PZ-120型 PJ-120型 BX-200型 BA-120型 BB-350型 PBD-1K型 PBD-120型 120 120 200 120 350 1000+10% 120+10% 1.9?2.1 1.9?2.1 1.9?2.2 1.9?2.2 1.9?2.2 140+5% 120+5% 20?10-6 20?10-6 — — — ?0.4% ?0.2% -10?40 -10?40 -30?60 -30?200 -30?170 ?60 ?60 20 20 25 25 25 15 25 2.应变片的粘贴（粘贴工艺简述，做示范）：
1）试件的表面处理 2）确定贴片位置 3）粘贴 4）固化
5）粘贴质量检查 6）引线的焊接与防护 三、测量转换电路
分析为什么要采用桥路：金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难、且误差很大，必须使用电桥电路。
例2-1：求金属箔式应变片受拉后应变片的阻值R。
复习：电桥的结点、电桥的平衡条件、调零的方法，演示调零过程。 图2-4：桥式测量转换电路
根据不同的要求，分析和比较应变电桥的三种不同的工作方式： 1）单臂半桥工作方式 2）双臂半桥工作方式 3）全桥工作方式 电桥的输出电压公式：（2－3）（说明什么）
当各桥臂应变片的灵敏度K都相同时的输出电压公式：（2－4）（讨论有何意义） 讨论：从温度自补偿和温漂的角度来分析采用双臂半桥或全桥的好处。 四、应变效应的应用
1.应变式传感器（演示） （1）应变式力传感器
（2）应变式扭矩（转矩）传感器 （3）应变式加速度传感器 （4）应变式荷重传感器 （5）压阻式固态压力传感器
（6）压阻式压力传感器在液位测量中的应用
第二节 测温热电阻传感器
一、热电阻
1.热电阻的工作原理及结构
从用万用表测量灯泡的冷态阻值实验入手，比较热态电阻值与冷态电阻值，分析电阻不同的原因，再从热电阻传感器的微观角度来分析其工作原理。
2.热电阻的测量转换电路：引导学生想到也可以采用：图2-4的不平衡电桥 二、热敏电阻
1．热敏电阻的类型及特性
(1)NTC热敏电阻
NTC的分类：通过演示，来观察两种热敏电阻的在火焰加热时的阻值变化，总结：第一类用于测量温度，它的电阻值与温度之间呈严格的负指数关系。第二类为突变型，又称临界温度型（CTR）。当温度上升到某临界点时，其电阻值突然下降。 （2）PTC热敏电阻
与学生一起分析：在不同的场合怎样选用不同的热敏电阻。 2.热敏电阻的应用 （1）热敏电阻测温
（2）热敏电阻用于温度补偿
（3）热敏电阻用于温度控制及过热保护 （4）热敏电阻用于液面的测量
第三节 气敏电阻
演示酒精传感器，再讨论气敏电阻的分类，以及如何把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，再转换为电流、电压信号。重点介绍： 一、还原性气体传感器
二、二氧化钛氧浓度传感器
第四节 湿敏电阻传感器
一、大气的温度与露点
1.绝对湿度与相对湿度（与学生一起讨论闷热天气的原因） 2.露点（与学生一起讨论结露的原因） 二、测量湿度的传感器
1.金属氧化物陶瓷湿度传感器 2.金属氧化物膜型湿度传感器 3.高分子湿敏电阻传感器 （拆开，让学生看内部结构）
作业 ：P39:2～5，课堂讨论：9、11
第三章 电感式传感器
? 教学要求
1．了解几种电感式传感器的基本概念和工作原理。 2．熟悉电感式传感器的分类及测量对象。
3．掌握差动变压器式传感器的工作原理及主要性能。 4．掌握电感式传感器的应用。 ? 教学手段 多媒体课件 ? 教学课时 4学时 ? 教学内容
第一节 自感式传感器
从流过电感线圈的交流电流与气隙的关系演示实验入手，向学生说明电感传感器的基本工作原理：与公式（3－1）联系起来
自感式电感传感器分类：变隙式、变截面式和螺线管式等三种， 一、变隙式电感传感器的有关公式：（3－2）
讨论变隙式电感传感器的电感L与气隙厚度?的反比关系、输入输出的非线性关系、?与灵敏度的关系等，分析为何只能用于微小位移的测量。 二、变截面式电感传感器
论述变截面式电感传感器的电感量L与气隙截面积A的正比关系、输入输出的线性关系以及线性区较小、灵敏度较低的原因。 三、螺线管式电感传感器 四、差动电感传感器
（一）结构特点（拆开差动电感，让学生看内部结构）
差动式电感传感器的结构特点：两个导磁体的几何尺寸完全相同，材料性能完全相同；两个线圈的电气参数（如电感、匝数、直流电阻、分布电容等）和几何尺寸也完全相同。（讨论为什么需要相等） （二）工作原理和特性
