=R0（1+t） （ 11 - 17）式中 為銅熱電阻的電阻溫度系數(shù), 取 =4.2810-3/。 銅熱電組的兩種分度號為Cu50(R0=50)和 Cu100（R100=100）。 銅熱電阻線性好, 價(jià)格便宜, 但它易氧化, 不適宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作。 步驟 4：補(bǔ)充性知識擴(kuò)充（20 分鐘）一、集成溫度傳感器集成溫度傳感器是利用晶體管 PN 結(jié)的電流電壓特性與溫度的關(guān)系, 把感溫 PN 結(jié)及有關(guān)電子線路集成在一個(gè)小硅片上, 構(gòu)成一個(gè)小型化、一體化的專用集成電路片。 集成溫度傳感器具有體積小、反應(yīng)快、線性好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn), 由于 PN 結(jié)受耐熱性能和特性范圍的限制, 它只能用來測 150以下的溫度35二、AD590 集成溫度傳感器應(yīng)用實(shí)例AD590 是應(yīng)用廣泛的一種集成溫度傳感器, 由于它內(nèi)部有放大電路, 再配上相應(yīng)外電路,方便地構(gòu)成各種應(yīng)用電路。 下面介紹 AD590 幾種簡單的應(yīng)用線路。 AD590 溫度測量電路 圖 11 - 21 是一個(gè)簡單的測溫電路。 AD590 在 25（298.2K）時(shí), 理想輸出電流為 298.2A, 但實(shí)際上存在一定誤差, 可以在外電路中進(jìn)行修正。將 AD590 串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電阻, 在已知溫度下調(diào)整電阻值, 使輸出電壓 UT 滿足 1mV/k 的關(guān)系（如 25時(shí), UT應(yīng)為 298.2mV）。調(diào)整好以后, 固定可調(diào)電阻, 即可由輸出電壓 VT 讀出 AD590 所處的熱力學(xué)溫度。 步驟 5：課堂練習(xí)（5 分鐘）1熱電阻傳感器的工作原理？2熱敏電阻溫度上下限報(bào)警電路如何實(shí)現(xiàn)溫度檢測報(bào)警的？鼓勵(lì)學(xué)生積極回答問題，檢查學(xué)生對新內(nèi)容接受情況，根據(jù)實(shí)際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更正和補(bǔ)充。步驟 6：課堂小結(jié)（5 分鐘1熱電阻傳感器工作原理2熱敏傳感器工作原理步驟 7：布置作業(yè)（5 分鐘）（1）鞏固性作業(yè)：1-7、1-8，本周五上交作業(yè)步驟 8：板書設(shè)計(jì)第 2 章 溫度檢測22 熱電阻傳感器工作原理一、熱電阻傳感器（一）概念36（二）分類：熱電阻、熱敏二、熱電阻傳感器：（一）工作原理（二）實(shí)際應(yīng)用三、熱敏傳感器（一）工作原理（二）實(shí)際應(yīng)用37第 8 次課教學(xué)整體設(shè)計(jì)課 題 熱電阻傳感器（二）授課時(shí)間 第 周 星期 （ 月 日） 第 節(jié) 課時(shí) 2h授課類型 理論課() 實(shí)驗(yàn)課( ) 實(shí)訓(xùn)課( ) 習(xí)題課( ) 討論課( ) 現(xiàn)場教學(xué)( ) 其它：教學(xué)資源 樣圖( ) 模型( ) 實(shí)物( ) 多媒體( ) 音像( ) 報(bào)紙( ) 其它：教學(xué)方法 講授法() 討論法( ) 啟發(fā)式() 案例教學(xué)法( ) 現(xiàn)場教學(xué)法( )角色扮演法( ) 項(xiàng)目教學(xué)法( ) 情境教學(xué)法( ) 其它：教學(xué)目標(biāo)（包括職業(yè)素質(zhì)、能力、知識目標(biāo)）通過對熱電阻傳感器知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握熱電阻傳感器的概念，了解其外形、結(jié)構(gòu)和性能。通過對熱電阻傳感器的技術(shù)指標(biāo)和選用原則作簡要介紹，使學(xué)生掌握熱電阻傳感器的基本應(yīng)用。