學(xué)年第2學(xué)期《傳感器原理與應(yīng)用》教案所屬學(xué)院：信息與通信工程課程名稱：傳感器原理與應(yīng)用授課教師：年月第一節(jié)：傳感器概述授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第1章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)能夠解釋并分析傳感器基本概念及其分類，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐加深學(xué)生對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)，發(fā)展學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)興趣。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)能夠解釋并分析傳感器基本概念、組成、分類以及前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)解決方法結(jié)合加速度傳感器、溫度傳感器、振動(dòng)傳感器等幾種典型傳感器進(jìn)行對(duì)比介紹難點(diǎn)傳感器在工程實(shí)踐的結(jié)合運(yùn)用解決方法結(jié)合橫向項(xiàng)目“工業(yè)設(shè)備狀態(tài)采集終端”，進(jìn)行舉例說明課程思政思政元素目前主流芯片均為外國產(chǎn)品，我國芯片集成度方面有很大改進(jìn)空間，需要大家積極進(jìn)取，勇于探索，推動(dòng)我國的芯片制造能力的發(fā)展。融入方法由傳感器智能化、集成化發(fā)展方向引入。我國近年來在芯片集成度方面有很大改進(jìn)空間，需要進(jìn)一步提升我國芯片制造能力的發(fā)展。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：從信息對(duì)抗技術(shù)專業(yè)認(rèn)識(shí)、培養(yǎng)過程、畢業(yè)去向、行業(yè)需求等總結(jié)傳感器原理與應(yīng)用課程學(xué)習(xí)的重要性，安排課程總體進(jìn)度，提出傳感器到底研究什么？（二）講授新課：進(jìn)程1：傳感器定義與組成講解：由生活中、各類高新產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等新型電子領(lǐng)域產(chǎn)品引入，現(xiàn)代高新工業(yè)產(chǎn)品集成各類傳感器，說明傳感器的重要性。引入傳感器的定義概念與組成；舉例：手機(jī)、平板電腦、汽車、機(jī)器人中傳感器的應(yīng)用；提問：由舉例產(chǎn)品中用到那些傳感器？將那些物理量轉(zhuǎn)換成那種信號(hào)？基本組成如何？（2個(gè)學(xué)生）進(jìn)程2：傳感器分類講解：由傳感器的基本發(fā)展歷程出發(fā)，引入傳感器的分類。講述從不同角度出發(fā)，不同領(lǐng)域領(lǐng)域?qū)鞲衅鞯姆诸惒煌Ｖ亟榻B從傳感器的原理以及應(yīng)用兩個(gè)角度出發(fā)，傳感器的分類方法以及判斷方式。特別強(qiáng)調(diào)：本課程后續(xù)章節(jié)以傳感器原理（所利用的物理學(xué)效應(yīng)）進(jìn)行歸納分類。同一原理傳感器可以測(cè)量不同物理量，測(cè)量同一個(gè)物理量可以用不同原理的傳感器，著重區(qū)分按原理分類以及按應(yīng)用分類。舉例：同樣用于測(cè)量位移的傳感器，根據(jù)其物理學(xué)效應(yīng)可分為壓電式、電容式、光電式位移傳感器等。進(jìn)程3：傳感器的前沿發(fā)展動(dòng)向講解：從新材料、新現(xiàn)象、傳感器的集成化（微細(xì)加工）以及智能化等方面介紹傳感器的發(fā)展方向。板書舉例：新型的非接觸溫度場(chǎng)探測(cè)方式：紅外溫度場(chǎng)重建、超聲溫度場(chǎng)重建等方法。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)和提問（2分鐘）：學(xué)習(xí)中、生活中見過哪些傳感器？屬于什么傳感器？（四）布置隨堂作業(yè)結(jié)合身邊所見到的傳感器，解釋傳感器的概念與組成？15分鐘25分鐘20分鐘25分鐘2分鐘3分鐘作業(yè)布置查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，如何認(rèn)識(shí)和理解傳感器原理與應(yīng)用？（1000字）；教學(xué)反思本次課堂教學(xué)自我感覺良好，從身邊實(shí)例出發(fā)引入新課程，啟發(fā)式教學(xué)方法運(yùn)用到位，盡管信息量較大，學(xué)生基本能夠理解和掌握。不足的是互動(dòng)不足，體驗(yàn)感不足。后續(xù)教學(xué)可以攜帶一些不同種類傳感器進(jìn)行示例講解。

第二節(jié)：傳感器的特性與標(biāo)定（一）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第2章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)能夠列舉并分析傳感器的靜態(tài)特性，明確各靜態(tài)特性所描述的傳感器具體性能；掌握一階傳感器傳遞函數(shù)以及動(dòng)態(tài)特性的計(jì)算。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)傳感器的靜態(tài)特性含義以及計(jì)算方法解決方法實(shí)例教學(xué)：通過一組力傳感器標(biāo)定的標(biāo)定數(shù)據(jù)，對(duì)各靜態(tài)特性進(jìn)行介紹并計(jì)算。難點(diǎn)傳感器數(shù)學(xué)模型、傳遞函數(shù)以及一階傳感器的動(dòng)態(tài)特性解決方法舉例+板書：以位移傳感器的等效彈簧-阻尼系統(tǒng)舉例，板書一階傳感器的數(shù)學(xué)模型與傳遞函數(shù)的推導(dǎo)過程。課程思政思政元素?zé)o融入方法無教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問2-3名同學(xué)，復(fù)習(xí)傳感器的基本概念、組成和分類；（2）通過由學(xué)生課程設(shè)計(jì)、參加競(jìng)賽選用傳感器所關(guān)注的指標(biāo)引入傳感器靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性，引出新課內(nèi)容。（二）講授新課：進(jìn)程1：傳感器的靜態(tài)特性講解：由傳感器輸入輸出之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式（傳感器的輸出輸入特性可以近似為多項(xiàng)式）著手，引入線性度的概念。通過一組傳感器的實(shí)例標(biāo)定數(shù)據(jù)入手，進(jìn)行板書畫圖，介紹線性度的近似與計(jì)算。隨后利用該組數(shù)據(jù)依次介紹靈敏度、遲滯、重復(fù)性等靜態(tài)特性的含義以及計(jì)算方法。分析歸納：總結(jié)各個(gè)靜態(tài)特性的計(jì)算公式以及性能含義。進(jìn)程2：傳感器動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型與傳遞函數(shù)講解：通過例子對(duì)比靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)量（溫度）與動(dòng)態(tài)測(cè)量（震動(dòng)、沖擊波、聲音）之間的差異，引入動(dòng)態(tài)特性的概念與意義。分析：由動(dòng)態(tài)特性的分析方法引入傳感器動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型（即線性常系數(shù)微分方程），常見的傳感器一般看做一階或二階的系統(tǒng)，主要分析系統(tǒng)的正弦與階躍相應(yīng)。板書推導(dǎo)：結(jié)合算子符號(hào)法復(fù)習(xí)復(fù)變函數(shù)課程中拉式變換與傅氏變換，板書推導(dǎo)傳感器的傳遞函數(shù)與頻率響應(yīng)函數(shù)，介紹如何利用傳遞函數(shù)對(duì)傳感器進(jìn)行分析并簡(jiǎn)化計(jì)算。進(jìn)程3：一階傳感器的動(dòng)態(tài)特性講解：以位移傳感器的等效彈簧-阻尼系統(tǒng)舉例，介紹一階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并板書一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)以及一階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（正弦）與瞬態(tài)（階躍）響應(yīng)的推導(dǎo)過程。分析：通過一階系統(tǒng)時(shí)域與頻域響應(yīng)曲線分析一階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)、頻率特性以及相頻特性等動(dòng)態(tài)特性的物理意義與計(jì)算方法。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)傳感器靜態(tài)特性及其含義、傳感器的傳遞函數(shù)以及一階傳感器的動(dòng)態(tài)特性與其物理意義。（四）布置隨堂作業(yè)作業(yè)：以溫度傳感器的一組數(shù)據(jù)為例，計(jì)算其各個(gè)靜態(tài)特性參數(shù)。10分鐘30分鐘20分鐘20分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置無教學(xué)反思本次課堂采用逐步深入的教學(xué)方法，由傳感器標(biāo)定實(shí)例數(shù)據(jù)出發(fā)，對(duì)傳感器靜態(tài)特性進(jìn)行了講解。從生活中測(cè)量例子著手，通過對(duì)比引發(fā)同學(xué)對(duì)靜態(tài)測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量之間差異的對(duì)比，引出動(dòng)態(tài)特性概念及其分析推導(dǎo)，盡管信息量較大，推導(dǎo)過程復(fù)雜，深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握。

