第四节 传感器的应用实验教案
第四节传感器的应用实验
教学目标：
1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性.
2、知道晶体三极管的放大特性.
3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用.
4、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用.
教学重点：
1、了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。
2、温度报警器的电路工作原理
教学难点：光控电路和温度报警器电路的工作原理。
教学方法：PPT课件，演示实验，讲授
教学用具：PPT课件
教学过程：
（一）引入新课
随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器．传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的．
这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。
（二）新课教学
1．实验1 光控开关
实验原理及知识准备
如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R 2为330 kΩ，试分析其工作原理．
工作原理：白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻
值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出
端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗
到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升
到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的
问题：要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？
分析：应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V，就需要R G的阻值达到更大，即天色更暗。
问题：用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？
分析：由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路．
如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D为动触点，E为静触点．试分析电磁继电器的工作原理．
分析：当线圈A中通电时，铁芯中产
生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动触
点D向下与E接触，将工作电路接通，当
线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔
铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E
分离，自动切断工作电路．
问题：说明控制电路的工作原理。
分析：天较亮时，光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．
2．实验2 温度报警器
上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警的目的．这种设计其敏感性是否值
的怀疑，你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？
温度报警器的工作电路，如图所示。试分析其工作原理：
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
光控开关
传感器的应用实例
温度报警器
作业：阅读课文，完成问题与练习
传感器实验教案
目录 实验一金属箔式应片性能——单臂电桥 (1) 实验二移相器实验 (3) 实验三相敏检波器实验 (4) 实验四差动变压器(互感式)的性能 (6) 实验五霍尔式传感器的静态位移特性——直流激励 (7) 实验六光纤位移传感器的动态实验一 (8) 实验七光纤位移传感器的动态实验二 (9) 实验八热敏电阻测温演示实验 (10)
实验一金属箔式应片性能——单臂电桥 实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、V/F表。 旋钮初始位置：直流稳压电源打N_+2v档，V／F表打到2V档，差动放大增益调到最大。 实验步骤： (1)观察所需单元、部件在实验仪上的所在位置观察梁上的应变片，上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片，测微头在双平行粱右端的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。 (2)将差动放大器调零：用lOom长的连线将差动放大器的正(+)、负(一)、地短接。将差动放大器的输出端与V／F表的输入端Vi相连；开启主、副电源：调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使V／F表显示为零(或接近零)。关闭主、副电源。 (3)实验仪内配备的锁紧式插头线的使用方法：连线时，将连线的插头插入仪器上的插座后顺时针方向旋转30度左右接触就很可靠。并可在此插头的上方可继续插入很多插头，可任意扩展，立体布线。将插头逆时针方向旋转30度左右即可拔出。注意拔出连线时千万不能直接拉导线，要拿住连线头部拨起，以免拉断实验连线。 (4)根据图1接线。