并通過學(xué)習(xí)熱敏溫度傳感器的學(xué)習(xí)，掌握其基本工作原理。重點(diǎn)：1.掌握熱電阻傳感器的基本應(yīng)用原理；2.掌握熱敏傳感器的基本應(yīng)用原理。難點(diǎn)：1. 掌握熱電敏傳感器的基本應(yīng)用原理。教學(xué)設(shè)計(jì)：授課思路簡述：（圍繞所選用教學(xué)方法分條編寫授課步驟，要涵蓋課前準(zhǔn)備、課程導(dǎo)入、師生活動(dòng)安排、任務(wù)訓(xùn)練、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)安排、教學(xué)效果檢測等主要環(huán)節(jié)。 ）（1）課前準(zhǔn)備由于本課程是傳感器理論課中的較為基礎(chǔ)的一個(gè)部分，因此需要教師在課堂上對知識的講授要全面細(xì)致，并具有較強(qiáng)的課堂控制能力，能調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造課堂的良好的教學(xué)氛圍。同時(shí)教師要在上課之前對熱電阻和熱敏傳感器的相關(guān)知識作系統(tǒng)的整理，對知識進(jìn)行整合，并制定相配套的教學(xué)方案，同時(shí)需要大量的閱讀查閱相關(guān)的課題資料，使教授的每一節(jié)課的內(nèi)容都很豐富以做到講解生動(dòng)到位，使學(xué)生在講授過程中，真正有所得，有所學(xué)。（2）課程導(dǎo)入通過上一節(jié)課的理論學(xué)習(xí)，學(xué)生們已對測量技術(shù)及數(shù)據(jù)處理方法建立起了初步的概念，同時(shí)對于該課程的知識結(jié)構(gòu)和基本理論內(nèi)容有了一定了解，接下來就進(jìn)入下一階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)最典型的傳感器熱電阻和熱敏傳感器。（3）師生活動(dòng)安排38思考“熱電阻和熱耦傳感器有哪些區(qū)別？” ，主要目的是通過這個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考?，F(xiàn)在我們就進(jìn)入該課程的基本知識的學(xué)習(xí)中，在熱電耦傳感器講解的環(huán)節(jié)中讓學(xué)生掌握熱電阻傳感器的原理及應(yīng)用，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生們的求學(xué)欲望和學(xué)習(xí)興趣。（4）指導(dǎo)練習(xí)區(qū)別熱電偶、熱電阻、熱敏傳感器在溫度測量中的工作原理。（5）課堂總結(jié)總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，交代學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。課堂訓(xùn)練內(nèi)容安排： 在本節(jié)課結(jié)束前利用一定的時(shí)間進(jìn)行口述式的隨堂提問：（15） 熱電阻傳感器的工作原理？（16） 熱敏電阻溫度上下限報(bào)警電路如何實(shí)現(xiàn)溫度檢測報(bào)警的？鼓勵(lì)學(xué)生積極回答問題，檢查學(xué)生對新內(nèi)容接受情況，根據(jù)實(shí)際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更正和補(bǔ)充。課后作業(yè)與思考題：（根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計(jì)鞏固性作業(yè)、項(xiàng)目式作業(yè)、預(yù)習(xí)性作業(yè)、推薦參考書及網(wǎng)站）（1）鞏固性作業(yè)：1-7、1-8，周五上交作業(yè)教學(xué)后記：39教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施步驟及時(shí)間分配）步驟 1：師生問好、學(xué)生出勤、復(fù)習(xí)提問（5 分鐘）問題：1溫標(biāo)的表示方法有哪些？2熱電耦的基本定律？