傳感器技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)設(shè)計教案

教案

課程名稱傳感器技術(shù)及應(yīng)用

授課教師_________________

授課班級電子

開課單位信息工程系

開課學(xué)期—

總課時____________

工程學(xué)院

第」次課教學(xué)整體設(shè)計

傳感器的基礎(chǔ)知識（一）

課題

授課時間第周星期（月日）第節(jié)課時2h

授課類型理論課（J）實驗課（）實訓(xùn)課（）習(xí)題課（）討論課（）現(xiàn)場教學(xué)（）其它：

教學(xué)資源樣圖（J）模型（）實物（J）多媒體（）音像（）報紙（）其它：

講授法（J）討論法（）啟發(fā)式（J）案例教學(xué)法（J）現(xiàn)場教學(xué)法（）

教學(xué)方法

角色扮演法（）項目教學(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，了解傳感用及檢測技術(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

得要腳踏實地，再攀高峰，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與樂趣的同時，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

重點：

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。

難點：

1.掌握傳感器與檢測系統(tǒng)的組成。

教學(xué)設(shè)計：

?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

動安排、任務(wù)訓(xùn)練、實踐教學(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

因為這是新學(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

通過一個電子行業(yè)實例將話題轉(zhuǎn)到本節(jié)課的重點內(nèi)容，同時演示第三學(xué)期項目作業(yè)一一歡迎

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)一一傳感器技術(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

處理相關(guān)知識，為今后工作中的實際應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

(3)師生活動安排

在授課過程中設(shè)置了一處提問性的互動，“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問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考，引出本節(jié)課的重點內(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)課的重點內(nèi)容設(shè)置兩個小題，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、難點。

?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)傳感器的主要特點及內(nèi)容

鼓勵學(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)實際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行

更正和補充。

?課后作業(yè)與思考題：(根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計鞏固性作業(yè)、項目式作業(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傳感器應(yīng)用實例。

(2)說明其原理應(yīng)用說明及特點，以報告形式上交。

教學(xué)后記:

2

教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計實施步驟及時間分配）

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:

平時成績100分（50%）,筆試成績100分（50%）；其中平時成績中包含五個考核項目：出勤

15分；作業(yè)15分；測驗（抽考）40分；筆記15分；項目作業(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)過程和運動對象實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。可見,

傳感器是檢測技術(shù)的一個組成部分。

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)。

（-）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

3

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項技術(shù)中有6項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

支配新時代”。

我國在“九五”、“十五”國家重點科技攻關(guān)項目中將傳感器技術(shù)研究立項，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（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。

（-）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

熱電偶/熱電阻/熱敏

冷熱溫度溫度傳感器

/紅外/集成電路

步驟9：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傳感器應(yīng)用實例。

（2）說明其原理應(yīng)用說明及特點，以報告形式上交。

步驟11：板書設(shè)計

緒論傳感器的基本知識

一、傳感器的概念：

四個含義：（一）測量裝置

（-）輸入量

4

（三）輸出量:

二、發(fā)展與組成

三、傳感器的分類

四、傳感器與檢測技術(shù)的未來發(fā)展

5

第2次課教學(xué)整體設(shè)計

傳感器的基礎(chǔ)知識（二）

課題

授課時間第周星期（月日）第節(jié)課時2h

授課類型理論課（J）實驗課（）實訓(xùn)課（）習(xí)題課（）討論課（）現(xiàn)場教學(xué)（）其它：

教學(xué)資源樣圖（J）模型（）實物（J）多媒體（）音像（）報紙（）其它：

講授法（J）討論法（）啟發(fā)式（J）案例教學(xué)法（J）現(xiàn)場教學(xué)法（）

教學(xué)方法

角色扮演法（）項目教學(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

得要腳踏實地，再攀高峰，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與樂趣的同時，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

