电阻式应变片的优缺点

电阻式应变片的优缺点

第一部分:理论课教学大纲

一. 说明
1 、课程的性质、地位和作用
传感器技术是机械设计制造及其自动化专业一门专业选修课，通过本课程的学习，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；具备传感器的特性实验、标定实验的技能。
2、课程教学和教改基本要求
课堂讲授、课外作业、讲评、实验。通过这些环节，使学生在掌握传感器方面的知识的同时，培养学生的自学能力、动手能力和分析、解决问题的能力。
教学手段：采用实物、图片、幻灯、录像片、演示实验等手段，加大课堂信息量，提高课堂教学效果，培养学生的学习兴趣。
三、教学大纲内容
1． 绪论（2学时）
讲授内容：传感器的组成、分类，掌握传感器常用特性的定义和计算方法。
重点： 传感器常用特性的定义和计算方法
难点：传感器静动态特性分析方法。
本章思考题：
(1) 什么是传感器的静态特性，其主要指标有哪些？
(2) 什么是传感器的动态特性，其主要指标有哪些？
2．电阻式传感器（2学时）
讲授内容：电阻式传感器的基本原理，了解电阻式传感器的常用类型。掌握应变片式、压阻式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路。
重点：掌握应变片式、压阻式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路。
本章思考题：电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具体情况选用？
3．电感式传感器（4学时）
讲授内容：电感式传感器的种类与应用特点；掌握自感式、差动变压器式、电涡流式、压磁式传感器和感应同步器的原理、特性和转换电路。
重点：自感式、差动变压器式、压磁式传感器和感应同步器的原理、特性和转换电路。
难点：感应同步器的原理。
本章思考题：简述在用差动变压器进行位移测量时，将铁心调整到中心位置的方法与步骤
4．电容式传感器（4学时）
讲授内容：电容式传感器的主要形式、主要性能与分析方法；电容式传感器的特点与应用要点，常用转换电路的原理及应用电路设计；容栅式传感器的原理。
重点： 电容式传感器的特点与应用要点，常用转换电路的原理及应用电路设计。
难点：电容式传感器的屏蔽技术。
本章思考题：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为几种类型？每种类型各有什么特点？各用于什么场合？
5．磁电式传感器（4学时）
讲授内容：磁电式感应传感器的原理与应用；霍尔式传感器的原理、特性与应用；磁平衡式电流、电压传感器的特点与应用方法；磁敏二极管、磁敏三极管的原理，其应用电路的设计；
重点：磁电式感应传感器的原理与应用；霍尔式传感器的原理、特性与应用。
难点：磁平衡式电流、电压传感器的特点与应用方法。
本章思考题：简述磁电式传感器的优缺点及应用范围。
6．压电式传感器（4学时）
讲授内容：压电效应的机理，了解常用压电材料的种类与特性；掌握压电式传感器的结构、等效电路、测量电路和应用范围；了解声表面波传感器的原理与应用。
重点： 压电式传感器的结构、等效电路、测量电路和应用范围。
难点： 压电式传感器的结构、等效电路、测量电路和应用范围。
本章思考题：简述压电式传感器的优缺点及应用范围。
7．光电式传感器（4学时）
讲授内容：光学的基本知识，光电传感器利用的各种效应的机理；常用光电器件的结构、特性、测量电路、应用方法；掌握CCD的原理与应用。
重点：常用光电器件的结构、特性、测量电路、应用方法；CCD的原理与应用。
难点：电荷耦合摄像器件（CCD）的原理。
本章思考题：简述光电式传感器的优缺点及应用范围。
8．温度传感器（2学时）
讲授内容：热电偶、热电阻的原理、种类、结构与应用；掌握半导体热敏电阻、半导体温度传感器的原理、种类与应用特点，应用电路设计。
重点：热电偶、热电阻的原理。
难点：热敏电阻热电势方程。
本章思考题：试证明热电偶的中间导体定律。试述该定律在热电偶实际测温中有什么作用。
9．气敏、湿敏传感器（2学时）
讲授内容：气敏、湿敏传感器所基于的化学、物理效应；掌握该类传感器的特点和应用方法。化学传感器工作原理
难点：化学传感器工作原理。
重点：化学传感器应用。
本章思考题：试举例说明化学传感器的应用实例。
10．开关量传感器（2学时）
讲授内容：各类传感器在开关量检测中的应用与综合。
重点：开关量传感器的设计原则；掌握接近、液位、物位等开关量检测中采用的传感器的形式、特点、应用电路设计。
难点：开关量传感器应用电路设计。
本章思考题：试举例说明开关量传感器的应用。
五．建议教材与教学参考书
⒈ 强锡富主编，《传感器》，机械工业出版社。
⒉ 张维新主编，《半导体传感器》，天津大学出版社。
⒊ 张福学主编，《传感器应用及其电路精选》（上、下册），电子工业出版社，
4．《传感器电路设计手册》，中国计量出版社，张玉龙等译。

第二部分 实验教学大纲
一、说明
1、 本门课程实验的性质任务、目的与要求
（1） 加深学生对课程内容的理解，巩固和运用课堂所学知识。
（2） 熟悉常用传感器的构造原理、使用方法、性能参数和选用原则。
（3） 学会应变测量的方法
2、 本门课程实验项目设置情况

序号 实验名称 学时 必开 选开 实验类型
验
证 基
本
操
作 综
合 设
计
应
用
创
新 内容提要
1 传感器的认识与测量 2 √ √ 熟悉传感器实验系统，常用传感器的实验研究
2 应变片的布置与粘贴 2 √ √ 学会在试件上粘贴应变片，并检查其质量。
3 金属箔式应变片检测电路实验 2 √ √ 会检测不同应变片检测电路的特性，并进行分析比较。

二、各实验项目教学要求
共设3个实验，6学时。
（一） 传感器的认识与测量
1、 学时：2
2、 内容与目的要求：
（1） 熟悉传感器实验系统
（2） 常用传感器的实验研究
3、 仪器设备：（1）传感器实验系统 （2）各种传感器 （3）万用表
（二） 应变片的布置与粘贴
1、 学时：2
2、 内容与目的要求： 学会在试件上粘贴应变片，并检查其质量。
3、 仪器设备：（1）单桥电臂、兆欧表、万用表（2）应变片料
4、 其他工具与材料：（a）红外线灯（b）电烙铁（c）镊子（d）粘接剂（e）钢料
（三） 金属箔式应变片检测电路实验
1、 学时：2
2、 内容与目的要求：会检测不同应变片检测电路的特性，并进行分析比较。
3、 仪器设备：
（1） 静、动态应变仪
（2） 手调平衡箱
（3） 弯曲加载装置及弹性元件
三、考核方式和成绩评定要求
闭卷考试，考试时间2小时。总成绩=平日成绩+ 考试成绩+实验成绩
四、建议使用的教材和参考书目
《现代测试技术实验指导书》 龚丽农 莱阳农学院

电阻应变式传感器的优缺点： 电阻应变式传感器的优点是精度高，测量范围广寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。 它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。 原理： 电阻应变式传感器（straingauge type transducer ）以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。 应用： 常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器（见转矩传感器）、应变式位移传感器（见位移传感器）、应变式加速度传感器（见加速度计）和测温应变计等。