步驟 2：內(nèi)容導(dǎo)入（3 分鐘）在工業(yè)生產(chǎn)過程及工程檢測中,為了對各種工業(yè)參數(shù)（如壓力、溫度、流量、物位、位移等）進(jìn)行檢測與控制,首先要把這些參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于傳送的信息,這就要用到各種傳感器, 把傳感器與其它裝置組合起來,組成一個(gè)檢測系統(tǒng)或調(diào)節(jié)系統(tǒng),完成對工業(yè)參數(shù)的檢測與控制。而最常見的就是溫度傳感器的應(yīng)用，在溫度傳感器中的熱電阻和熱敏傳感器更是被得到了廣泛的應(yīng)用。下面我們就進(jìn)入這類傳感器的學(xué)習(xí)。步驟 3：講授溫度測量的基礎(chǔ)知識（57 分鐘）（二）熱電阻的結(jié)構(gòu)工業(yè)用熱電阻的結(jié)構(gòu)如圖 11 - 16 所示。 它由電阻體、 絕緣管、保護(hù)套管、引線和接線盒等部分組成。 電阻體由電阻絲和電阻支架組成。 電阻絲采用雙線無感繞法繞制在具有一定形狀的云母、石英或陶瓷塑料支架上, 支架起支撐和絕緣作用, 引出線通常采用直徑 1mm 的銀絲或鍍銀銅絲, 它與接線盒柱相接, 以便與外接線路相連而測量顯示溫度。用熱電阻傳感器進(jìn)行測溫時(shí), 測量電路經(jīng)常采用電橋電路。 而熱電阻與檢測儀表相隔一段距離, 因此熱電阻的引線對測量結(jié)果有較大的影響。熱電阻內(nèi)部引線方式有兩線制、 三線制和四線制三種, 如圖 11 - 17 所示。 二線制中引線電阻對測量影響大, 用于測溫精度不高場合。三線制可以減小熱電阻與測量儀表之間連接導(dǎo)線的電阻因環(huán)境溫度變化所引起的測量誤差。 四線制可以完全消除引線電阻對測量的影響, 用于高精度溫度檢測。步驟 4：補(bǔ)充性知識擴(kuò)充（20 分鐘）40二、AD590 集成溫度傳感器應(yīng)用實(shí)例AD590 是應(yīng)用廣泛的一種集成溫度傳感器, 由于它內(nèi)部有放大電路, 再配上相應(yīng)外電路,方便地構(gòu)成各種應(yīng)用電路。 下面介紹 AD590 幾種簡單的應(yīng)用線路。 AD590 溫度測量電路 圖 11 - 21 是一個(gè)簡單的測溫電路。 AD590 在 25（298.2K）時(shí), 理想輸出電流為 298.2A, 但實(shí)際上存在一定誤差, 可以在外電路中進(jìn)行修正。將 AD590 串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電阻, 在已知溫度下調(diào)整電阻值, 使輸出電壓 UT 滿足 1mV/k 的關(guān)系（如 25時(shí), UT應(yīng)為 298.2mV）。調(diào)整好以后, 固定可調(diào)電阻, 即可由輸出電壓 VT 讀出 AD590 所處的熱力學(xué)溫度。 步驟 5：課堂練習(xí)（5 分鐘）1熱電阻傳感器的工作原理？2熱敏電阻溫度上下限報(bào)警電路如何實(shí)現(xiàn)溫度檢測報(bào)警的？鼓勵(lì)學(xué)生積極回答問題，檢查學(xué)生對新內(nèi)容接受情況，根據(jù)實(shí)際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更正和補(bǔ)充。步驟 6：課堂小結(jié)（5 分鐘1熱電阻傳感器工作原理2熱敏傳感器工作原理步驟 7：布置作業(yè)（5 分鐘）（1）鞏固性作業(yè)：1-7、1-8，本周五上交作業(yè)步驟 8：板書設(shè)計(jì)第 2 章 溫度檢測22 熱電阻傳感器工作原理一、熱電阻傳感器二、熱電阻傳感器：41（一）工作原理（二）實(shí)際應(yīng)用三、熱敏傳感器（一）工作原理（二）實(shí)際應(yīng)用42第 9 次課教學(xué)整體設(shè)計(jì)課 題 壓力檢測（一）授課時(shí)間 第 周 星期 （ 月 日） 第 節(jié) 課時(shí) 2h授課類型 理論課() 實(shí)驗(yàn)課( ) 實(shí)訓(xùn)課( ) 習(xí)題課( ) 討論課( ) 現(xiàn)場教學(xué)( ) 其它：教學(xué)資源 掛圖( ) 模型( ) 