重點：

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。

難點：

1.掌握傳感器與檢測系統(tǒng)的組成。

教學(xué)設(shè)計：

?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

動安排、任務(wù)訓(xùn)練、實踐教學(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

因為這是新學(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

通過一個電子行業(yè)實例將話題轉(zhuǎn)到本節(jié)課的重點內(nèi)容，同時演示第三學(xué)期項目作業(yè)一一歡迎

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)一一傳感器技術(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

6

磁傳感器、氣敏、濕敏傳感器等內(nèi)容，具有運用電子專業(yè)的基礎(chǔ)課程電路分析及基本測量數(shù)據(jù)的

處理相關(guān)知識，為今后工作中的實際應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

(3)師生活動安排

在授課過程中設(shè)置了一處提問性的互動，“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問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考，引出本節(jié)課的重點內(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)課的重點內(nèi)容設(shè)置兩個小題，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、難點。

?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)傳感器的主要特點及內(nèi)容

鼓勵學(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)實際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行

更正和補充。

?課后作業(yè)與思考題：(根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計鞏固性作業(yè)、項目式作業(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傳感器應(yīng)用實例。

(2)說明其原理應(yīng)用說明及特點，以報告形式上交。

教學(xué)后記:

7

教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計實施步驟及時間分配）

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:

平時成績100分（50%）,筆試成績100分（50%）；其中平時成績中包含五個考核項目：出勤

15分；作業(yè)15分；測驗（抽考）40分；筆記15分；項目作業(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)過程和運動對象實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。可見,

傳感器是檢測技術(shù)的一個組成部分。

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。

8

（-）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。

（-）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（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.實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)智能化

步驟9：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傳感器應(yīng)用實例。

（2）說明其原理應(yīng)用說明及特點，以報告形式上交。

步驟11：板書設(shè)計

緒論傳感器的基本知識

二、傳感器的概念：

四個含義：（一）測量裝置

（-）輸入量

（三）輸出量：

二、發(fā)展與組成

9

三、傳感器的分類

四、傳感器與檢測技術(shù)的未來發(fā)展

10

第2次課教學(xué)整體設(shè)計

測量的觀念

課題

授課時間第周星期（月日）第節(jié)課時2h

授課類型理論課（J）實驗課（）實訓(xùn)課（）習(xí)題課（）討論課（）現(xiàn)場教學(xué)（）其它：

教學(xué)資源樣圖（J）模型（）實物（J）多媒體（）音像（）報紙（）其它：

講授法（J）討論法（）啟發(fā)式（J）案例教學(xué)法（J）現(xiàn)場教學(xué)法（）

教學(xué)方法

角色扮演法（）項目教學(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

踏實地，再攀高峰，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與樂趣的同時，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

重點：

1.掌握誤差的基本概念；

2.掌握隨機誤差的處理辦法。

難點：

1.掌握隨機誤差的處理辦法。

教學(xué)設(shè)計：

?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

安排、任務(wù)訓(xùn)練、實踐教學(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，

有較強的課堂控制能力。同時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，“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，

11

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、難點。

?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)實際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更

正和補充。

?課后作業(yè)與思考題：(根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計鞏固性作業(yè)、項目式作業(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0~600℃,精度等級分別為1.5級、2.0級、2.5級，要測量500C

的溫度，要求相對誤差不超過2.5%,選用哪個臺儀表合適？

教學(xué)后記:

12

教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計實施步驟及時間分配）

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）

從工程測量實踐可知，測量數(shù)據(jù)中含有系統(tǒng)誤差和隨機誤差，有時含有粗大誤差，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

（-）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)字表示這個倍數(shù)的過程。由數(shù)值大小和測量單位組成。

（-）測量方法：直接、間接、聯(lián)立

（三）誤差的分類：系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差

二、隨機誤差的統(tǒng)計處理

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，如果測量數(shù)據(jù)仍有不穩(wěn)定

的現(xiàn)象，說明存在隨機誤差。在等精度測量情況下，得n個測量值xl,x2,…,xn,設(shè)只含有隨機

誤差61,82,--3n。這組測量值或隨機誤差都是隨機事件，可以用概率數(shù)理統(tǒng)計的方法來

研究。隨機誤差的處理任務(wù)是從隨機數(shù)據(jù)中求出最接近真值的值（或稱真值的最佳估計值），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.隨機誤差的正態(tài)分布曲線