R1、B2、R3为电桥单元的固定电阻；Rx=R4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4v档，V／F表置20V档。调节测微头脱离双平行梁。开启主、副电源，调节电．桥平衡网络中的P,D(W1)，使V／F显示为零，然后将V／F表置2V档，再慢慢调电桥RD(W1)，使V／F表显示为零。 (5)将测微头转动到10mm刻度附近，按装到双平行梁的右端即自由端(与自由端磁钢吸合)．调节测微头支柱的高度(梁的自由端跟随变化)使V／F表显示值最小，再旋动测微头，使V／F表显示为零(细调零)，这时的测微头刻度为零位的相应刻度。 (6)往下或往上旋动测微头，使粱的自由端产生位移记下V／F表显示的值。每旋动测微头一周即△x=0．5mm衄记一个数值填入下表： (7)据所得结果计算灵敏度△s=△v／△x(式中△x为梁的自由端位移变化，△v为V／F 表显示的电压值的相应变化)。 (8)实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。
传感器技术及应用-教案及习题
第一章引言 ?教学要求 1．掌握传感器的基本概念。 2．掌握传感器的组成框图（p2，图1.1）。 3．掌握传感器的静态性能和动态性能。 4．了解传感器的课程性质和课程任务。 5．了解传感器的分类和发展趋势。 ?教学内容 1.1 传感器的发展和作用 了解。 1.2 什么是传感器 传感器定义：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路。 1.3 传感器的分类 1．根据被测物理量分类 速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。 2．按工作原理分类 应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。 3．按能量的传递方式分类 有源的和无源的传感器。 1.4 传感器的性能和评价 1.4.1 传感器的静态特性 传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性，称静态响应特性。通常用来描述静态特性的指标有：
测量范围、精度、灵敏度、稳定性、非线性度、重复性、灵敏阈和分辨力、迟滞。 ? 稳定性 传感器的稳定性，一是指传感器测量输出值在一段时间内的变化，即用所谓的稳定度表示；二是指在传感器外部环境和工作条件变化时而引起输出值的变化，即用影响量来表示。 ? 灵敏度 传感器灵敏度是表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。更确切地说，灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。用公式表示为： ? 灵敏阈与分辨力 灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。 对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小。对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪表指示数字值的最后一位数字所代表的值。 从物理含义看，灵敏度是广义的增益，而灵敏度阈则是死区或不灵敏度。 ? 迟滞 传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中——输入特性曲线不重合的程度称为迟滞。 ? 线性度 传感器的输出——输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比，称为该传感器的“非线性误差”或称“线性度”，也称“非线性度”。 1.4.2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量的响应特性。只要输入量是时间的函数，则其输出量必将是时间的函数。研究动态特性的标准输入形式有三种，即正弦、阶跃和线性，而经常使用的是前两种。 ? 零阶传感器动态特性指标
传感器实验
传感器实验 精04 张为昭 2010010591
实验二电涡流传感器变换特性 一、实验目的 1. 了解电涡流传感器的结构、工作原理及应用； 2. 了解电涡流传感器调频电路的特点，测试电涡流传感器变换特性。 二、实验装置及原理 1.装置 图2.1 电涡流传感器装置 2.原理 涡流传感器是七十年代以后发展较快的一种新型传感器。它广泛应用在位移振动监测、金属材质鉴别、无损探伤等技术领域中。 涡流传感器通常由扁平环形线圈组成。在线圈中通以高频（通常为2.5MHz 左右）电流，则在线圈中产生高频交变磁场。当导电金属板接近线圈时，交变磁场在板的表面层内产生感应电流即涡流。涡电流又产生一个反方向的磁场，从而减弱了线圈的原磁场，也就改变了原线圈的自感量L、阻抗Z及Q值。线圈上述参数的变化在其它条件不变的情况下仅是线圈与金属板之间距离的单值函数。 实验中采用了测量线圈自感量L的调频电路，即把线圈作为谐振回路的一个电感元件。当线圈与金属板之间距离h发生变化时，谐振回路的频率f也发生变化，再用鉴频器将频率变化转换成电压变化输出。 图2.2 电涡流传感器原理 三、实验内容及步骤 1. 测量前置器输出频率f与距离h之间的关系；输出电压V与距离h之间
（1）被测金属板先采用铝板。转动微调机构或千分尺使金属板与传感器端面接触即h＝0，记下相应的输出信号频率，然后改变h并记下相应的输出频率f 的数值于表2－1中。 （2）改变h并记下涡电流传感器相应的输出电压峰峰值于表2－2中。 （3）改变h并记下测量电路最终的输出电压于表2－3中。 2. 换上钢板重复1的步骤，注意钢板在与传感器距离很小时传感器无输出，调整距离至有输出时作为零点，再开始进行后续测量。 3. 估测电涡流传感器的工作测量范围： 铝板：1.5mm 钢板：1.5mm（相对零点的位移） 四、数据整理及问题分析 1.实验数据整理
传感器-实验教案
邢台学院 实验教案2013 ～2014 学年度第一学期 课程名称传感器原理与应用实验学时学分18学时 0.5学分 专业班级10级自动化、电科本 授课教师梁丽娟 系部物理与电子工程学院