第三節(jié)：傳感器的特性與標(biāo)定（二）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第2章第2節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)能夠?qū)ΧA傳感器傳遞函數(shù)以及動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析計(jì)算，能夠完成傳感器靜態(tài)、動(dòng)態(tài)標(biāo)定方案設(shè)計(jì)。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)傳感器的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)標(biāo)定過程解決方法實(shí)例教學(xué)：以活塞壓力計(jì)為例，介紹傳感器靜態(tài)標(biāo)定過程；以激波管為例介紹壓力傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定過程。難點(diǎn)二階傳感器的動(dòng)態(tài)特性解決方法舉例+板書：以加速度傳感器的等效彈簧-阻尼-質(zhì)量系統(tǒng)舉例，板書二階傳感器的數(shù)學(xué)模型與傳遞函數(shù)的推導(dǎo)過程。課程思政思政元素科學(xué)思維融入方法通過分析指標(biāo)參數(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問2-3名同學(xué)，復(fù)習(xí)傳感器的靜態(tài)特性、傳遞函數(shù)；（2）通過復(fù)習(xí)一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，引出二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。（二）講授新課：進(jìn)程4：二階傳感器動(dòng)態(tài)特性講解：以加速度傳感器的等效彈簧-阻尼-質(zhì)量系統(tǒng)舉例，介紹二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并板書二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)以及二階系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（正弦）與瞬態(tài)（階躍）響應(yīng)的推導(dǎo)過程。分析：通過二階系統(tǒng)時(shí)域與頻域響應(yīng)曲線分析二階系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)、固有頻率以及阻尼比等動(dòng)態(tài)特性的計(jì)算方法與物理意義。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：阻尼比對(duì)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)的影響，分為四種情況零阻尼、欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼討論。進(jìn)程5：傳感器的標(biāo)定講解：由傳感器在不同使用條件下存在一定誤差，引入標(biāo)定的重要性，并介紹標(biāo)定的目的、指標(biāo)以及方法。與傳感器特性一致，標(biāo)定分為靜態(tài)標(biāo)定與動(dòng)態(tài)標(biāo)定。靜態(tài)標(biāo)定是指在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，對(duì)傳感器的靜態(tài)特性：靜態(tài)靈敏度、非線性、滯后、重復(fù)性等指標(biāo)的確定。以活塞壓力計(jì)為例，介紹傳感器靜態(tài)標(biāo)定過程；動(dòng)態(tài)標(biāo)定主要研究傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，對(duì)一階傳感器只有一個(gè)時(shí)間常數(shù)τ，對(duì)二階傳感器則有固有頻率ωn和阻尼比ξ兩個(gè)參數(shù)。以激波管為例介紹壓力傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定過程。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)二階傳感器的動(dòng)態(tài)特性與其物理意義、傳感器靜態(tài)標(biāo)定以及動(dòng)態(tài)標(biāo)定的過程。10分鐘35分鐘40分鐘5分鐘作業(yè)布置（1）衡量傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有哪些？說明它們的意義。（2）什么是傳感器的動(dòng)態(tài)特性？其分析方法有哪些？（3）傳感器靜態(tài)標(biāo)定的主要步驟是什么？標(biāo)定的條件是什么？教學(xué)反思本次課堂采用逐步深入的教學(xué)方法，由上次課一階傳感器動(dòng)態(tài)特性擴(kuò)展到二階傳感器動(dòng)態(tài)特性，通過板書對(duì)動(dòng)態(tài)特性的分析過程進(jìn)行了推導(dǎo)，推導(dǎo)過程復(fù)雜，關(guān)鍵參數(shù)較為抽象，深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握。

第四節(jié)：電阻應(yīng)變式傳感器（一）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第3章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)能夠完成典型彈性元件的力學(xué)分析并進(jìn)行計(jì)算，能利用電阻應(yīng)變效應(yīng)作為橋梁，分析測(cè)物理量轉(zhuǎn)化為電量變化的過程。理解不同種類應(yīng)變片的原理差異并進(jìn)行分析。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)電阻應(yīng)變效應(yīng)。解決方法實(shí)例教學(xué)：從高中物理學(xué)引入，以金屬絲形變引起阻值變化講解電阻應(yīng)變效應(yīng)。難點(diǎn)典型彈性元件的力學(xué)分析與計(jì)算解決方法通過對(duì)典型彈性元件的力學(xué)模型分析入手，板書推導(dǎo)各彈性元件的力學(xué)應(yīng)變公式。并以懸臂梁為例，分析利用電阻應(yīng)變片測(cè)量其形變電橋電路的方案設(shè)計(jì)。課程思政思政元素舉一反三的做事方法融入方法通過對(duì)比彈性圓柱、懸臂梁、平膜片、波紋管、薄壁圓筒等彈性元件的力學(xué)分析過程，舉一反三，說明所學(xué)知識(shí)要活學(xué)活用。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問2-3名同學(xué)，復(fù)習(xí)傳感器的動(dòng)態(tài)特性、標(biāo)定方法與過程；（2）以軍用科研需求彈體表面應(yīng)力測(cè)試為例，引出應(yīng)變片電橋電路測(cè)試方法，進(jìn)一步進(jìn)出電阻應(yīng)變式傳感器。（二）講授新課：進(jìn)程1：應(yīng)變式傳感器測(cè)量原理講解：首先通過典型彈性元件的介紹引入應(yīng)變、彈性應(yīng)變、彈性元件等關(guān)鍵概念，進(jìn)一步講解電阻式應(yīng)變傳感器的測(cè)量原理。分析：對(duì)典型的彈性元件進(jìn)行力學(xué)分析，推導(dǎo)其力學(xué)應(yīng)變公式。舉例：并以懸臂梁為例，分析利用電阻應(yīng)變片測(cè)量過程，并簡(jiǎn)要說明其電橋測(cè)量電路，為后續(xù)講解電阻應(yīng)變傳感器測(cè)量電路做準(zhǔn)備。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：通過彈性元件作為橋梁，電阻應(yīng)變式傳感器步進(jìn)能夠測(cè)量應(yīng)變，同樣可以將速度、加速度、力矩、壓力轉(zhuǎn)化為應(yīng)變測(cè)量。進(jìn)一步推廣，同一原理的傳感器，通過不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為橋梁可以進(jìn)行不同物理量的測(cè)試。