《模块2电阻式传感器》教案
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《单元1电阻应变式传感器》教案
课题
单元1电阻应变式传感器
教学目的
了解电阻应变式传感器的工作原理及应变片的种类结构
掌握直流电桥原理及应变片温度补偿，了解电阻应变式传感器的应用
教学重点
1、直流电桥的工作原理
2、应变片的温度补偿
教学难点
应变片的温度补偿
教学资源
多媒体教学课件，电阻应变传感器，电阻应变传感器实验装置
教学手段
多媒体课堂教学，实物演示教学，检测场景模拟教学
教学过程及教学内容
教学方法
引入
模块二电阻式传感器
电阻式传感器就是把被测量的变化转换为电阻的变化，然后通过对电阻的测量达到对非电量检测的目的。包括：电阻应变式传感器、电位器式传感器、热电阻传感器、热敏电阻传感器、气敏湿敏传感器、湿敏电阻传感器等。
单元1电阻应变式传感器
电阻应变式传感器主要由弹性敏感元件或试件、电阻应变片和转换电路组成。
【实物演示】电阻应变式传感器实物演示
【图示】大桥材料应变的测量
提纲挈领法
演示互动法
图示展演法
概念分析
一、应变效应
导体或半导体材料在外界力作用下，产生机械变形，其电阻值也随着发生变化的应变效应现象——电阻应变效应
电阻应变
【动画】应变片原理的动画演示
二、应变片的种类结构与粘贴
1．应变片的结构类型
应变片可分为金属应变片和半导体应变片。前者可分为金属丝式、箔式、薄膜式三种：
（1）金属丝式应变片直径1丝左右
【图示】金属丝式应变片结构示意图
（2）金属箔式应变片利用印刷电路制造和光刻技术
【图示】金属箔式应变片结构及实物图
（3）金属薄膜式采用真空蒸镀技术，在薄的绝缘基片上蒸镀金属材料薄膜，最后加保护层形成。
【图示】硅薄膜式测风传感器实物图
（4）半导体应变片用半导体材料作敏感栅而制成
【图示】半导体应变片外形图
几种应变片主要性能指标一览表
2．应变片粘贴
应变片的粘贴采用应变片的检查与选择、试件的表面处理、底层处理、贴片、固化等工艺过程。
【动画】应变片粘贴过程动画
【图示】应变片的粘贴位置
三、测量转换电路
1．桥式电路
桥式电路的输出电压与输
入应变的关系公式推演，得到：
2．电桥分类
按电源性质不同可分交流电桥、直流电桥；按桥臂工作数量可分为单臂工作桥、半桥和全桥。
3．电桥特性分析
（1）单臂电桥
以直流电桥的单臂桥、恒压源供电为例：
（2）半桥
①第一类差动桥
②第二类差动桥
③对臂差动桥
（3）全桥
以上半桥、全桥等直流
电桥的灵敏度和非线性误差
自行推导得到。
【列表】各类电桥性能比较表
4．电桥的调零
【图示】调零电桥原理电路图
概念推演法
动画讲演法
概念推演法
图示展演法
动画讲演法
图示展演法
图示推导法
提纲挈领法
列表归纳法
图示讲演法
概念分析
四、温度补偿
补偿块补偿法
一个承受应力，为工作片，另一个不受应力，为补偿片。
【图示】补偿块温度补偿示意图
2．桥路补偿法
R1、R2为受相反力的工作应变片构成第一类差动桥，第二类差动桥，一方面实现了温度补偿，同时也提高了灵敏度、减少了桥路的非线性误差。
以第一类差动桥为例说明桥路补偿法
结论演绎法
图示讲演法
公式推演法
应用介绍
五、电阻应变式传感器的应用
1．形式与用途
（1）形式：电阻应变式传感器主要包括：弹性敏感元件、应变片和测量电路，其形式可分为两大类：
①粘贴式
②非粘贴式
（2）用途：
①测力②测压力③测加速度④测扭矩⑤测位移
2．应用举例
（1）力和扭矩传感器
【动画】应变片测力动画；悬臂梁称重动画
【图示】各种悬臂梁；应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置；汽车衡；汽车衡称重系统；电子天平；人体秤；应变式数显扭矩扳手。
（2）压力传感器
【图示】组合式压力传感器示意图
【动画】组合式压力传感器压力测量动画
【图示】筒式压力传感器；小型压阻式固态压力传感器；呼吸、透析和注射泵设备中用的压力传感器。
（3）加速度传感器
【图示】加速度传感器示意图
【动画】加速度测量动画
应用归纳法
应用案例法
动画展演法
图例演示法
图示展演法
动画讲演法
图示展演法
图示讲演法
动画展演法
概念分析
六、信号调制与解调及电阻应变式传感器的应用案例
1．信号调制与解调的概念
所谓调制就是利用信号来控制高频振荡的过程。所谓解调就是从已被放大和传输的，且有原来信号信息的高频信号中，把原来信号取出的过程。调制的过程有三种：
①高频振荡的幅度受缓变信号控制时称为调幅，AM表示；
②高频振荡的频率受缓变信号控制时称为调频，FM表示；
③高频振荡的相位受缓变信号控制时称为调相，PM表示。
【动画】调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）原理动画
控制高频振荡的缓变