采用差动式结构的好处：可以改善线性、提高灵敏度外，对外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等也基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而减小了测量误差。
五、测量转换电路
电感式传感器的测量转换电路：采用电桥电路。 转换电路的作用：是将电感量的变化转换成电压或电流信号，以便送入放大器进行放大，然后用仪表指示出来或记录下来。 （一）变压器电桥电路 （二）相敏检波电路
第二节 差动变压器式传感器
本节讨论差动变压器式传感器（Differential Transformer Transducer）的工作原理及结构型式（螺线管式差动变压器）主要性能。 重点在：性能和应用。
一、工作原理（演示工作过程） 二、主要性能
1.灵敏度
影响差动变压器灵敏度的因素：行程越小，灵敏度越高。
还与哪些因素有关：激励源电压和频率；差动变压器一、二次线圈的匝数比；衔铁直径与长度，材料质量；环境温度；负载电阻等。 2.线性范围
讨论差动变压器线性范围与线圈骨架长度以及与测量范围之间的关系。 三、测量电路（简介）
第三节 电感式传感器的应用
自感式电感传感器和差动变压器式传感器主要用途：位移测量以及能转换成位移变化的参数，如力、压力、压差、加速度、振动、工件尺寸等。 一、位移测量（演示，以下同）
二、电感式滚柱直径分选装置（多媒体动画） 三、电感传感器在仿形机床中的应用 四、电感式圆度计 五、压力测量
图3-17：给出一次仪表的概念。
一次仪表的输出信号：可以是电压，也可以是电流。 论述为什么：一次仪表中多采用电流输出型。
新的国家标准：4~20mA；电压输出为1~5V(旧国标为0~10mA或0~2V)。 4mA的用途：对应于零输入，论述不让信号占有0~4mA这一范围的原因。
介绍两线制仪表的接线（动手）：其中一根为+24V电源线，另一根既作为电源负极引线，又作为信号传输线。在信号传输线的末端通过一只标准负载电阻（也称取样电阻）接地（也就是电源负极），将电流信号转变成电压信号。
接线方法如图3-18所示。 分析例3-1 作业：P56：3、4、9；课堂分析：7、8
第四章 电涡流式传感器
? 教学要求
1．了解电涡流效应和等效阻抗分析。
2．熟悉电涡流探头结构和被测体材料、形状和大小对灵敏度的影响。 3．熟悉电涡流式传感器的测量转换电路。 4．掌握电涡流式传感器的应用。 5．掌握接近开关的分类和特点。
? 教学手段 多媒体课件、各种电涡流传感器演示 ? 教学课时 3学时 ? 教学内容：
第一节 电涡流传感器工作原理
一、电涡流效应（演示）
从金属探测器的探测过程导出电涡流传感器的电涡流效应。从金属探测器的结构来说明图4-1电涡流传感器工作原理。 二、等效阻抗分析
图4-1中的电感线圈称为电涡流线圈。分析它的等效电路：一个电阻R和一个电感L串联的回路。电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数表达式（分析其实际价值）
Z=R+jωL=f（i1、f、?、?、r、x） （4-1）
结论：电涡流线圈的阻抗与?、?、r、x之间的关系均是非线性关系，解决方法：必须由微机进行线性化纠正。
第二节 电涡流传感器结构及特性
一、电涡流探头结构（实物演示）
电涡流传感器的传感元件是一只线圈，俗称为电涡流探头。
线圈结构：用多股较细的绞扭漆包线（能提高Q值）绕制而成，置于探头的端部，外部用聚四氟乙烯等高品质因数塑料密封，（图4-2）。CZF-1系列电涡流探头的性能：
表4-1 CZF-1系列传感器的性能
型号 CZF1-1000 CZF1-3000 CZF1-5000 线性范围 /?m 1000 3000 5000 线圈外径 /mm ?7 ?15 ?28 分辨力 /?m 1 3 5 线性误差 （%） <3 <3 <3 使用温度 /?C -15?+80 -15?+80 -15?+80 提问：请同学由上表分析得出结论：探头的直径越大，测量范围就越大，但分辨力就越差，灵敏度也降低。
二、被测体材料、形状和大小对灵敏度的影响
线圈阻抗变化与哪些因素有关：金属导体的电导率、磁导率等。
第三节 测量转换电路
（简单介绍调幅式和调频式测量转换电路。）
一、调幅式电路
调幅式：以输出高频信号的幅度来反映电涡流探头与被测金属导体之间的关系。图4-3：高频调幅式电路的原理框图。
现代检测技术教案讲解