進(jìn)程2：電阻應(yīng)變效應(yīng)講解：從高中物理學(xué)引入，以金屬絲形變引起阻值變化講解電阻應(yīng)變效應(yīng)，指明電阻應(yīng)變片是傳感器的敏感元件，并通過板書進(jìn)行公式推導(dǎo)。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：由公式分析傳感器靈敏度主要受兩個(gè)因素影響，其中1+2μ主要受幾何尺寸影響，可設(shè)計(jì)金屬應(yīng)變片；πE受材料的電阻率影響，可設(shè)計(jì)半導(dǎo)體應(yīng)變片，為后續(xù)應(yīng)變片分類做鋪墊。進(jìn)程3：電阻應(yīng)變片的種類講解：介紹電阻應(yīng)變片可分為金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片，其中金屬應(yīng)變片可進(jìn)一步分為金屬絲式和金屬箔式，引出不同的設(shè)計(jì)為了抑制橫向效應(yīng)，為后續(xù)介紹橫向效應(yīng)做鋪墊。介紹半導(dǎo)體應(yīng)變片，分析并推導(dǎo)其阻值變化以及靈敏度公式，由公式出發(fā)總結(jié)其優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)程4：應(yīng)變片的主要特性講解：介紹電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)、橫向效應(yīng)、敏感柵尺寸、初始電阻、允許工作電流、絕緣電阻、極限應(yīng)變等主要特性。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：影響靈敏系數(shù)主要因素的分析過程；抑制橫向效應(yīng)的傳感器設(shè)計(jì)方案。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)典型彈性元件的應(yīng)變模型、電阻應(yīng)變效應(yīng)、電阻應(yīng)變片的分類以及主要特征。（四）提問與討論（為下次課做鋪墊）電阻應(yīng)變傳感器的阻值變化應(yīng)使用什么樣的測(cè)量電路？（五）布置隨堂作業(yè)對(duì)典型彈性元件懸臂梁、彈性圓柱進(jìn)行應(yīng)變分析、分析影響金屬應(yīng)變和半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要因素。10分鐘20分鐘20分鐘15分鐘15分鐘3分鐘2分鐘5分鐘作業(yè)布置無教學(xué)反思本次課堂采用科研案例引入的教學(xué)方法，由彈體表面應(yīng)力測(cè)試科研測(cè)試需求引入電阻應(yīng)變傳感器；結(jié)合高中物理學(xué)知識(shí)，對(duì)電阻應(yīng)變效應(yīng)進(jìn)行了推導(dǎo)講解，通過分析公式引入傳感器分類，盡管信息量較大，概念較多，通過深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握。

第五節(jié)：電阻應(yīng)變式傳感器（二）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第3章第2節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)能夠完成測(cè)量電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算，并分析不同橋電路下的靈敏度差異與優(yōu)缺點(diǎn)；能夠分析產(chǎn)生溫度誤差的原因，以及四種補(bǔ)償方法。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)電阻應(yīng)變片的溫度誤差以及補(bǔ)償方式。解決方法實(shí)例教學(xué)：以黏貼透明膠的氣球充氣過程類比電阻應(yīng)變片受熱膨脹過程，講解溫度誤差形成原因；通過公式推導(dǎo)分析補(bǔ)償方式。難點(diǎn)電阻應(yīng)變片幾種測(cè)量電路及其差異。解決方法板書推到測(cè)量電路輸入輸出關(guān)系公式，并結(jié)合隨堂測(cè)試讓學(xué)生自主推導(dǎo)加強(qiáng)記憶。課程思政思政元素投身國防、報(bào)效國家融入方法電阻應(yīng)變片橋式電路測(cè)量方式是國防科研項(xiàng)目中測(cè)試應(yīng)變、應(yīng)力最廣泛的測(cè)試方法，由此引申出投身國防事業(yè)的意識(shí)。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)電阻應(yīng)變效應(yīng)、應(yīng)變傳感器的分類以及特性。（2）通過聯(lián)系上節(jié)課講授內(nèi)容—應(yīng)變片的主要特性（靜態(tài)特性）以及提問內(nèi)容—測(cè)量電路，引出新課內(nèi)容—?jiǎng)討B(tài)特性以及測(cè)量電路等。（二）講授新課：進(jìn)程5：應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性講解：由應(yīng)變的傳遞原理出發(fā)，介紹應(yīng)變波在系統(tǒng)中的傳遞過程，并分析響應(yīng)變片頻率響應(yīng)特性的主要因素。分析：推導(dǎo)在正弦應(yīng)變波以及階躍應(yīng)變波為輸入下，應(yīng)變片的極限工作頻率、上升工作時(shí)間等動(dòng)態(tài)特性。進(jìn)程6：電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路講解：復(fù)習(xí)電路與模電課程中電橋電路的分析方法，得到電橋平衡條件。應(yīng)變片電橋測(cè)量電路利用電橋由平衡狀態(tài)變?yōu)椴黄胶鉅顟B(tài)的輸出電壓與阻值變化關(guān)系。通過分析非線性誤差引入半橋差動(dòng)與全橋差動(dòng)測(cè)量電路，并得出差動(dòng)電橋優(yōu)點(diǎn)。分析：板書推導(dǎo)單臂、半橋、全橋電路的輸出電壓公式與靈敏度公式。由公式對(duì)比不同電橋電路的差異與優(yōu)勢(shì)。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：傳感器的差動(dòng)式測(cè)量電路特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方式以及優(yōu)點(diǎn)，為后續(xù)章節(jié)其他原理傳感器的差動(dòng)結(jié)構(gòu)做鋪墊。進(jìn)程7：溫度誤差與補(bǔ)償方法講解：以黏貼透明膠的氣球充氣過程類比電阻應(yīng)變片受熱膨脹過程，講解溫度誤差形成原因。針對(duì)誤差產(chǎn)生原因介紹線路補(bǔ)償法、應(yīng)變片自補(bǔ)償法、雙絲自補(bǔ)償法以及熱敏電阻補(bǔ)償法四種常用的溫度補(bǔ)償方式。分析：公式推導(dǎo)電阻受溫度稀疏以及膨脹系數(shù)產(chǎn)生的溫度誤差。進(jìn)程8：應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用講解：結(jié)合不同彈性元件與傳感器結(jié)構(gòu)，介紹應(yīng)變式傳感器的典型應(yīng)用：應(yīng)變式力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器、應(yīng)變式加速度傳感器、應(yīng)變式角位移傳感器。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路、溫度誤差產(chǎn)生的原因及其補(bǔ)償方法。（四）提問與討論將直流電橋電路的分析過程推廣到交流電橋，電橋平衡條件是什么？差動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是否也能推廣？（五）布置隨堂作業(yè)簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變片產(chǎn)生誤差的原因及其補(bǔ)償方法。根據(jù)直流電橋平衡的條件，自行推導(dǎo)差動(dòng)半橋的輸出電壓變化公式。10分鐘15分鐘25分鐘15分鐘15分鐘3分鐘2分鐘5分鐘作業(yè)布置（1）與單臂電橋相比，電阻應(yīng)變片的配用測(cè)量電路采用差動(dòng)電橋時(shí)的優(yōu)勢(shì)有哪些（2）以阻值R=120Ω，靈敏系數(shù)K=2.0的電阻應(yīng)變片與阻值120Ω的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?με和2000με時(shí)，分別求出單臂、雙臂差動(dòng)電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。教學(xué)反思本次課堂采用科研案例引入的教學(xué)方法，由彈體表面應(yīng)力測(cè)試科研測(cè)試需求引入電阻應(yīng)變傳感器；結(jié)合高中物理學(xué)知識(shí)，對(duì)電阻應(yīng)變效應(yīng)進(jìn)行了推導(dǎo)講解，通過分析公式引入傳感器分類，盡管信息量較大，概念較多，通過深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握。

