授 课

类 别

理论课（ √ ）；实验课（  ）

教 学 

时 数 

4 学时

教学

目的

及

要求 

重点掌握机械系统中传感器的主功能；传感器的分类；动电式变换传感器的特性和压电式变换传感器的特性。了解具有其他平滑特性的变换传感器和传感器检测系统的特性。掌握传感器检测系统的整体特性的组成部分与要求。

 教 学 内 容 提 要 

备注

第5.2节  传感器的特性分析

机械系统中传感器的主功能：由传感元件将机械物理量变换成电平参量或另一机械物理量，再经运算放大器或机械变速器转换成可接受利用的信号参量。

传感器的分类（按变换物理过程分类）：

·电/磁变换传感器——动电式、静电式、磁阻式、霍尔效应式等。

·压电变换传感器——压电元件。

·应变/电阻变换传感器——应变片、半导体应变计等。

·光/电变换传感器——光敏二极管、光电元件等。

下面简要介绍典型传感器的特性。

5.2.1 动电式变换传感器的特性

变换传递函数特性：

当L_S/R<<1时，传感器具有线性特征。

5.2.2 压电式变换传感器的特性

变换传递函数特性：

·当RCs>>1时，G_me≈d/C，放大系数与压电系数成正比，与电容量成反比。

·但在τ= RC（固有振动周期）低时，系统测试不准确。故压电式变换传感器只能用在被测信号频率足够高时，测试结果才准确。

5.2.3 具有其他平滑特性的变换传感器（即线性特性或数字特性）

差动变压器传感器、静电/电桥式传感器、应变计传感器、光电编码器。

5.2.4 传感器检测系统的特性

传感器检测系统组成：机械变换、机电变换、电气变换等部分组成。

包括：力—应变变换特性；位移—应变变换特性；质量、弹簧、阻尼振动系统特性。结合实例充实基本知识的认知掌握。

注意：传感器检测系统的整体特性，主要与传感元件变换特性、物理量转换特性、电信号变换特性和能量放大转换特性有关。

2 学时

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教学组织与设计 

教学过程的组织

每次课第一节课开始，学生教师互动相互尊重人性化管理加强课堂纪律的整理；在多媒体教学手段应用的基础上，充分发挥传统教学方法（板书教学与互动）的特点，引用互动提问式教学方法，突出教学重点，图文并茂，尽可能让每一位学生更好地认知教学过程中的难点。

系统组织学生互动掌握好动电式变换传感器的特性和压电式变换传感器的特性。

讨论作业习题的安排

教学手段的应用

多媒体教学手段与传统教学方法（板书教学与互动）相融合的教学手段的应用，将贯穿与整个教学过程中。

参考资料 

教学实施小结