课程教学日历 课程名称：传感器原理与应用实验授课学期：第7学期
实验一 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能实验 一、实验目的： 1、了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥、半桥、全桥的工作原理和性能 2、比较单臂电桥、半桥、全桥的不同性能，了解其特点 3、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论 二、基本原理： 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： εK R R =?/ 式中R R /?为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，l l /?=ε为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。 单臂电桥输出电压U O14/εEK =。 不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo 2=2/εEK 。 全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R 1= R 2= R 3= R 4，其变化值ΔR 1=ΔR 2=ΔR 3=ΔR 4时，其桥路输出电压U o3=εKE 。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。 三、需用器件与单元： 应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V 电源、±4V 电源 四、实验步骤： 1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R 2、R 3、R 4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。 固固 图1-1 应变式传感器安装示意图
传感器原理教学大纲
《传感器原理与应用》课程教学大纲 一、课程名称：传感器原理与应用/Operation principles of Sensors and their applications 二、课程代码：08011309 三、课程类别：专业课 四、课程性质与教学目的： 传感器原理与应用是电子信息专业类研究信息采集问题的必修主干课。课程的目的是让学生掌握非电信号的获取及转换方式，掌握各类传感器的基本结构，工作原理，基本特性和工程应用，使学生初步具备传感器技术的研究、设计、生产、工程应用的基础知识，了解工程、生产及科研中遇到的各种具体或特殊的传感与测试问题，为将来适应传感器的研究、开发及在实际工程应用中合理选择和善于应用各种传感器与测试技术，打下良好的基础。 五、学时／学分：48/3（含实验8学时） 六、先修课程：电路理论电子线路 七、适应专业: 电子、电子信息类 八、教学内容及要求 (一) 课堂教学 第一章概论 1、了解信息测量的基本知识，测量误差理论基础知识。 2、掌握传感器的定义、传感器的一般特性、传感器的标定。 重点内容： 传感器的定义、传感器的一般特性 教学难点： 二阶传感器的动态特性及其分析方法。 第二章电阻应变传感器 1、了解应变片的结构和材料、电阻应变片的工作特性及参数 2、理解应变式力传感器、应变式压力传感器、应变式加速度传感器的应用 3、掌握电阻应变传感器的工作原理、电阻应变传感器测量电桥的分析方法及应用 电阻应变传感器的温度误差及线性补偿办法。 重点内容： 电阻应变传感器的工作原理、差动电桥的概念、测量电桥的分析方法。 教学难点：
电阻应变传感器测量电桥的分析方法、电阻应变传感器的温度误差及补偿办法，应变测量电桥性能的提高。 第三章电感传感器 1、了解差动变压器零点残余电压消除方法、差动变压器外补偿电路、差动整流电 路，电感型传感器的应用。 2、掌握电感型传感器的工作原理、结构及特点，掌握电感型传感器的工作特性分 析方法，带相敏整流测量电桥的工作原理。 重点内容： 电感型传感器的工作原理、结构及特点，主要工作特性及测量电路分析方法，带相敏整流测量电桥的工作原理。 教学难点： 电感型传感器测量电路分析方法、带相敏整流测量电桥的工作原理。 第四章电容传感器 1、了解差动脉冲调宽电路的工作原理，电容传感器的应用及在应用中正确处理所 遇到的问题。 2、掌握电容传感器的工作原理、结构及特点，差动电容传感器的概念，掌握电容 传感器主要工作特性及分析方法 重点内容： 电容传感器的工作原理、特点、主要工作特性及配用的测量电路，如何在实际工程测量中正确合理的选择电容传感器。 教学难点： 电容传感器测量电路的分析及（变间隙式）差动电容传感器测量电桥输出电压的计算、测量误差的分析及减小误差的方法。 第五章热电传感器 1、了解热电偶的工作原理、工作特性、冷端补偿及测温电路热，电感传感器的基 本应用。 2、掌握金属热电阻、半导体热敏电阻工作原理及特性，温敏二级管、温敏晶体管 及集成温度传感器的测温原理，掌握热电传感器的基本应用。 重点内容： 半导体热敏电阻、集成温度传感器工作原理、工作特性、测量电路，温度传感器的典型工程应用。 教学难点： 热电传感器测量电路的分析方法及测量误差分析。 第六章压电传感器 1、了解压电材料的压电效应，压电传感器的基本应用。 2、掌握压电传感器工作原理、压电传感器的组成及其测量电路。 重点内容：
传感器及检测技术教案
传感器及检测技术