第六節(jié)：電容式傳感器（一）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第4章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)掌握電容式傳感器的基本工作原理，能夠?qū)ψ冮g距性、變面積型、變介質(zhì)型三種結(jié)構(gòu)的電容傳感器及其相應(yīng)的差動(dòng)結(jié)構(gòu)變種進(jìn)行分析。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)對(duì)變間距性、變面積型、變介質(zhì)型三種結(jié)構(gòu)的電容傳感器及其相應(yīng)的差動(dòng)結(jié)構(gòu)變種進(jìn)行分析。解決方法動(dòng)畫+公式推導(dǎo)：針對(duì)三種不同結(jié)構(gòu)傳感器及其差動(dòng)結(jié)構(gòu)變種，利用動(dòng)畫演示與公式推導(dǎo)方式加深學(xué)生印象。難點(diǎn)無解決方法無課程思政思政元素萬變不離其宗融入方法電容傳感器結(jié)構(gòu)差異較大，種類較多，但其基本分析方法是相通的，萬變不離其宗，需要同學(xué)們從關(guān)聯(lián)角度出發(fā)，學(xué)會(huì)融會(huì)貫通，方便記憶。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)電阻應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、測(cè)量電路、溫度誤差與補(bǔ)償方法。（2）以人體接近傳感器、電容觸控屏為例，引入電容式傳感器。（二）講授新課：進(jìn)程1：電容式傳感器工作原理講解：介紹電容式傳感器的基本原理，可看做具有可變參數(shù)的電容器，根據(jù)公式電容量受極板面積、極板距離、介電常數(shù)三個(gè)參數(shù)影響，根據(jù)公式通過改變這三個(gè)參數(shù)可設(shè)計(jì)出變極距型、變面積型、變介質(zhì)型三種結(jié)構(gòu)傳感器。進(jìn)程2：電容式傳感器的靈敏度及線性變極距式電容傳感器講解：由基本變極距型結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析其電容量變化與極距關(guān)系公式以及靈敏度公式。由公式分析減小極間距有利于提高靈敏度，但容易擊穿，引出差動(dòng)變間隙式的電容傳感器與固定介質(zhì)與可變間隙式電容傳感器，并對(duì)該兩種結(jié)構(gòu)傳感器進(jìn)行分析與推導(dǎo)。分析：板書推導(dǎo)變極距型、差動(dòng)變間隙式、固定介質(zhì)與可變間隙式、傳感器的電容量與靈敏度公式。由公式總結(jié)不同結(jié)構(gòu)傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：差動(dòng)式比單極式靈敏度提高一倍，且非線性誤差大為減小，還能有效地補(bǔ)償溫度變化所造成的誤差。變面積式電容傳感器講解：根據(jù)極板形狀結(jié)構(gòu)不同，變面積傳感器可分為對(duì)稱平行極板線位移式電容傳感器、圓柱式線位移電容傳感器、角位移式電容傳感器。結(jié)合極板結(jié)構(gòu)的幾何特性，分析不同類型傳感器的電容量變化與靈敏度。分析：板書線位移式、圓柱式線位移式、角位移式電容傳感器電容量與靈敏度公式。由公式總結(jié)不同傳感器的特性。變介電常數(shù)式電容傳感器講解：變介電常數(shù)式電容傳感器通過改變基本間介質(zhì)的介電常數(shù)進(jìn)行測(cè)量，可測(cè)量電介質(zhì)的厚度、位移、液位、液量。還可根據(jù)介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度、濕度的改變而測(cè)量溫度、濕度等。分析：以變介電常數(shù)位移式電容傳感器為例，對(duì)其電容量以及靈敏度公式進(jìn)行推導(dǎo)分析，得出變介電常數(shù)式電容傳感器共性特點(diǎn)。進(jìn)程3：電容傳感器等效電路講解：考慮到電容傳感器在高溫、高濕及高頻激勵(lì)的條件下工作而不可忽視其附加損耗和電效應(yīng)影響時(shí)，不能將其看做純電容，應(yīng)在其等效電路中添加損耗電阻與引線電感。根據(jù)等效電路對(duì)傳感器的電容量與靈敏度進(jìn)行分析可知，電容傳感器工作與標(biāo)定的條件應(yīng)相同：電源頻率不變，引線長(zhǎng)度不能改變。分析：推導(dǎo)在考慮損耗情況下的等效電路，傳感器的電容變化量以及靈敏度公式。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)電容式傳感器工作原理、不同結(jié)構(gòu)電容式傳感器的電容量與靈敏度分析以及電容傳感器等效電路。（四）布置隨堂作業(yè)如何改善單極式變間距電容傳感器的非線性？為什么高頻工作的電容傳感器其連線電纜的長(zhǎng)度不能任意變化？10分鐘15分鐘15分鐘15分鐘10分鐘15分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置無教學(xué)反思本次課堂采用循序漸進(jìn)的教學(xué)方法，由電容傳感器的原理出發(fā)，引出不同結(jié)構(gòu)類型的電容式傳感器，并對(duì)不同傳感器進(jìn)行分析，隨后介紹其等效電路。傳感器及種類較多，知識(shí)點(diǎn)較為零散，需要同學(xué)們從共性出發(fā)融會(huì)貫通，深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握。

第七節(jié)：電容式傳感器（二）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第4章第2節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)能夠根據(jù)電容傳感器的結(jié)構(gòu)對(duì)其等效電路進(jìn)行分析；掌握影響電容傳感器精度的因素，并能針對(duì)性的提出改進(jìn)措施；了解電容傳感器在工程中的應(yīng)用。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)影響電容傳感器精度的因素及其改進(jìn)方法解決方法從電容器原理結(jié)構(gòu)、公式出發(fā)，介紹邊緣效應(yīng)、寄生電容預(yù)計(jì)溫度對(duì)精度的影響，并舉例類比引導(dǎo)改進(jìn)措施。難點(diǎn)電容式傳感器的測(cè)量電路解決方法復(fù)習(xí)電路、數(shù)模電相關(guān)知識(shí)，對(duì)測(cè)量電路進(jìn)行分析課程思政思政元素事物之間廣泛聯(lián)系融入方法電容傳感器的集中測(cè)量電路中，可以將電容量變化轉(zhuǎn)化為電壓幅值、頻率、低相位等參數(shù)的變化，揭示了書物件存在廣泛聯(lián)系，電路設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合已學(xué)過的課程，融會(huì)貫通。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)電容式傳感器工作原理、各類電容傳感器的輸出特性以及電容傳感器等效電路。（2）通過復(fù)習(xí)等效電路，引出將電容量變化轉(zhuǎn)換成電量變化，從而引出新課內(nèi)容—測(cè)量電路。（二）講授新課：進(jìn)程4：電容式傳感器的測(cè)量電路講解：由電容傳感器等效電路，引導(dǎo)學(xué)生思考引出將電容量變化轉(zhuǎn)換成電量變化，引出5種測(cè)量電路：交流電橋(調(diào)幅電路）、運(yùn)算放大器式電路、調(diào)頻電路、差動(dòng)脈寬調(diào)制電路、阻抗電橋電路。通過對(duì)測(cè)量電路進(jìn)行分析與計(jì)算，推導(dǎo)出各電路的輸出特性，并總結(jié)歸納各電路的特點(diǎn)。提問：通過簡(jiǎn)要回顧電容傳感器的等效電路，引導(dǎo)學(xué)生回顧數(shù)模點(diǎn)相關(guān)知識(shí)，思考電容量變化能夠轉(zhuǎn)化為那些電量信號(hào)進(jìn)行測(cè)量？分析：按照電路中電流流向，對(duì)各個(gè)測(cè)量電路的等效電路進(jìn)行分析，并推導(dǎo)測(cè)量電路的輸出特性，分析各電路的特點(diǎn)，總結(jié)為表格方便同學(xué)記憶掌握。進(jìn)程5：傳感器精度的影響因素與改進(jìn)措施講解：由電容傳感器的結(jié)構(gòu)與原理出發(fā)，介紹邊緣效應(yīng)對(duì)傳感器精度的影響，引出等位環(huán)改進(jìn)結(jié)構(gòu)；由電容傳感器的等效電路與測(cè)量電路的特性出發(fā)，介紹寄生電容對(duì)傳感器精度的影響，類比應(yīng)變片引出集成法、驅(qū)動(dòng)電纜法以及整體屏蔽法等改進(jìn)措施；最后介紹溫度對(duì)電容傳感器的影響。進(jìn)程6：電容傳感器的應(yīng)用講解：聯(lián)系已學(xué)過的應(yīng)變傳感器，“通過利用不同的彈性元件與傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以測(cè)量不同的物理量”，引入典型的電容傳感器應(yīng)用，著重講解電容式壓力傳感器、電容式加速度傳感器、電容式荷重傳感器等典型傳感器應(yīng)用案例。補(bǔ)充講解電容式指紋傳感器、集成電容式加速度傳感器，介紹電容式傳感器的新發(fā)展。