測量實踐表明，多數(shù)測量的隨機誤差具有以下特征：

①絕對值小的隨機誤差出現(xiàn)的概率大于絕對值大的隨機誤差出現(xiàn)的概率。

②隨機誤差的絕對值不會超出一定界限。

③測量次數(shù)n很大時，絕對值相等#,符號相反的隨機誤差出現(xiàn)的概率相等。由特征③

不難推出，當(dāng)n-8時，隨機誤差的代數(shù)和趨近于零。

隨機誤差的上述三個特征，說明其分布實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，這類誤差還具有對稱性（即抵償性）。

13

正態(tài)分布方程式的關(guān)系曲線為一條鐘形的曲線，說明隨機變量在x=L或6=0處的附近區(qū)域內(nèi)

具有最大概率。

2.正態(tài)分布的隨機誤差的數(shù)字特征

在實際測量時，真值L不可能得到。但如果隨機誤差服從正態(tài)分布，則算術(shù)平均值處隨機

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個測量值xl,x2,…,xn,它們的算

術(shù)平均值為

尤=L（X|+/+…+無”）=」為為

nn,=|

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)平均值是反映隨機誤差的分布中心，而均方根偏差則反映隨機誤差的分布范圍。

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

變量的分散性小，測量精度高;反之，。愈大，分布曲線愈平坦，隨機變量的分散性也大，則精

度也低。均方根偏差。可由下式求?。?/p>

xi---第i次測量值。

在實際測量時，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,

14

用殘余誤差計算的均方根偏差稱為均方根偏差的估計值。S,即

通常在有限次測量時，算術(shù)平均值不可能等于被測量的真值L,它也是隨機變動的。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：r

f必=100%=1

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0~600℃,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%,選用哪個臺儀表合適？

步驟7：板書設(shè)計

第I章檢測的基本知識與基本數(shù)據(jù)處理

三、檢測的概念：

四個內(nèi)容：（一）測量的概念

二、測量誤差的基本概念及分類：

15

第」L次課教學(xué)整體設(shè)計

測量的方法

課題

授課時間第周星期（月日）第節(jié)課時2h

授課類型理論課（J）實驗課（）實訓(xùn)課（）習(xí)題課（）討論課（）現(xiàn)場教學(xué)（）其它：

教學(xué)資源樣圖（J）模型（）實物（J）多媒體（）音像（）報紙（）其它：

講授法（J）討論法（）啟發(fā)式（J）案例教學(xué)法（J）現(xiàn)場教學(xué)法（）

教學(xué)方法

角色扮演法（）項目教學(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

踏實地，再攀高峰，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與樂趣的同時，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

重點：

1.掌握誤差的基本概念；

2.掌握隨機誤差的處理辦法。

難點：

1.掌握隨機誤差的處理辦法。

教學(xué)設(shè)計：

?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

安排、任務(wù)訓(xùn)練、實踐教學(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，

有較強的課堂控制能力。同時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，“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，

16

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、難點。

?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)實際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更

正和補充。

?課后作業(yè)與思考題：(根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計鞏固性作業(yè)、項目式作業(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0~600℃,精度等級分別為1.5級、2.0級、2.5級，要測量500C

的溫度，要求相對誤差不超過2.5%,選用哪個臺儀表合適？

教學(xué)后記:

17

教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計實施步驟及時間分配）

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）

從工程測量實踐可知，測量數(shù)據(jù)中含有系統(tǒng)誤差和隨機誤差，有時含有粗大誤差，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

（-）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)字表示這個倍數(shù)的過程。由數(shù)值大小和測量單位組成。