项目一 传感器误差与特性分析 任务1 检测结果的数据整理 1.1.1 测量与测量方法 1.检测 2.测量方法 (1)电测法和非电测法 (2)直接测量和间接测量 (3)静态测量和动态测量 (4)接触性测量和非接触性测量 (5)模拟式测量和数字式测量 1.1.2 测量误差及其表示方法 测量误差：测量值与其真值之间的差值 例：某温度计的量程范围为0-500oC ，校验时该表的最大绝对误差为6oC ，试确定其精度等级？ 查表1.1，精度等级应定为1.5级 任务1： 现有0.5级的0~300oC 和1.0级0~100oC 的两个温度计，欲测量80oC 的温度，试问选用哪一个温度计好？为什么？在选用仪器时应考虑哪些方面？ 实施： 0.5级的0~300oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： ?? ? ? ? ???? ?引用误差示值（标称）相对误差实际相对误差相对误差绝对误差x γγ%.21%100500 6 %100=?= ??= m m m A x γ5 .1)0300(%5.0111=-?==?m m m A x γ
1.0级的0~100oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： 结论：选用1.0级的0~100oC 的温度计较好。选用仪器时，不能单纯追求精度，而是要兼顾精度和量程 1.1.3 测量误差的分类及来源 1.系统误差 2.随机误差 3.粗大误差（疏忽误差、过失误差) 4.缓变误差 任务2 传感器特性分析与传感器选用 1.2.1 传感器的组成及其分类 1.2.2 传感器的静态特性与指标 传感器的静态特性指标 1.精密度、准确度和精确度 2.稳定性 1 )0100(%.01222=-?==?m m m A x γ%25.1%10080 1 %10022=?= ??= x x m x γ?? ?动态特性 静态特性
传感器技术与应用教学大纲
传感器及应用教学大纲 一、课程说明 课程性质：专业核心课 课程描述： “传感器技术”是电子、机电与自动控制类专业的专业核心课，是必修课。通过本课程的学习，学生能了解传感器的基本概念、传感器的构成、传感器工作的有关定律、传感器的作用、传感器和现代检测技术发展的趋势。其作用是通过本课程的学习，培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际息采集与处理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发奠定基础。 知识目标：掌握主要传感器的原理、特性，各种应用条件下传感器的选用原则和应用电路设计。 技能目标：独立分析、解决传感器方面问题的能力；利用网络、数据手册、厂商名录等获取和查阅传感器技术资料的能力。 素质目标：具有较强的专业素质，不断进行创新。 教学重点与难点： 课程重点：电阻式、电感式传感器的原理与应用，霍尔式传感器，电流、电压传感器。 课程难点：各种传感器的温度误差与补偿，电容式传感器的屏蔽技术，光纤传感器的原理。 适用专业：机电一体化、电气自动化专业 学时数：80学时 二、教学目的与容 1 传感器技术基础（2学时） 教学目的与要求： 明确“传感器技术”在专业培养计划中的地位，课程的性质、任务和大体容，传感器在现代生产、生活中的作用。了解检测技术与传感器的定义、组成、作用和分类，了解传感器的静、动态特性，掌握传感器常用的技术指标。 教学重点与难点： 教学重点：传感器的定义、组成和作用 教学难点：传感器的技术指标 教学容： 1）传感器简介 （1）传感器的定义
（2）传感器的组成与作用 2）传感器的分类 （1）按工作原理分 （2）按被测量分 （3）按输出信号性质分 3）传感器的特性及主要技术指标 （1）静态特性和动态特性 （2）主要技术指标 2 电阻式传感器（6学时） 教学目的与要求： 理解电阻式传感器的组成和基本原理，了解电阻式传感器的常用类型。掌握应变片式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路。 教学重点与难点： 教学重点：电阻式传感器的组成和基本原理 教学难点：电阻应变片的工作原理 教学容： 1）电位器式传感器（2学时） （1）电位器式传感器的基本工作原理 （2）电位器式传感器的输出特性 （3）电位器式传感器的特性 （4）电位器式位移传感器 2）应变式传感器（2学时） （1）电阻应变片的结构和工作原理 （2）电阻应变片的特性 （3）测量电路 （4）温度误差与补偿 3）压阻式传感器（2学时） （1）压阻效应 （2）结构与特性 （3）固态压阻传感器测量电路 （4）温度补偿 3 变磁阻式传感器（4学时） 教学目的与要求： 掌握三种变磁阻式传感器（电感式传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器）的基本结构和工作原理，了解上述传感器将非电量信号转换成电信号的过程，了解三种变磁阻式传感器的特点、
实验 传感器之火焰篇
物质为主体的高温固体微粒构成的。火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。不同燃烧物的火焰辐射强度、波长分布有所差异，但总体来说，其对应火焰温度的 1 ～ 2 μm 近红外波长域具有最大的辐射强度。例如汽油燃烧时的火焰辐射强度的波长。 火焰传感器是机器人专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。 火焰传感器是探测在物质燃烧时，产生烟雾和放出热量的同时，也产生可见的或大气中没有的不可见的光辐射。 火焰传感器又称感光式火灾传感器，它是用于响应火灾的光特性，即探测火焰燃烧的光照强度和火焰的闪烁频率的一种火灾传感器。 理； 2、通过该实验项目，学生能够学会编写火焰传感器的程序。
1、编写一个读取火焰传感器输出电平信号的程序； 2、将火焰检测状态做简单的处理显示，正常无火焰状态为0，检测到火焰状态为1； 3、用按键KEY1控制ZIGBEEN是否发送数据。 6.4.1硬件部分 1、ZIGBEE调试底板一个； 图6-1 ZIGBEE调试底板 2、20PIN转接线一条和带USB的J-Link仿真器一个； 图6-2 J-Link仿真器 3、转接板一个； 实验内容 6.3 实验设备 6.4 电 源 开 关 电 源 传感器C端口 指示灯 2 J-LINK接 ZigBee_DEBUG 复位键 节点按键 拨码开关 ZigBe按键 红 外 发 射 指 示 灯 1 ZigBee复位键 可 调 电 阻传 感 器 A 端 口 传感器B端口 方口USB线，另一端连接电上电指示灯 20PIN转接线，另一端接转接板 20PIN转接线接口 10PIN转接线接口 串口接口
