任务导图：

任务描述：

    随着技术的进步，由电阻应变式称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器。本任务要求利用电阻应变片设计称重仪，技术要求:量程0～2kg，精度0.001kg。

                 学习

                 目标

1.了解电阻应变式传感器的基本结构、材料；

2.掌握直流电桥的平衡条件及电压灵敏度；

3.熟悉电阻应变片的温度补偿方法；

4.学习电阻应变式在相关领域的应用。

1.会识别电阻应变片；

2.会制作电子称

1.养学生的创新精神与实践能力；

2.进学生个性发展，培养学生分析问题与解决问题的能力；

3.养学生的团队合作精神；

4.养学生的学习能力。

任务重点：

  电位器式传感器、应变式传感器和压阻式传其的基本定义和工作原理。

  各种电阻式传感器的结构以及测量电路。

任务难点：

1. 应变片是由哪几部分组成的?其核心部分是什么?

2. 什么叫应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

3. 金属应变计与半导体应变计在工作机理上有何异同?

4. 简要说明应变式传感器的构成和主要用途。

5. 为什么应变式传感器大多采用直流不平衡电桥为测量电路?

6. 该电桥为什么又都采用半桥和全桥两种方式?

7. 应变片在使用的时候,为什么会产生温度误差?如何减小它?

教学方法：

演示操作方法、分组讨论法。

教学手段：

播放多媒体资源手段、现场指导。

英语词汇：

应变式电阻传感器（strain resistance sensor） 、 电阻应变片（resistance strain gage） 、 应变效应（Effect of strain）、

电阻值（resistance value）、灵敏度（sensitivity）、横向效应（The transverse effect）、 零漂（null shift）、 蠕变（creepage）

温度效应（temperature effect） 、 电路设计（circuit design）

                                                                              教 学 资 源 区

教学用表下载区

        教学设计

学习工作单

       资料查阅记录单

    讨论记录单

   方案设计工作单

评价表

        教师打分表

    小组自评表

    小组互评表

多媒体资源区

1. PPT

2. 视频

项目2-01压力的概念及单位

项目2-02应变效应

项目2-03应变片的结构类型

项目2-04应变片的主要特性

项目2-05直流电桥

项目2-06交流电桥

项目2-07重量检测任务实施

项目2-08电阻应变片传感器的温度误差及补偿方法

项目2-09电阻应变式传感器的典型应用-应变式力传感器

项目2-10电阻应变式传感器的典型应用-应变式压力传感器

项目2-11电阻应变式传感器的典型应用-应变式加速度传感器

3. 动画

1、称重式料位计

2、电子吊车秤

1、什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？

2、说明电阻丝应变片和半导体应变片的异同点，各有何优点？

3、金属电阻丝应变片与半导体应变片的工作原理是多少？

4、应变片产生误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？

5. 粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因。

1、答：应变效应，是指在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。

压阻效应，是指半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象。

横向效应，是指将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但由于应变片敏感栅的电阻变化较小，因而其灵敏系数K较电阻丝的灵敏系数Ks小的现象。2、答：相同之处在于：

都是将被测量的变化转换为电阻的变化，且 ,其中µ为材料的泊桑比，E为材料的弹性模量，(1 2µ)ε是由几何尺寸变化引起的阻值变化， 是由电阻率的变化引起的阻值变化。

不同的是，

电阻应变片是利用导体形变引起的阻值变化，所以 ， ；而半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应使电阻率发生变化引起电阻变化。所以 ， 。

各自的优点分别为：电阻丝应变片具有相当高的适应性；半导体应变片的灵敏度高，一般为电阻丝应变片的50-70倍。

3、答：金属电阻丝应变片的工作原理是在力的作用下，主要由敏感丝栅的几何尺寸变化引起的电阻值的变化。半导体应变片的工作原理是基于压阻效应，即在力的作用下主要由敏感丝栅的电阻率变化而引起的电阻值的变化

4、答：电阻应变片产生温度误差的原因：当测量现场环境温度变化时，由于敏感栅温度系数及栅丝与试件膨胀系数之差异性而给测量带来了附加误差。

电阻应变片的温度补偿方法：通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。

1）电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法。电桥补偿法简单易行，而且能在较大的温度范围内补偿，但上面的四个条件不一满足，尤其是两个应变片很难处于同一温度场。

2）应变片的自补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片。

5、答：①环境温度变化时，由于敏感栅材料的电阻温度系数的存在，引起应变片电阻相对变化；

②环境温度变化时，敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同，应变片产生附加的拉长(或压缩)，引起电阻的相对变化。