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)電容傳感器的四種測(cè)量電路分析方法；影響電容傳感器精度的因素與改進(jìn)措施。（四）布置隨堂作業(yè)差動(dòng)式電容傳感器交流電橋電路分析例題。10分鐘35分鐘20分鐘15分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置有一變間隙式差動(dòng)電容傳感器，選用變壓器交流電橋作測(cè)量電路。差動(dòng)電容器參數(shù)：r=12mm；d1=d2=d0=0.6mm；空氣介質(zhì)，即ε=ε0=8.85×10-12F/m。測(cè)量電路參數(shù)：u=3sinωt(V)。試求（1）傳感器初始電容；（2）當(dāng)動(dòng)極板上輸入位移(向上位移)△x=0.05mm時(shí)，電橋輸出端電壓Usc?教學(xué)反思本次課堂采用逐步深入的教學(xué)方法，由傳感器等效電路引導(dǎo)式啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)量電路，進(jìn)一步從傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、電路分析出發(fā)，講解影響傳感器精度的因素與相應(yīng)措施，信息量適中，推導(dǎo)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，通過深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握，不足之處是缺乏配套的動(dòng)態(tài)演示。

第八節(jié)：電感式傳感器（一）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第5章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)掌握電感式傳感器的基本工作原理與等效電路，能夠?qū)ψ冮g隙式、變面積式、螺線管式三種結(jié)構(gòu)的電感傳感器進(jìn)行分析，能夠根據(jù)電路結(jié)構(gòu)對(duì)傳感器測(cè)量電路輸出特性進(jìn)行計(jì)算。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)電感傳感器的工作原理和等效電路解決方法通過變壓器接觸器線圈的演示動(dòng)畫引導(dǎo)學(xué)生分析電感變化現(xiàn)象，進(jìn)一步分析電感傳感器的工作原理—電磁感應(yīng)現(xiàn)象，類比觸器線圈結(jié)構(gòu)介紹等效電路。難點(diǎn)電感式傳感器的測(cè)量電路解決方法復(fù)習(xí)電路、數(shù)模電相關(guān)知識(shí)，對(duì)測(cè)量電路進(jìn)行分析課程思政思政元素科研品質(zhì)融入方法結(jié)合自己所做項(xiàng)目經(jīng)歷，說明如何通過不斷鉆研，不斷解決實(shí)際問題中，去提升自身科研水平，鍛煉科研品質(zhì)。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)電容傳感器的四種測(cè)量電路分析方法；影響電容傳感器精度的因素與改進(jìn)措施。（2）通過變壓器接觸器線圈的演示動(dòng)畫引導(dǎo)學(xué)生分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象，引入新課內(nèi)容。（二）講授新課：進(jìn)程1：電感傳感器的工作原理和等效電路講解：通過變壓器接觸器線圈的演示動(dòng)畫引導(dǎo)學(xué)生分析電感變化現(xiàn)象，進(jìn)一步分析電感傳感器的工作原理—電磁感應(yīng)現(xiàn)象，通過電磁感應(yīng)方式不同介紹自感式、互感式與電渦流式電感傳感器分類。類比觸器線圈結(jié)構(gòu)介紹電感傳感器結(jié)構(gòu)，并分析自感式傳感器的原理與等效電路。由公式出發(fā)分析影響電感量變化的因素，引出并介紹變間隙式、變面積式、螺線管式自感傳感器。分析：類比觸器線圈結(jié)構(gòu)介紹電感傳感器結(jié)構(gòu)，板書推導(dǎo)電感量變化公式，并由于公式不同結(jié)構(gòu)傳感器原理。分析傳感器等效電路，推導(dǎo)其輸出特性與有效靈敏度。進(jìn)程2：電感式傳感器的結(jié)構(gòu)類型及特性講解：由不同傳感器的結(jié)構(gòu)出發(fā)，講解變間隙式、變面積式和螺線管式三類自感式傳感器的輸出特性與靈敏度，并根據(jù)公式分析傳感器的線性度、測(cè)量范圍、靈敏度等特性，引出差動(dòng)結(jié)構(gòu)可以有效提高靈敏度與線性度。并對(duì)不同結(jié)構(gòu)傳感器的差動(dòng)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行介紹與分析。分析：板書推導(dǎo)不同結(jié)構(gòu)傳感器的輸出與靈敏度公式。根據(jù)公式對(duì)傳感器特性進(jìn)行分析。進(jìn)程3：電感式傳感器的測(cè)量電路講解：類比應(yīng)變片與電容傳感器的電橋測(cè)量電路講解電阻平衡臂電橋，分析該電橋電路輸出特性。類比變壓器原理講解變壓器式電橋電路，對(duì)比電阻平衡臂電橋與變壓器式電橋，方便同學(xué)記憶。分析：板書推導(dǎo)兩種橋電路的輸出特性與靈敏度公式。聯(lián)系差動(dòng)式傳感器的結(jié)構(gòu)，說明差動(dòng)式電橋電路的連接方式與分析方法。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)電感傳感器的工作原理和等效電路、電感式傳感器的結(jié)構(gòu)類型及特性、電感式傳感器的測(cè)量電路。（四）布置隨堂作業(yè)差動(dòng)式螺線管電感傳感器變壓器式電橋電路分析例題。10分鐘35分鐘20分鐘15分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置有一只差動(dòng)電感位移傳感器，已知電源電Usr=4V，f=400Hz，傳感器線圈銅電阻與電感量分別為R=40Ω，L=30mH，用兩只匹配電阻設(shè)計(jì)成四臂等阻抗電橋，試求：(1)匹配電阻R3和R4的值；(2)當(dāng)△Z=10時(shí)，分別接成單臂和差動(dòng)電橋后的輸出電壓值；教學(xué)反思本次課堂類比示例的教學(xué)方法，通過變壓器接觸器線圈的演示動(dòng)畫引導(dǎo)學(xué)生分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象，類比觸器線圈結(jié)構(gòu)介紹等效電路。進(jìn)一步講解不同結(jié)構(gòu)傳感器與等效電路分析，在之前章節(jié)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，信息量適中，推導(dǎo)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，通過深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握。

第九節(jié)：電感式傳感器（二）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第5章第2節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)掌握差動(dòng)變壓器式電感傳感器的工作原理與分析過程，能夠分辨出差動(dòng)自感式傳感器與差動(dòng)變壓器式電感傳感器的區(qū)別；掌握電渦流式傳感器的工作原理與特點(diǎn)。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)差動(dòng)變壓器式電感傳感器的原理與分析過程，以及與差動(dòng)結(jié)構(gòu)的自感式傳感器之間區(qū)別與聯(lián)系。解決方法從原理與結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)介紹關(guān)鍵字：“互感”與“自感”、線圈“反向串聯(lián)”難點(diǎn)無解決方法無課程思政思政元素歸納總結(jié)方法融入方法通過比較不同結(jié)構(gòu)類型的自感式傳感器、差動(dòng)變壓器式電感傳感器、電渦流傳感器之間的一同，說明歸納總結(jié)在學(xué)習(xí)生活的重要性。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)電感傳感器的工作原理和等效電路、電感式傳感器的結(jié)構(gòu)類型與特性以及電感式傳感器的測(cè)量電路。（2）通過變壓器線圈互感原理，引出新課內(nèi)容差動(dòng)變壓器式電感傳感器。（二）講授新課：進(jìn)程4：差動(dòng)變壓器式電感傳感器工作原理講解：通過變壓器原理，引出差動(dòng)變壓器式電感傳感器工作原理：線圈互感現(xiàn)象。通過類比自感式傳感器三種結(jié)構(gòu)講解三種結(jié)構(gòu)的變壓器式電感傳感器及其分析過程。強(qiáng)調(diào)：與差動(dòng)結(jié)構(gòu)自感式傳感器的區(qū)別在于：“互感”以及線圈的“反向串聯(lián)”。進(jìn)程5：差動(dòng)變壓器式電感傳感器的特性講解：通過結(jié)合差動(dòng)變壓器式電感傳感器的結(jié)構(gòu)與原理電路，講解傳感器電感變化時(shí)的輸出特性與靈敏度，通過公式說明傳感器線性讀優(yōu)異、通過匝數(shù)比及電源電壓可以提高靈敏度。