物理传感器实验实例
欢迎使用朗威?DISLab 愿我们共同开启实验教学的数字化时代朗威?数字化信息系统实验室（DISLab） llongwill? Digital Information System Laboratory V6.0物理实验实例 上海市中小学数字化实验系统研发中心 山东省远大网络多媒体有限责任公司 2007年9月
目 录 1、静摩擦力研究…………………………………….……………………………………………P5 2、滑动摩擦力研究……………………………………….………………………………………P5 3、重力大小与质量的关系…………………………….…………………………………………P7 4、力的合成与分解……………………………………………………………………………P7 5、研究匀速直线运动……………………………………………….……………………………P8 6、研究匀加速直线运动………………………………………….……………………………P10 7、平均速度的测量…………………………………………….………………………………P11 8、平均速度与瞬时速度的关系……………………………………………………….………P12 9、加速度的测量………………………………………………………………………………P13 10、加速度与拉力的关系 ……………………….……………………………………………P15 11、加速度与质量的关系……………………………….......………..…………………………P16 12、牛顿第三定律………………………….……………………………………………………P17 13、浮力的相互作用……………………………….……………………………………………P18 14、用位移传感器研究自由落体运动………………………….………………………………P19 15、用光电门传感器测自由落体的加速度…………………….………………………………P21 16、超重与失重……………………………………………….…………………………………P22 17、动量定理（恒力）…………………………………….…..…………………………………P22 18、动量定理（变力）……………………………………………….……………………………P24 19、动量守恒定律……………………………………….………………………………………P26 20、功和能……………………………………………….………………………………………P28 21、观察碰撞中的动能………………………………….………………………………………P30 22、机械能守恒定律（斜轨法）…………………………………………….……………………P31 23、机械能守恒定律（摆球法）…………………………………………….……………………P33 24、单摆的振动图像…………………………………….………………………………………P34 25、阻尼振动…………………………………………….………………………………………P35 26、简谐振动的相位…………………………………….………………………………………P35 27、简谐波的叠加………………………………………….……………………………………P36 28、弹簧振子的振动图像………………………………….……………………………………P37 29、弹簧振子位移与弹簧受力关系……………….……………………………………………P38 30、受迫振动……………………………………………….……………………………………P39 31、单摆周期的测量……………………………………….……………………………………P41 32、单摆法测重力加速度………………………………….……………………………………P42 33、向心力研究…………………………………………….……………………………………P42 34、胡克定律……………………………………………….……………………………………P44 35、研究定滑轮与动滑轮………………………………….……………………………………P45 36、声波的振动图像……………………………………….……………………………………P46 37、噪声的波形…………………………………………….……………………………………P46 38、频率与音调的关系…………………………………….……………………………………P47 39、振幅与响度的关系………………………………….………………………………………P47 40、声波干涉………………………………………….…………………………………………P48 41、声波的合成……………………………………….…………………………………………P48 42、声音的共鸣……………………………………….…………………………………………P49
新课标人教版3-2选修三6.4《传感器的应用实验》WORD教案5
第四节：传感器的应用实验学案 【学习目标】 1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。 2、知道晶体三极管的放大特性。 3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。［来一网］ 【学习重点】：传感器的应用实例。 【学习难点】：由门电路控制的传感器的工作原理。 【教学过程】 」、问题引入 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们些具体的温度、光 学了哪传感器？ 二、学习新课 阅读下列学习资料总结二极管的特点和作用： （一）、普通二极管和发光二极管 固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪 30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-光 能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。