實(shí)物( ) 多媒體( ) 音像( ) 報(bào)紙( ) 其它：教學(xué)方法 講授法() 討論法( ) 啟發(fā)式() 案例教學(xué)法( ) 現(xiàn)場教學(xué)法( )角色扮演法( ) 項(xiàng)目教學(xué)法( ) 情境教學(xué)法( ) 其它：教學(xué)目標(biāo)（包括職業(yè)素質(zhì)、能力、知識目標(biāo)）通過對力敏傳感器知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握力敏傳感器的概念，了解其外形、結(jié)構(gòu)和性能。通過對力敏傳感器的技術(shù)指標(biāo)和選用原則作簡要介紹，使學(xué)生掌握電阻應(yīng)變式和壓阻式傳感器的基本應(yīng)用。通過對彈性敏感元件的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對于力檢測的指示建立起較為清晰的概念。重點(diǎn)：1.掌握力敏傳感器的基本應(yīng)用原理；2.掌握電阻應(yīng)變與壓阻傳感器的基本應(yīng)用原理。難點(diǎn)：1. 掌握電阻應(yīng)變與壓阻傳感器的基本應(yīng)用原理。教學(xué)設(shè)計(jì)：授課思路簡述：（圍繞所選用教學(xué)方法分條編寫授課步驟，要涵蓋課前準(zhǔn)備、課程導(dǎo)入、師生活動(dòng)安排、任務(wù)訓(xùn)練、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)安排、教學(xué)效果檢測等主要環(huán)節(jié)。 ）（1）課前準(zhǔn)備由于本課程是傳感器理論課中的有一個(gè)重要的組成部分，因此需要教師在課堂上對知識的講授要全面細(xì)致，并具有較強(qiáng)的課堂控制能力，能調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造課堂的良好的教學(xué)氛圍。同時(shí)教師要在上課之前對應(yīng)變式傳感器的相關(guān)知識作系統(tǒng)的整理，對知識進(jìn)行整合，并制定相配套的教學(xué)方案，同時(shí)需要大量的閱讀查閱相關(guān)的課題資料，使教授的每一節(jié)課的內(nèi)容都很豐富以做到講解生動(dòng)到位，使學(xué)生在講授過程中，真正有所得，有所學(xué)。（2）課程導(dǎo)入電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器, 傳感器由在彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變敏感元件構(gòu)成。 當(dāng)被測物理量作用在彈性元件上時(shí), 彈性元件的變形引起應(yīng)變敏感元件的阻值變化, 通過轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)變成電量輸出, 電量變化的大小反映了被測物理量的大小。應(yīng)變式電阻傳感器是目前測量力、力矩、 壓力、加速度、重量等參數(shù)應(yīng)用最廣泛的傳感器。 43（3）師生活動(dòng)安排思考“如何實(shí)現(xiàn)壓阻式傳感器的應(yīng)用的？” ，主要目的是通過這個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考。現(xiàn)在我們就進(jìn)入該課程的基本知識的學(xué)習(xí)中，在熱電耦傳感器講解的環(huán)節(jié)中讓學(xué)生掌握熱電阻傳感器的原理及應(yīng)用，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生們的求學(xué)欲望和學(xué)習(xí)興趣。（4）指導(dǎo)練習(xí)區(qū)別電阻應(yīng)變式傳感器與壓阻式傳感器在壓力測量中的工作原理。（5）課堂總結(jié)總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，交代學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。