分析：推導(dǎo)差動(dòng)變壓器式傳感器的輸出與靈敏度公式，由公式分析傳感器特性。進(jìn)程6：電渦流式傳感器的工作原理及特性講解：由電渦流傳感器與前兩種電感傳感器的區(qū)別出發(fā)（主動(dòng)測(cè)量），講解電渦流傳感器的測(cè)量原理與過程，通過公式分析其測(cè)量特點(diǎn)。進(jìn)程7：電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)講解：類比自感式傳感器三種結(jié)構(gòu)講解三種結(jié)構(gòu)的變壓器式電感傳感器及其分析過程，補(bǔ)充介紹低頻透射式結(jié)構(gòu)，講解其在厚度測(cè)量上的應(yīng)用。進(jìn)程8：影響渦流傳感器靈敏度的因素講解：從被測(cè)物體的材料、幾何尺寸以及傳感器本身的材料尺寸出發(fā)，講解對(duì)靈敏度的影響。分析：由畢奧—沙伐—拉普拉斯定律出發(fā)進(jìn)行推導(dǎo)分析。進(jìn)程9：電感式傳感器的應(yīng)用講解：自感式、互感式傳感器兩者的工作原理雖不相同，但在應(yīng)用領(lǐng)域方面具有共同性，舉例講解電感傳感器在測(cè)量位移、壓力、力、振動(dòng)、加速度等物理量上的應(yīng)用。提問：還能想到哪些具體應(yīng)用？（掃雷、停車場(chǎng)與十字路口車輛檢測(cè)等）（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)差動(dòng)變壓器式電感傳感器工作原理與特性、電渦流式傳感器的工作原理及特性、影響渦流傳感器靈敏度的因素。（四）布置隨堂作業(yè)從原理與結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，比較差動(dòng)變壓器式電感傳感器差動(dòng)結(jié)構(gòu)的自感式傳感器。10分鐘15分鐘15分鐘10分鐘10分鐘10分鐘10分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置無教學(xué)反思本次課堂類比示例的教學(xué)方法，由變壓器線圈互感原理出發(fā)，對(duì)差動(dòng)變壓器式電感傳感器原理、結(jié)構(gòu)、等效電路與測(cè)量電路進(jìn)行講解，進(jìn)一步講解了電渦流傳感器原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，雖然傳感器結(jié)構(gòu)類型較多，信息量較大，但在學(xué)習(xí)自感式傳感器的基礎(chǔ)上，同學(xué)們能夠較好的理解與掌握。

第十節(jié)：壓電式傳感器授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第6章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)掌握壓電效應(yīng)及其物理學(xué)解釋，了解兩種壓電材料的特性與區(qū)別，能夠根據(jù)壓電傳感器的等效電路分析傳感器的輸出特性。能夠分析典型的壓點(diǎn)加速度與壓力傳感器輸出特性。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)壓點(diǎn)傳感器的基本原理——壓電效應(yīng)。解決方法通過動(dòng)畫演示正、逆壓點(diǎn)效應(yīng)的現(xiàn)象，使同學(xué)有一個(gè)直觀的理解與感受。難點(diǎn)兩種壓電材料的原理特性與區(qū)別。解決方法引入材料的微觀特性，從晶體結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)對(duì)比分析兩種壓電材料。課程思政思政元素吃苦耐勞、艱苦奮斗的工作作風(fēng)融入方法通過自身設(shè)計(jì)壓電式?jīng)_擊波傳感器的親身體驗(yàn)，說明吃苦耐勞、艱苦奮斗科研作風(fēng)的重要性教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)差動(dòng)變壓器式電感傳感器工作原理與特性、電渦流式傳感器的工作原理及特性、影響渦流傳感器靈敏度的因素。（2）通過壓電式傳感器的發(fā)展歷史與應(yīng)用實(shí)例介紹，引出新課內(nèi)容。（二）講授新課：進(jìn)程1：壓電效應(yīng)與壓電材料講解：通過動(dòng)畫演示正、逆壓點(diǎn)效應(yīng)的現(xiàn)象，講解壓電效應(yīng)的正、逆過程，使同學(xué)有一個(gè)直觀的理解與感受；講解石英晶體與壓電陶瓷兩種壓電材料，有材料的結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)比兩種坐標(biāo)軸定義，電荷輸出關(guān)系，受力方向性等特性的差異。在微觀下對(duì)石英晶體單元受力分析，介紹壓電效應(yīng)的物理解釋強(qiáng)調(diào)：注意對(duì)比區(qū)分記憶兩種壓電材料坐標(biāo)定義與電荷公式中系數(shù)角標(biāo)含義。進(jìn)程2：壓電元件的等效電路與測(cè)量電路講解：壓電傳感器也可以等效為一個(gè)與電容相串聯(lián)的電壓源。壓電傳感器可以等效為一個(gè)電荷源與一個(gè)電容并聯(lián)。通過對(duì)等效電路分析，壓電晶體不適合于靜態(tài)測(cè)量。從兩種等效電路出發(fā)，講解相應(yīng)的兩種放大器測(cè)量電路，對(duì)電路進(jìn)行簡(jiǎn)化分析與公式推導(dǎo)，分析測(cè)量電路的頻率特性。分析：板書推導(dǎo)兩種測(cè)量電路的輸出特性與靈敏度公式。進(jìn)程3：壓電加速度傳感器講解：對(duì)加速度傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，結(jié)合壓點(diǎn)元件電荷公式推導(dǎo)傳感器電荷與電壓靈敏度公式；對(duì)傳感器系統(tǒng)建立微分方程，推導(dǎo)其頻率響應(yīng)特性，根據(jù)其頻響總結(jié)傳感器特點(diǎn)。進(jìn)程4：壓電壓力傳感器講解：結(jié)合膜片彈性元件講解壓力傳感器結(jié)構(gòu)，由電荷公式推導(dǎo)傳感器電荷與電壓靈敏度公式；講解傳感器的幾種典型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與安裝結(jié)構(gòu)。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)壓電效應(yīng)、壓電元件的結(jié)構(gòu)與特性、壓電元件的等效電路與測(cè)量電路。（四）布置隨堂作業(yè)壓電式傳感器為何不能測(cè)量靜態(tài)信號(hào)？10分鐘20分鐘20分鐘15分鐘15分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置某壓電晶體的電容為1000pF，kq=2.5C/cm，電纜電容CC=3000pF，示波器的輸入阻抗為1MΩ和并聯(lián)電容為50pF，求：(1)壓電晶體的電壓靈敏度足Ku；(2)測(cè)量系統(tǒng)的高頻響應(yīng)；教學(xué)反思本次課堂采用逐步深入的教學(xué)方法，講解壓點(diǎn)效應(yīng)與壓電材料，隨后對(duì)壓點(diǎn)元件的等效電路與測(cè)量電路進(jìn)行分析，最后介紹兩種典型傳感器應(yīng)用，信息量適中，推導(dǎo)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，通過深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握，不足之處是缺乏配套的動(dòng)態(tài)演示。

第十一節(jié)：壓阻式傳感器授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第7章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)掌握壓阻式傳感器的工作原理，能夠分析典型的壓阻式力傳感器與加速度傳感器輸出特性，能夠根據(jù)需求選擇合適測(cè)測(cè)量電路。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)壓阻式傳感器的測(cè)量電路解決方法在應(yīng)變片測(cè)量電橋電路的基礎(chǔ)上，對(duì)比恒壓源與恒流源供電的區(qū)別。難點(diǎn)無解決方法無課程思政思政元素?zé)o融入方法無教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)壓電效應(yīng)、壓電元件的結(jié)構(gòu)與特性、壓電元件的等效電路與測(cè)量電路。（2）通過回顧電阻式應(yīng)變傳感器，引出壓阻式傳感器，并分析其異同點(diǎn)。（二）講授新課：進(jìn)程1：壓阻式傳感器的工作原理講解：通過回顧電阻式應(yīng)變傳感器，引出壓阻式傳感器屬于半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器并講解壓阻效應(yīng)。介紹晶向的表示方法與不同方向的壓阻系數(shù)。結(jié)合圖表講解影響壓阻系數(shù)的主要因素進(jìn)程2：壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)講解：結(jié)合膜片彈性元件與電阻擴(kuò)散工藝介紹擴(kuò)散電阻橋結(jié)構(gòu)，利用膜片彈性元件的力學(xué)分析與壓阻效應(yīng)公式，講解兩種常用的壓阻式壓力傳感器的設(shè)計(jì)方法。