按用途分：检波二极管、整流二极 管、稳压二极管、开关管、光电管。按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管 发光二极管简称为LED。由镓（Ga ）与砷（AS ）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射岀可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向 导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN 结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和 空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放岀的能量多少不同，释放岀的能量越多，则发岀的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
传感器测试实验报告
实验一直流激励时霍尔传感器位移特性实验 一、实验目的： 了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理： 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于磁场和电流的方向上将产生 电动势，这种物理现象称为霍尔效应。具有这种效应的元件成为霍尔元件，根据霍尔效应，霍 尔电势 U H＝ K H IB ，当保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中 沿水平方向移动，则输出的霍尔电动势为U H kx ，式中k—位移传感器的灵敏度。这样它就 可以用来测量位移。霍尔电动势的极性表示了元件的方向。磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场 梯度越均匀，输出线性度就越好。 三、需用器件与单元： 霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、±15V 直流电源、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器安装在霍尔传感器实验模块上，将传感器引线插头插入实验模板的插座 中，实验板的连接线按图9-1进行。 1、 3 为电源±5V ， 2、4 为输出。 2、开启电源，调节测微头使霍尔片大致在磁铁中间位置，再调节Rw1 使数显表指示为零。 图 9-1直流激励时霍尔传感器位移实验接线图 3、测微头往轴向方向推进，每转动0.2mm 记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填 入表 9-1。 表9－ 1 X （ mm） V(mv)
作出 V-X 曲线，计算不同线性范围时的灵敏度和非线性误差。 五、实验注意事项： 1、对传感器要轻拿轻放，绝不可掉到地上。 2、不要将霍尔传感器的激励电压错接成±15V ，否则将可能烧毁霍尔元件。 六、思考题： 本实验中霍尔元件位移的线性度实际上反映的时什么量的变化？ 七、实验报告要求： 1、整理实验数据，根据所得得实验数据做出传感器的特性曲线。 2、归纳总结霍尔元件的误差主要有哪几种，各自的产生原因是什么，应怎样进行补偿。
(完整版)高中物理《传感器的应用实验》教案
高中物理《传感器的应用实验》教案转载 一、教材分析 本节继第三节介绍四种传感器的应用实例之后，再进一步拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力以及动手能力，并通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 二、教学目标 1．知识目标： （1）、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。 （2）、知道晶体三极管的放大特性。 (3)、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。 2．能力目标： 通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 3．情感、态度和价值观目标： 培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的素质教育理念。 三、教学重点难点 重点：传感器的应用实例。 难点：由门电路控制的传感器的工作原理。 四、学情分析 我们的学生属于理解较差，动手能力不好，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。 五、教学方法 PPT课件，演示实验，讲授 六、课前准备 1．学生的学习准备：预习新课，初步把握实验原理及方法步骤。 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，课前准备好斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻等材料用具。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。 （二）情景导入、展示目标。 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？