（-）測量方法：直接、間接、聯(lián)立

（三）誤差的分類：系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差

二、隨機誤差的統(tǒng)計處理

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，如果測量數(shù)據(jù)仍有不穩(wěn)定

的現(xiàn)象，說明存在隨機誤差。在等精度測量情況下，得n個測量值xl,x2,…,xn,設(shè)只含有隨機

誤差61,82,--3n。這組測量值或隨機誤差都是隨機事件，可以用概率數(shù)理統(tǒng)計的方法來

研究。隨機誤差的處理任務(wù)是從隨機數(shù)據(jù)中求出最接近真值的值（或稱真值的最佳估計值），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)特別注意該項誤差。

由于系統(tǒng)誤差的特殊性，在處理方法上與隨機誤差完全不同。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并無一成不變的方法，這與測量者的經(jīng)驗、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方面進(jìn)行分析考慮。

18

①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。

②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。

③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

時儀表指針偏心等都會引起誤差。④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、氣壓等的變化也會引起誤差。

⑤測量者的操作是否正確。例如讀數(shù)時的視差、視力疲勞等都會引起系統(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）實驗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)。原則就是要看這個可疑值的誤差是否仍處于隨機誤差的范圍之內(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。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

某個測量值的殘余誤差的絕對值Ivi|>3。時，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個測量值中，某個測量值的殘

余誤差|vi|>Zc。，則剔除此數(shù)據(jù)。實用中Zc〈3,所以在一定程度上彌補了3。準(zhǔn)則的不足。肖

維勒準(zhǔn)則中的Zc值。

3.格拉布斯準(zhǔn)則

19

某個測量值的殘余誤差的絕對值IviI>G。，則判斷此值中含有粗大誤差，應(yīng)予剔除。

此即格拉布斯準(zhǔn)則。G值與重復(fù)測量次數(shù)n和置信概率Pa有關(guān)。

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0~600C,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%,選用哪個臺儀表合適？

步驟7：板書設(shè)計

第1章檢測的基本知識與基本數(shù)據(jù)處理

四、檢測的概念：

四個內(nèi)容：

三、誤差的處理

三個內(nèi)容：（一）隨機誤差的處理

（-）系統(tǒng)誤差的處理

（三）粗大誤差的處理

20

第次課教學(xué)整體設(shè)計

熱電偶傳感器（一）

課題

授課時間第周星期（月日）第節(jié)課時2h

授課類型理論課（J）實驗課（）實訓(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（）實物（）多媒體（）音像（）報紙（）其它：

講授法（J）討論法（）啟發(fā)式（J）案例教學(xué)法（J）現(xiàn)場教學(xué)法（）

教學(xué)方法

角色扮演法（）項目教學(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)）

通過對溫度傳感器知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握溫度測量的概念，了解溫標(biāo)的分類。通過對溫度傳

感器的技術(shù)指標(biāo)和選用原則作簡要介紹，使學(xué)生掌握溫度傳感器的基本應(yīng)用。并通過學(xué)習(xí)熱電耦溫

度傳感器的學(xué)習(xí)，掌握其基本應(yīng)用原理。

重點：

1.掌握溫度測量的基本概念；

2.掌握熱電耦傳感器的基本應(yīng)用原理。

難點：

1.掌握熱電耦傳感器的基本應(yīng)用原理。

教學(xué)設(shè)計：

?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

安排、任務(wù)訓(xùn)練、實踐教學(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簡單的一個部分，因此需要教師在課堂上對知識的講授要循

序漸進(jìn)、由淺入深，并具有較強的課堂控制能力。同時教師要在上課之前對溫度傳感器的相關(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

型的傳感器一一溫度傳感器。

（3）師生活動安排

思考“我們身邊所接觸到的溫度傳感器有哪些？”，主要目的是通過這個問題引導(dǎo)學(xué)生積極思

21

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)

熱電耦的基本定律。

(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、難點。

?課堂訓(xùn)練內(nèi)容安排：

在本節(jié)課結(jié)束前利用一定的時間進(jìn)行口述式的隨堂提問：

(9)溫標(biāo)的表示方法有哪些？

(10)熱電耦的基本定律？

鼓勵學(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)實際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更