結(jié)合懸臂梁彈性元件結(jié)構(gòu)，介紹壓阻式加速度傳感器，并結(jié)合懸臂梁受力分析，分析傳感器的固有頻率等特性用以指導(dǎo)設(shè)計(jì)。進(jìn)程3：測(cè)量電路及補(bǔ)償措施講解：回顧金屬應(yīng)變片測(cè)量電橋電路，在此基礎(chǔ)上分析恒壓源與恒流源供電時(shí)測(cè)量電路的輸出特性差異，對(duì)比兩種電路的優(yōu)缺點(diǎn)與使用要求。講解擴(kuò)散工藝中溫度誤差的產(chǎn)生原因，并介紹針對(duì)性的溫度補(bǔ)償措施。進(jìn)程4：壓阻式傳感器的應(yīng)用講解：從醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、軍工領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域等多方面舉例，介紹壓阻式傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景與實(shí)例。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)壓阻式傳感器的工作原理、壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、測(cè)量電路與補(bǔ)償措施。（四）布置隨堂作業(yè)簡(jiǎn)述平膜片壓阻式壓力傳感器的設(shè)計(jì)方法及步驟。10分鐘15分鐘20分鐘20分鐘15分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置無教學(xué)反思本次課堂采用循序漸進(jìn)的教學(xué)方法，首先回顧電阻應(yīng)變式傳感器，并引入由壓阻式傳感器的原理，介紹了壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、測(cè)量電路與補(bǔ)償措施，并舉例說明其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。在前序章節(jié)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，能夠較好的理解和掌握。

第十二節(jié)：熱電式傳感器授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第8章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)掌握熱電偶的工作原理與基本定律，能夠利用基本定律進(jìn)行溫度計(jì)算與分析；了解常用的熱電阻及其計(jì)算公式；掌握熱敏電阻的導(dǎo)電機(jī)理，能夠分析其電阻與溫度關(guān)系。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)熱電偶的基本定律解決方法通過熱電偶的接觸電勢(shì)與溫差電勢(shì)推導(dǎo)證明熱電偶基本定律。難點(diǎn)無解決方法無課程思政思政元素科研精神融入方法通過新測(cè)溫傳感器的發(fā)明，說明科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，刻苦鉆研，撐起科技強(qiáng)國的重?fù)?dān)。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)壓阻式傳感器的工作原理、壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路與補(bǔ)償措施。（2）通過測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展歷程、溫度參數(shù)對(duì)各類系統(tǒng)的影響與意義引出新課內(nèi)容。（二）講授新課：進(jìn)程1：熱電偶的工作原理與基本定律講解：通過測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展歷程、溫度參數(shù)對(duì)各類系統(tǒng)的影響與意義引出熱電式傳感器；首先補(bǔ)充開爾文溫標(biāo)系統(tǒng)，并介紹傳感器分類，引入熱電偶。講解熱電偶原理，通過溫差熱電勢(shì)與接觸熱電勢(shì)推導(dǎo)熱電偶的電勢(shì)公式；講解熱電偶4個(gè)基本定律與意義。分析：板書推導(dǎo)對(duì)熱電偶電勢(shì)表達(dá)式的以及基本定律的證明過程，講解基本定律在測(cè)量過程中的應(yīng)用。著重強(qiáng)調(diào)：在分析熱電偶時(shí)，要注意方向問題，按照順時(shí)針或逆時(shí)針同一方向列方程。進(jìn)程2：常用的熱電阻及其測(cè)量計(jì)算方法講解：由白熾燈冷態(tài)與熱態(tài)電阻不同的例子引入熱電阻的概念，講解暢通的熱電阻——鉑熱電阻以及銅熱電阻，歸納金屬熱電阻的電阻溫度表達(dá)式，介紹分度表的概念與使用；補(bǔ)充介紹其他熱電阻；最后講解三線、四線電橋應(yīng)用于消除導(dǎo)線的溫度誤差。進(jìn)程3：熱敏電阻的導(dǎo)電機(jī)理與特性講解：通過對(duì)比熱電阻、熱偶電阻的測(cè)量精度與范圍，引出半導(dǎo)體熱敏電阻，并介紹其的主要優(yōu)缺點(diǎn)。講解熱敏電阻的基本參數(shù)以及輸出特性；結(jié)合前序章節(jié)的溫度補(bǔ)償電路講解熱敏電阻的串、并聯(lián)補(bǔ)償電路。進(jìn)程4：新型溫度傳感器講解：回顧壓電傳感器，引出壓電晶體的熱釋電效用，講解熱釋電型溫度傳感器的基本原理與使用特點(diǎn)；聯(lián)系課程設(shè)計(jì)所使用溫度傳感器，舉例說明板代替集成溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理以及組成。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)熱電偶的基本定律、熱電阻及其測(cè)量計(jì)算方法、熱敏電阻的導(dǎo)電機(jī)理與特性。（四）布置隨堂作業(yè)簡(jiǎn)述熱電偶4個(gè)基本定律的內(nèi)容以及含義。10分鐘35分鐘15分鐘10分鐘10分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置已知銅熱電阻—Cul00的百度電阻比W(100)=R100/R0=1.42，當(dāng)用此熱電阻測(cè)量50℃溫度時(shí)，其電阻值為多少?若測(cè)溫時(shí)的電阻值為92Ω，則被測(cè)溫度是多少?教學(xué)反思本次課堂采用逐步深入的教學(xué)方法，首先回顧了測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展，引入了熱點(diǎn)式溫度傳感器；講解了熱電偶的原理與基本定律，著重介紹了基本定律的使用分析；隨后介紹了熱電阻與熱敏電阻的相關(guān)內(nèi)容。信息量適中，推導(dǎo)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，通過深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握。

第十三節(jié)：光電式傳感器（一）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第9章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)掌握光電傳感器的基本原理——光電效應(yīng)；能夠依據(jù)所使用的光電效應(yīng)分析不同光電元件的輸出特性；了解光電傳感器的類型與分析計(jì)算方法。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)內(nèi)光電效應(yīng)、外光電效應(yīng)的分析方法。解決方法回顧大學(xué)物理光學(xué)內(nèi)容與模電PN結(jié)相關(guān)內(nèi)容，從微觀角度對(duì)光電效應(yīng)進(jìn)行分析講解。難點(diǎn)不同光電元件的輸出特性與對(duì)比分析。解決方法通過分析特性曲線，對(duì)不同光電元件的特性進(jìn)行對(duì)比分析并總結(jié)歸納為圖表。課程思政思政元素科技人才融入方法近年來光學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，光傳感器逐步替代傳統(tǒng)電信號(hào)傳感器，引出科技是第一生產(chǎn)力，人才是第一資源，創(chuàng)新是第一動(dòng)力，鼓勵(lì)學(xué)生勇于創(chuàng)新。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)熱電偶的基本定律、熱電阻及其測(cè)量計(jì)算方法、熱敏電阻的導(dǎo)電機(jī)理與特性。（2）由光的波粒二象性現(xiàn)象出發(fā)，引入新課內(nèi)容——光電式傳感器，并根據(jù)測(cè)量光路簡(jiǎn)要介紹傳感器的分類。（二）講授新課：進(jìn)程1：光電式傳感器的工作原理及組成講解：由光的波粒二象性現(xiàn)象出發(fā)，引入新課內(nèi)容——光電式傳感器，并根據(jù)測(cè)量光路簡(jiǎn)要介紹傳感器的分類。通過愛因斯坦的光子假設(shè)講解外光電效應(yīng)，隨后引出內(nèi)光電效應(yīng)及其分類——光導(dǎo)效應(yīng)與光生伏特效應(yīng)。