学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器 这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。（三）合作探究、精讲点拨。 探究一：（！）普通二极管和发光二极管 1、二极管具有单向导电性 2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。 （2）晶体三极管 1、三极管具有电流放大作用。 2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。 3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。 （三）逻辑电路 逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门， 1．与逻辑 对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1. 2．或逻辑 对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0. 3.非门电路 对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。 4.斯密特电路： 斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。 探究点二：应用实例 1、光控开关 电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
传感器实验
传感器实验
实验一金属箔式应变计性能——应变电桥 实验目的： 1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。 3、比较各桥路间的输出关系。 实验原理： 本实验说明箔式应变片及直流电桥的原理和工作情况。 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也 随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1/ R1、△R2/ R2、△R3/ R3、△R4/ R4 ，当使用一个应变片时， ∑ ? = R R R；当二个应变片组成差动状态工作，则有∑ ? = R R 2 R；用四个应变片 组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R，∑ ? = R R 4 R。 实验所需部件：(括号{ }内为2001B型内容) 直流稳压电源+4V、公共电路模块（一）{公共电路模块}、贴于主机工作台悬臂梁上的箔式应变计、螺旋测微仪、数字电压表 实验步骤： 1、连接主机与模块电路电源连接线，差动放大器增益置于最大位置（顺时针方向旋到底），差动放大器“+”“—”输入端对地用实验线短路。输出端接电压表2V档。开启主机电源，用调零电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。
（图1） 2、观察贴于悬臂梁根部的应变计的位置与方向，按图（1）将所需实验部件连接成测试桥路，图中R1、R2、R3分别为固定标准电阻，R为应变计（可任选上梁或下梁中的一个工作片），图中每两个节之间可理解为一根实验连接线，注意连接方式，勿使直流激励电源短路。 将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上，并调节测微仪使悬臂梁基本处于水平位置。 3、确认接线无误后开启主机，并预热数分钟，使电路工作趋于稳定。调节模块上的W D电位器，使桥路输出为零。 4、用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下位移各5mm ,每位移1mm记录一个输出电压值，并记入下表： 位 移 mm 电 压V 根据表中所测数据在坐标图上做出V—X曲线，计算灵敏度S：S=X V? ?。 / 注意事项： 1、实验前应检查实验连接线是否完好，学会正确插拔连接线，这是顺利完成实验的基本保证。 2、由于悬臂梁弹性恢复的滞后及应变片本身的机械滞后，所以当螺旋测微仪回到初始位置后桥路电压输出值并不能马上回到零，此时可一次或几次将螺旋测微仪反方向旋动一个较大位移，使电压值回到零后再进行反向采集实验。 3、实验中实验者用螺旋测微仪进行位移后应将手离开仪器后方能读取测试
新课标人教版3-2选修三6.4《传感器的应用实验》WORD教案1
第六章传感器 6． 4 传感器的应用实验 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解两个实验的基本原理。 2．通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。 （二）过程与方法通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。 （三）情感、态度与价值观 在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，科学态 培养良好的度。 ★教学重点 1．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。2．温度报警器的电路工作原理。 ★教学难点 光控电路和温度报警器电路的工作原理。 ★教学方法
实验法、观察法、讨论法。 ★教学工具 实验过程中用到的有关器材、元器件等，由实验室统一准备