課堂訓(xùn)練內(nèi)容安排： 在本節(jié)課結(jié)束前利用一定的時(shí)間進(jìn)行口述式的隨堂提問：（17） 力敏傳感器的工作原理？（18） 電橋在測力傳感器中的應(yīng)用實(shí)例有哪些？鼓勵(lì)學(xué)生積極回答問題，檢查學(xué)生對新內(nèi)容接受情況，根據(jù)實(shí)際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更正和補(bǔ)充。課后作業(yè)與思考題：（根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計(jì)鞏固性作業(yè)、項(xiàng)目式作業(yè)、預(yù)習(xí)性作業(yè)、推薦參考書及網(wǎng)站）（1）鞏固作業(yè)：2-2、2-3，周五全體上交。教學(xué)后記：44教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施步驟及時(shí)間分配）步驟 1：師生問好、學(xué)生出勤、復(fù)習(xí)提問（4 分鐘）問題：1熱電阻傳感器的工作原理？2熱電阻與熱敏傳感器的區(qū)別有哪些？步驟 2：內(nèi)容導(dǎo)入（1 分鐘）電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器, 傳感器由在彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變敏感元件構(gòu)成。 當(dāng)被測物理量作用在彈性元件上時(shí), 彈性元件的變形引起應(yīng)變敏感元件的阻值變化, 通過轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)變成電量輸出, 電量變化的大小反映了被測物理量的大小。應(yīng)變式電阻傳感器是目前測量力、力矩、 壓力、加速度、重量等參數(shù)應(yīng)用最廣泛的傳感器。 在測力傳感器中的電阻應(yīng)變式和壓阻式傳感器更是被得到了廣泛的應(yīng)用。下面我們就進(jìn)入這類傳感器的學(xué)習(xí)。步驟 3：講授壓力測量的基礎(chǔ)知識（60 分鐘）一、應(yīng)變片式傳感器工作原理電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)，即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化， 這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)” 。 一根金屬電阻絲，在其未受力時(shí)，原始電阻值為 當(dāng)電阻絲受到拉力 F 作用時(shí)， 將伸長 l，橫截面積相應(yīng)減小 A，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變了 d，從而引起電阻值相對變化量為 dA/A圓形電阻絲的截面積相對變化量，設(shè) r 為電阻絲的半徑，微分后可得 dA=2r dr，則 步驟 4：課堂練習(xí)（15 分鐘）練習(xí)電阻應(yīng)變效應(yīng)公式推導(dǎo)。AlRdAlRdrdA2l)1(ER45步驟 5：課堂小結(jié)（5 分鐘）1應(yīng)變片式傳感器工作原理2應(yīng)變片的種類、材料及粘貼步驟 6：布置作業(yè)（5 分鐘）（1）鞏固性作業(yè)：1-7、1-8，本周五上交作業(yè)步驟 7：板書設(shè)計(jì)第 3 章 壓力檢測31 壓力傳感器工作原理一、測力傳感器 三、壓阻式傳感器 （一）概念 （一）工作原理（二）分類：熱電阻、熱敏 （二）實(shí)際應(yīng)用二、應(yīng)變片式傳感器（一）工作原理(二)應(yīng)變效應(yīng)46第 10 次課教學(xué)整體設(shè)計(jì)課 題 壓力檢測（二）授課時(shí)間 第 周 星期 （ 月 日） 第 節(jié) 課時(shí) 2h授課類型 理論課() 實(shí)驗(yàn)課( ) 實(shí)訓(xùn)課( ) 習(xí)題課( ) 討論課( ) 現(xiàn)場教學(xué)( ) 其它：教學(xué)