簡(jiǎn)單介紹根據(jù)不同光電效應(yīng)所設(shè)計(jì)的光電元件。分析：根據(jù)光子假說對(duì)到外光電效應(yīng)的電子動(dòng)能方程，引出表面逸出功與紅限頻率的概念。著重強(qiáng)調(diào)：能否激發(fā)光電子取決于光的頻率，與入射光強(qiáng)無關(guān)；光電流與光強(qiáng)之間成正比。進(jìn)程2：光電管與光電倍增管講解：從光電光的結(jié)構(gòu)出發(fā)，講解光電管的原理、組成、等效電路，講解光電管的主要特性；從結(jié)構(gòu)差異出發(fā)介紹光電倍增管與光電管的區(qū)別與聯(lián)系，講解光電倍增管的主要特性與應(yīng)用進(jìn)程3：光敏電阻講解：從光導(dǎo)效應(yīng)出發(fā)揭示光敏電阻的基本原理，回顧模電內(nèi)容PN結(jié)結(jié)構(gòu)，講解光敏電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)，類比紅限頻率引出禁帶寬度概念；隨后介紹光敏電阻的主要特性。進(jìn)程4：光敏二極管與光敏三極管講解：由PN結(jié)結(jié)構(gòu)與原理分析光敏二極管與三極管的工作原理，并介紹他們之間的主要區(qū)別與特點(diǎn)；隨后介紹光敏二極管與三極管的主要特性。著重強(qiáng)調(diào)：光敏二極管與三極管在電路中的連接方式，二極管反向工作，三極管基極不接引線。進(jìn)程5：光電池講解：光電池實(shí)質(zhì)上是電壓源，可以看做是大面積的PN結(jié)，是有源元件。通過硅光電池與硒光電池的結(jié)構(gòu)例子講解光電池的基本原理；隨后總結(jié)光電池的追要特性。進(jìn)程6：光電式傳感器的應(yīng)用講解：通過測(cè)量中光路的不同介紹光電傳感器的幾種分類，隨后通過舉例介紹光電傳感器的應(yīng)用。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)光電式傳感器的工作原理及組成、外光電效應(yīng)的光電元件、內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件。（四）布置隨堂作業(yè)對(duì)比光敏二極管與光敏三極管優(yōu)缺點(diǎn)以及適用場(chǎng)合。10分鐘20分鐘10分鐘10分鐘10分鐘10分鐘10分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置利用光敏器件制成的產(chǎn)品計(jì)數(shù)器，具有非接觸、安全可靠的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的產(chǎn)品計(jì)數(shù)，如機(jī)械零件加工、輸送線產(chǎn)品、汽水、瓶裝酒類等。還可以用來統(tǒng)計(jì)出入口入員的流動(dòng)情況。試?yán)霉怆妭鞲衅髟O(shè)計(jì)一產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)，簡(jiǎn)述系統(tǒng)工作原理。教學(xué)反思本次課堂采用逐步深入的教學(xué)方法，由光電效應(yīng)出發(fā)，介紹了光電效應(yīng)以及光電元件的分類，隨后詳細(xì)介紹了每種光電元件的工作原理與主要特性，并對(duì)其進(jìn)行了歸納總結(jié)。傳感器種類較多，知識(shí)點(diǎn)較為細(xì)碎，但課程內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)，通過對(duì)比分析與歸納總結(jié)學(xué)生基本能夠理解和掌握。

第十四節(jié)：光電式傳感器（二）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第9章第2節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)掌握CCD圖像傳感器基本原理，能夠分析其工作流程，了解CCD圖像傳感器的特性參數(shù)；掌握光纖的原理與結(jié)構(gòu)，了解光纖的主要特性參數(shù)，能夠?qū)饫w傳感器進(jìn)行分類。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)光纖傳感器的原理與分類。解決方法由光的折射規(guī)律出發(fā)即將屆光纖原理，通過光路中光纖的作用及示例講解光纖傳感器的分類難點(diǎn)CCD圖像傳感器的原理與工作流程。解決方法通過動(dòng)態(tài)圖來講解CCD工作流程。課程思政思政元素?zé)o融入方法無教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對(duì)學(xué)生并觀察學(xué)生的面部表情，盡量做到邊板書邊講解，盡量做到語言簡(jiǎn)練、不失幽默，營造課堂氛圍。（一）引入新課：（1）通過提問，復(fù)習(xí)光電式傳感器的工作原理及組成、外光電效應(yīng)的光電元件、內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件。（2）由生活數(shù)碼相機(jī)、光纖網(wǎng)絡(luò)引入新課內(nèi)容，CCD圖像傳感器與光纖傳感器。（二）講授新課：進(jìn)程7：CCD圖像傳感器的基本原理與工作流程講解：以數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展歷程，引入CCD圖像傳感器的內(nèi)容，講解CCD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，引入MOS電容的基本結(jié)構(gòu)功能，講解電荷注入與存儲(chǔ)過程，引入電荷包與勢(shì)阱的概念。通過勢(shì)阱中電荷包的轉(zhuǎn)移，講解CCD電荷轉(zhuǎn)移過程，結(jié)合CCD檢出電路介紹CCD的檢測(cè)過程（輸出方式）。分析：結(jié)合CCD基本結(jié)構(gòu)，分析在時(shí)鐘脈沖信號(hào)的控制下電荷包的轉(zhuǎn)移過程。進(jìn)程8：CCD圖像傳感器的結(jié)構(gòu)與特性參數(shù)講解：從陷陣、面陣CCD傳感器的結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)比介紹陷陣、面陣信號(hào)采集與存儲(chǔ)過程，對(duì)比分析不同結(jié)構(gòu)傳感器的應(yīng)用。講解CCD圖像傳感器的主要熱證參數(shù)。進(jìn)程9：光纖的結(jié)構(gòu)原理與主要參數(shù)講解：由光纖傳感器在生命科學(xué)、電力行業(yè)的應(yīng)用出發(fā)引出光纖傳感器，強(qiáng)調(diào)光纖傳感器的重要特點(diǎn)——不受電磁干擾。結(jié)合光纖結(jié)構(gòu)與光的折射規(guī)律，講解光纖的導(dǎo)光原理，在此基礎(chǔ)上講解光纖的主要參數(shù)。進(jìn)程10：光纖傳感器的原理與分類講解：由光波的物理公式出發(fā)，介紹光信號(hào)的調(diào)制方法，通過舉例說明不同調(diào)制的原理；通過光纖在傳感器中的作用，引出光纖傳感器的分類，強(qiáng)調(diào)“感光”與“傳光”關(guān)鍵字。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)CCD圖像傳感器的基本原理與特性參數(shù)、光纖的結(jié)構(gòu)原理與主要參數(shù)、光纖傳感器的原理與分類。（四）布置隨堂作業(yè)簡(jiǎn)述CCD圖像傳感器的基本工作流程。10分鐘30分鐘15分鐘15分鐘10分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置無教學(xué)反思本次課堂采用示例引入的教學(xué)方法，由生活數(shù)碼相機(jī)、光纖網(wǎng)絡(luò)引入CCD圖像傳感器與光纖傳感器；首先從CCD的結(jié)構(gòu)與原理出發(fā)，介紹了電荷注入、電荷存儲(chǔ)、電荷轉(zhuǎn)移以及檢出的工作流程；從光纖的結(jié)構(gòu)原理、光信號(hào)的調(diào)制、光纖在傳感器中的作用等方面講解了光纖傳感器，內(nèi)容較為零散，但通過深入交流學(xué)生基本能夠理解和掌握。

第十五節(jié)：磁傳感器（一）授課對(duì)象傳感器原理與應(yīng)用課程類型專業(yè)課所用教材教材名稱：傳感器原理與應(yīng)用[M]作者：孟立凡出版社：電子工業(yè)出版社時(shí)間：2020，12.參考書目1、李克杰等編著，《現(xiàn)代傳感技術(shù)》，電子工業(yè)出版社，2005。2、袁希光主編，《傳感器技術(shù)手冊(cè)》，國防工業(yè)出版社，1985。授課章節(jié)第10章第1節(jié)課授課時(shí)數(shù)2教學(xué)輔助工具投影儀、板書等教學(xué)目標(biāo)掌握霍爾傳感器的基本原理，了解霍爾器件的基本特性參數(shù)，能夠根據(jù)霍爾傳感器的測(cè)量電路分析其輸出特性。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)霍爾傳感器的基本原理——霍爾效應(yīng)。解決方法通過磁傳感器的發(fā)展進(jìn)程引入霍爾效應(yīng)，并利用動(dòng)態(tài)圖的形式講解霍爾效應(yīng)。難點(diǎn)霍爾傳感器的測(cè)量電路與輸出特性。解決方法根據(jù)傳感器測(cè)量電路板書推導(dǎo)霍爾傳感器的輸出特性公式與靈敏度公式。課程思政思政元素勤于思考、善于