★教学过程来源学科网ZXXK] （一）引入新课 师：随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器.传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量, 对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的. 这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。 （二）进行新课 实验1、光控开关 1 ?实验原理及知识准备 Y//十 LED 1 +5V 师：（投影）如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R i的 最大电阻为51 k Q , R2为330 k Q,试分析其工作原理. 生：白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y 输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值（1.6V）,输出端Y突然从高电 平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的. 师：要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R i的阻值调大些还是调小些？为什么？ 生：应该把R i的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如 1.6V，就需要R G的阻值达到更大，即天色更暗。。 师：用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？ 生：由于集成电路允许通过的电流较小，要用白 炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路. 师：（投影）如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D为动触点，E为静触 V ri . 'U Rg 低压控制电路
传感器proteus虚拟实验教案资料
《传感器原理与应用》实验指导书 Proteus-V1.0版本
实验1：基于DS18B20传感器温度测量实验 步骤：（1）在Proteus软件画出电路图 （2）用keil C 软件写出C程序，并生成.hex文件，导入到单片机当中，进行仿真，观察结果。 包括：2个头文件LCD1602.h和DS18B20.h; 1个源文件LCD_18b20.c;代码如下 LCD1602.h： #include
传感器的应用教案
第二节传感器的应用 浙江省天台育青中学许智岳 一、教学目标： 1．知识与技能：认识常见的传感器，了解传感器的应用 能进行简单传感器应用电路的制作 能了解三极管的作用 2．过程与方法：通过实验结合从而了解红外传感器、光敏传感器、热敏传感器、湿敏等的一般应用，进一步总结出传感器生活生产等方面的应用 3．情感、态度与价值观: 激发学生的学习兴趣，培养动手能力，提高创新意识，提高理论知识与实际相结合的综合实践能力。 学生分析：由于所教的学生对于控制及电子还是零接触零基础，所以本节课的安排也是从这点发出：首先从找传感器到认识传感器及其一些特性，再从符合学生思维的电路出发步步探索下去，最终能使学生理解传感器在生活生产等领域的应用，并能制作出简单的传感器应用模型。 二、教学重难点：能进行简单传感器应用电路的制作 能了解并应能用三极管 三、教学方法：讲述法、学生分组练习探究、教师演示等 四、教学过程： 引入：学生观看《偷天陷井》电影片段从中找出相关的传感器并能简单理解这种传感器在电影起到什么作用？ 新课过程： 活动一认一认：常见的传感器的认知 根据上节课上的内容与桌面上的传感器，同学们能认出哪些常见的传感器，电阻值是如何变化？ 我们认识了那么多传感器，那如何将它们应用到实际的生产生活或国防中去呢，比如电影中的情节是怎么实现的呢？ 教师展示电影出的红外线防盗，并讲解其工作原理，当红外线照射时其电阻较小电路被断路，当阻断时电阻变大电路导通（当然要么实现还要用到非常重要的电子原件，等会介绍）。当这模型除了防盗还有没有其它用处？
学生简单回答，教师小结，如课文P34页工业的的计数、检测空瓶，生活中自动门铃，商店自动门迎（会说你好欢迎光临）等等。同学们是不是也想做一做这电子控制呢，当然我们要一步步来。 活动二用一用： 首先我们就在要认识到：有些同学会把传感器当普通开关一样将之串入电路中就行了？如下图 他们的理由是，当无光照里光敏传感器电阻非常大相当于断路，LED是不会发光，发有光照里光敏传感器电阻变小电路就导通，LED是就发光。但实际实验时光敏电阻直接接入电路是无法实现的这又是什么呢？ 学生简单思考教师解释。 所以在实际应用时还要配上其它电子原件组成电路才能使用，常见的配合电子原件是三极管。 接下来我们就做一做根据下面的电路实验图操作并完成下面表格： 活动三扩一扩1：同学们能不能根据传感器的电阻变化特点与三极管b极受高低电频特点分析制作出:1、水位检测控制器2、热敏传感器控制LED或（或蜂鸣器）3、利用光敏二极管制作出电影里的演示模型功能。 电路图如下：
重庆市开县中学高中物理 实验 传感器的应用导学案 新
重庆市开县中学2014年高中物理实验传感器的应用导学案新人 教版选修3-1 教学内容实验：传感器的应用 1 课时教学起止时间 课型安排问题解决课 主备小组成员胡永学、彭涣成、 霍兆霞主备负责人 （主持人） 资料收集 互传人 霍兆霞 课程标准 学习目标1.让学生练习电子电路的组装，获得自动控制电路设计的感性认识。 2.识别各种晶体管，逻辑集成电路块，集成电路实验板，知道各种元件的性能和引脚。 3.了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。 4.了解温控报警器及控制原理，会组装温度报警器。 重点难点重点：光控开关和温控报警的工作原理和制作。 难点：光控开关和温控报警的工作原理和制作。 学习过程 评价任务（内容、问题、试题）学导策略 引入新课 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？ 学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器 这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。 模块一:认识器件 （一）、普通二极管和发光二极管 理论简介：固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20世纪30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-