正和補充。

?課后作業(yè)與思考題：(根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計鞏固性作業(yè)、項目式作業(yè)、預(yù)習(xí)性作業(yè)、推薦參考書

及網(wǎng)站)

(1)預(yù)習(xí)性作業(yè)：整理熱電阻傳感器的工作原理及性能，形成筆記。第三周周五上交

教學(xué)后記:

22

教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計實施步驟及時間分配）

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）

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耦傳感器更是被得到了廣泛的應(yīng)

用。下面我們就進(jìn)入溫度傳感器的學(xué)習(xí)。

步驟3：本節(jié)課引導(dǎo)性教學(xué)（2分鐘）

引導(dǎo)性問題1：溫度測量的方法分類？

引導(dǎo)性問題2：熱電耦傳感器的主要工作原理是什么？

步驟4：講授溫度測量的基礎(chǔ)知識（45分鐘）

一、溫度概述

溫度是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實驗中一個非常重要的參數(shù)。物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫

度有關(guān)。許多生產(chǎn)過程都是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的,需要測量溫度和控制溫度隨著科學(xué)技術(shù)

的發(fā)展,對溫度的測量越來越普遍,而且對溫度測量的準(zhǔn)確度也有更高的要求。

溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度不能直接加以測量,只能借助于冷熱不同的物

體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨著冷熱程度不同而變化的特性間接測量.

二、溫標(biāo)的基本概念

（-）攝氏溫標(biāo)

（-）華氏溫標(biāo)

（三）熱力學(xué)溫標(biāo)

（四）國際溫標(biāo)

步驟5：問題前置，講授熱電耦傳感器（25分鐘）

提出問題：熱電耦傳感器的主要工作原理是什么？

一、熱電偶傳感器

熱電偶是工程上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器。它構(gòu)造簡單，使用方便,具有較高的準(zhǔn)確度、

穩(wěn)定性及復(fù)現(xiàn)性,溫度測量范圍寬,在溫度測量中占有重要的地位。

（-）熱電偶測溫原理

23

接觸電勢是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢。兩種導(dǎo)體接觸

時，自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小的導(dǎo)體擴散，在接觸處失去電子的一側(cè)帶正電，得到電子

的i側(cè)帶負(fù)電,形成穩(wěn)定的接觸電勢。接觸電勢的數(shù)值取決于兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點的溫

度。兩接點的接觸電勢EAB(T)和EAB(TO)。

在總熱電勢中，溫差電勢比接觸電勢小很多,可忽略不計,熱電偶的熱電勢可表示為

EAB(T,TO)=EAB(T)-EAB(TO)

對于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度TO恒定時,EAB(T,0)=c為常數(shù),則總的熱電動勢

就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即EAB(T,T)=EAB(T)-c=f(T)

(-)熱電偶基本定律

1.中間導(dǎo)體定律利用熱電偶進(jìn)行測溫，必須在回路中引入連接導(dǎo)線和儀表,接入導(dǎo)線和儀

表后會不會影響回路中的熱電勢呢？中間導(dǎo)體定律說明，在熱電偶測溫回路內(nèi)，接入第三種導(dǎo)體,

只要其兩端溫度相同，則對回路的總熱電勢沒有影響

2.中間溫度定律熱電偶AB在接點溫度為t、tO時的熱電勢EAB(t,tO)等于熱電偶AB在

接點溫度t、tc和tc、tO時的熱電勢EAB(t,tc)和EAB(tc,tO)的代數(shù)和。

步驟6：補充性知識擴充(10分鐘)

膨脹式溫度傳感器

根據(jù)液體、固體、氣體受熱時產(chǎn)生熱膨脹的原理，這類溫度傳感器有液體膨脹式、固體膨脹

式和氣體膨脹式。

(一)液體膨脹式

在有刻度的細(xì)玻璃管里充入液體(稱為工作液，如水銀、酒精等)構(gòu)成液體膨脹式溫度計。

常用的有水銀玻璃溫度計和電接點式溫度計,這種溫度計遠(yuǎn)不能算傳感器，它只能就地指示溫度。

步驟7：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、隨機誤差的處理方法。

步驟8：布置作業(yè)(5分鐘)

(1)預(yù)習(xí)性作業(yè)：整理熱電阻傳感器的工作原理及性能，形成筆記。要求：第三周周五上交。

步驟9：板書設(shè)計

第2章溫度檢測

2.1熱電偶傳感器工作原理

一、溫度檢測的基本概念：

24

(-)概念

(-)溫標(biāo)的表示方法

25

第6次課教學(xué)整體設(shè)計

熱電偶傳感器（二）

課題

授課時間第周星期（月日）第節(jié)課時2h

授課類型理論課（J）實驗課（）實訓(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（）實物（）多媒體（）音像（）報紙（）其它：

講授法（J）討論法（）啟發(fā)式（J）案例教學(xué)法（J）現(xiàn)場教學(xué)法（）

教學(xué)方法

角色扮演法（）項目教學(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)）

通過對溫度傳感器知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握溫度測量的概念，了解溫標(biāo)的分類。通過對溫度傳

感器的技術(shù)指標(biāo)和選用原則作簡要介紹，使學(xué)生掌握溫度傳感器的基本應(yīng)用。并通過學(xué)習(xí)熱電耦溫

度傳感器的學(xué)習(xí)，掌握其基本應(yīng)用原理。

重點：

1.掌握溫度測量的基本概念；

2.掌握熱電耦傳感器的基本應(yīng)用原理。

難點：

1.掌握熱電耦傳感器的基本應(yīng)用原理。

教學(xué)設(shè)計：

?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

安排、任務(wù)訓(xùn)練、實踐教學(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簡單的一個部分，因此需要教師在課堂上對知識的講授要循

序漸進(jìn)、由淺入深，并具有較強的課堂控制能力。同時教師要在上課之前對溫度傳感器的相關(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

型的傳感器一一溫度傳感器。

（3）師生活動安排

思考“我們身邊所接觸到的溫度傳感器有哪些？”，主要目的是通過這個問題引導(dǎo)學(xué)生積極思

26

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)

熱電耦的基本定律。

(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、難點。

?課堂訓(xùn)練內(nèi)容安排：

在本節(jié)課結(jié)束前利用一定的時間進(jìn)行口述式的隨堂提問：

(11)溫標(biāo)的表示方法有哪些？

(12)熱電耦的基本定律？

鼓勵學(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)實際情況分別對學(xué)生的答案進(jìn)行更

正和補充。

?課后作業(yè)與思考題：(根據(jù)課程內(nèi)容適當(dāng)設(shè)計鞏固性作業(yè)、項目式作業(yè)、預(yù)習(xí)性作業(yè)、推薦參考書

及網(wǎng)站)

(1)預(yù)習(xí)性作業(yè)：整理熱電阻傳感器的工作原理及性能，形成筆記。第三周周五上交

教學(xué)后記:

27

教學(xué)過程（教學(xué)設(shè)計實施步驟及時間分配）

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）

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耦傳感器更是被得到了廣泛的應(yīng)

用。下面我們就進(jìn)入溫度傳感器的學(xué)習(xí)。

步驟3：本節(jié)課引導(dǎo)性教學(xué)（2分鐘）

引導(dǎo)性問題1：溫度測量的方法分類？

引導(dǎo)性問題2：熱電耦傳感器的主要工作原理是什么？

步驟4：講授溫度測量的基礎(chǔ)知識（45分鐘）

一、溫度概述

溫度是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實驗中一個非常重要的參數(shù)。物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫

度有關(guān)。許多生產(chǎn)過程都是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的,需要測量溫度和控制溫度隨著科學(xué)技術(shù)

的發(fā)展,對溫度的測量越來越普遍,而且對溫度測量的準(zhǔn)確度也有更高的要求。

溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度不能直接加以測量,只能借助于冷熱不同的物

體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨著冷熱程度不同而變化的特性間接測量.

二、溫標(biāo)的基本概念

（-）攝氏溫標(biāo)

（-）華氏溫標(biāo)

（三）熱力學(xué)溫標(biāo)

（四）國際溫標(biāo)

步驟5：問題前置，講授熱電耦傳感器（25分鐘）

提出問題：熱電耦傳感器的主要工作原理是什么？

一、熱電偶傳感器

熱電偶是工程上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器。它構(gòu)造簡單，使用方便,具有較高的準(zhǔn)確度、

穩(wěn)定性及復(fù)現(xiàn)性,溫度測量范圍寬,在溫度測量中占有重要的地位。

（-）熱電偶測溫原理

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接觸電勢是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢。兩種導(dǎo)體接觸

時，自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小的導(dǎo)體擴散，在接觸處失去電子的一側(cè)帶正電，得到電子

的i側(cè)帶負(fù)電,形成穩(wěn)定的接觸電勢。接觸電勢的數(shù)值取決于兩種不同導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點的溫

度。兩接點的接觸電勢EAB(T)和EAB(TO)。

在總熱電勢中，溫差電勢比接觸電勢小很多,可忽略不計,熱電偶的熱電勢可表示為

EAB(T,TO)=EAB(T)-EAB(TO)

對于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度TO恒定時,EAB(T,0)=c為常數(shù),則總的熱電動勢

就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即EAB(T,T)=EAB(T)-c=f(T)

(-)熱電偶基本定律

1.中間導(dǎo)體定律利用熱電偶進(jìn)行測溫，必須在回路中引入連接導(dǎo)線和儀表,接入導(dǎo)線和儀

表后會不會影響回路中的熱電勢呢？中間導(dǎo)體定律說明，在熱電偶測溫回路內(nèi)，接入第三種導(dǎo)體,

只要其兩端溫度相同，則對回路的總熱電勢沒有影響

2.中間溫度定律熱電偶AB在接點溫度為t、tO時的熱電勢EAB(t,tO)等于熱電偶AB在

接點溫度t、tc和tc、tO時的熱電勢EAB(t,tc)和EAB(tc,tO)的代數(shù)和。

步驟6：補充性知識擴充(10分鐘)

(二)固體膨脹式

固體膨脹式是以雙金屬元件作為溫度敏感元件受熱而產(chǎn)生膨脹變形來測溫的。它由兩種線膨

脹系數(shù)不同的金屬緊固結(jié)合而成雙金屬片，為提高靈敏度常作成螺旋形。

步驟7：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、隨機誤差的處理方法。

步驟8：布置作業(yè)(5分鐘)

(1)預(yù)習(xí)性作業(yè)：整理熱電阻傳感器的工作原理及性能，形成筆記。要求：第三周周五上交。

步驟9：板書設(shè)計

第2章溫度檢測

2.1熱電偶傳感器工作原理

一、溫度檢測的基本概念：

(-)概念

(二)溫標(biāo)的表示方法

二、熱電耦溫測原理：

29

（三）熱電偶的基本定律

1.均勻?qū)w定律

2.中間導(dǎo)體定律

3.中間溫度定律

30

第次課教學(xué)整體設(shè)計

熱電阻傳感器（一）

課題

授課時間第周星期（月日）第節(jié)課時2h

授課類型理論課（J）實驗課（）實訓(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（）實物（）多媒體（）音像（）報紙（）其它：

講授法（J）討論法（）啟發(fā)式（J）案例教學(xué)法（J）現(xiàn)場教學(xué)法（）

教學(xué)方法

角色扮演法（）項目教學(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：

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：

1.掌握熱電敏傳感器的基本應(yīng)用原理。

教學(xué)設(shè)計：

?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

安排、任務(wù)訓(xùn)練、實踐教學(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，并具有較強的課堂控制能力，能調(diào)動起學(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

型的傳感器一一熱電阻和熱敏傳感器。

（3）師生活動安排

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