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：年月第八節(jié)：電感式傳感器（一）授課對象傳感器原理與應(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》，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)對傳感器測量電路輸出特性進(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)電感式傳感器的測量電路解決方法復(fù)習(xí)電路、數(shù)模電相關(guān)知識，對測量電路進(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)公式對傳感器特性進(jìn)行分析。進(jìn)程3：電感式傳感器的測量電路講解：類比應(yīng)變片與電容傳感器的電橋測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)過程相對簡單，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》，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)測量），講解電渦流傳感器的測量原理與過程，通過公式分析其測量特點(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、停車場與十字路口車輛檢測等）（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)，對差動(dòng)變壓器式電感傳感器原理、結(jié)構(gòu)、等效電路與測量電路進(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》，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)。通過對等效電路分析，壓電晶體不適合于靜態(tài)測量。從兩種等效電路出發(fā)，講解相應(yīng)的兩種放大器測量電路，對電路進(jìn)行簡化分析與公式推導(dǎo)，分析測量電路的頻率特性。分析：板書推導(dǎo)兩種測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量電路。（四）布置隨堂作業(yè)壓電式傳感器為何不能測量靜態(tài)信號？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，隨后對壓點(diǎn)元件的等效電路與測量電路進(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)過程相對簡單，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》，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)需求選擇合適測測量電路。重難點(diǎn)分析重點(diǎn)壓阻式傳感器的測量電路解決方法在應(yīng)變片測量電橋電路的基礎(chǔ)上，對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：測量電路及補(bǔ)償措施講解：回顧金屬應(yīng)變片測量電橋電路，在此基礎(chǔ)上分析恒壓源與恒流源供電時(shí)測量電路的輸出特性差異，對比兩種電路的優(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)、測量電路與補(bǔ)償措施。（四）布置隨堂作業(yè)簡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》，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與溫差電勢推導(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)、測量電路與補(bǔ)償措施。（2）通過測溫技術(shù)的發(fā)展歷程、溫度參數(shù)對各類系統(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：通過測溫技術(shù)的發(fā)展歷程、溫度參數(shù)對各類系統(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，通過溫差熱電勢與接觸熱電勢推導(dǎo)熱電偶的電勢公式；講解熱電偶4個(gè)基本定律與意義。分析：板書推導(dǎo)對熱電偶電勢表達(dá)式的以及基本定律的證明過程，講解基本定律在測量過程中的應(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：通過對比熱電阻、熱偶電阻的測量精度與范圍，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)用此熱電阻測量50℃溫度時(shí)，其電阻值為多少?若測溫時(shí)的電阻值為92Ω，則被測溫度是多少?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)過程相對簡單，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》，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比分析。解決方法通過分析特性曲線，對不同光電元件的特性進(jìn)行對比分析并總結(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)測量光路簡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)測量光路簡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)對比光敏二極管與光敏三極管優(yōu)缺點(diǎn)以及適用場合。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，并對其進(jìn)行了歸納總結(jié)。傳感器種類較多，知識點(diǎn)較為細(xì)碎，但課程內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)，通過對比分析與歸納總結(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》，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，引入電荷包與勢阱的概念。通過勢阱中電荷包的轉(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)，對比介紹陷陣、面陣信號采集與存儲(chǔ)過程，對比分析不同結(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》，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)霍爾傳感器的測量電路與輸出特性。解決方法根據(jù)傳感器測量電路板書推導(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、善于發(fā)現(xiàn)融入方法由霍爾搖桿的例子出發(fā)，引出事務(wù)間存在廣泛聯(lián)系，在日常學(xué)習(xí)生活中要勤于思考、善于發(fā)現(xiàn)生活中的科研原理與示例。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容時(shí)間分配盡量做到面對學(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)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。（2）由磁傳感器的發(fā)展歷程出發(fā)，通過生活中常見的示例（磁開關(guān)、霍爾搖桿）引出新課內(nèi)容。（二）講授新課：進(jìn)程1：霍爾傳感器的基本原理講解：通過講解電磁測量的發(fā)展歷程，引出磁傳感器；由霍爾搖桿的例子引入霍爾傳感器，講解其最大特點(diǎn)是非接觸測量。通過動(dòng)態(tài)圖像的形式講解霍爾效應(yīng)的現(xiàn)象，通過磁場、電場中電子的受力分析推導(dǎo)霍爾效應(yīng)的公式。從公式出發(fā)講解霍爾傳感器的測量特點(diǎn)。分析：通過電子受力分析推導(dǎo)霍爾效應(yīng)公式，通過公式講解霍爾元件的輸出特性與優(yōu)缺點(diǎn)。進(jìn)程2：霍爾元件講解：介紹霍爾元件的材料與結(jié)構(gòu)，著重區(qū)分霍爾元件的四個(gè)電極。講解霍爾元件的特性參數(shù)。著重強(qiáng)調(diào)：產(chǎn)生不等位電勢的原因：電極不對稱、材料不均勻、電極接觸不良造成電流不均勻。進(jìn)程3：測量電路與誤差補(bǔ)償講解：由測量電路的電路結(jié)構(gòu)出發(fā)，推導(dǎo)測量電路得我輸入輸出公式，分析其線性與靈敏度。講解測量電路中誤差分析與補(bǔ)償方法，根據(jù)不等位電勢產(chǎn)生原因介紹補(bǔ)償措施；分析寄生直流電勢與感應(yīng)（零）電勢誤差并介紹補(bǔ)償措施；分析溫度誤差并講解典型的補(bǔ)償電路。進(jìn)程4：霍爾集成傳感器講解：介紹霍爾集成傳感器的分類與工作原理，通過集成傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析開關(guān)型與線性霍爾傳感器的特性及使用場景。分析：結(jié)合施密特觸發(fā)器介紹開關(guān)型霍爾傳感器的“回差”特性。進(jìn)程5：霍爾傳感器的應(yīng)用講解：通過霍爾高斯計(jì)、霍爾無刷電機(jī)、霍爾轉(zhuǎn)速表、霍爾開關(guān)以及霍爾電流表等幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例講解霍爾傳感器的應(yīng)用。（三）以師生互動(dòng)的形式進(jìn)行課堂小結(jié)霍爾傳感器的基本原理、霍爾元件、測量電路與誤差補(bǔ)償、霍爾集成傳感器。（四）布置隨堂作業(yè)簡述開關(guān)型霍爾傳感器“回差”特性的原理以及應(yīng)用優(yōu)勢。10分鐘20分鐘15分鐘20分鐘10分鐘5分鐘5分鐘5分鐘作業(yè)布置某霍爾元件l×b×d=10×3.5×1mm3，沿l方向通以電流I=1.0mA，在垂直于lb面方向加有均勻磁場B=0.3T，傳感器的靈敏度系數(shù)為22V/A·T，試求其輸出霍爾電勢及載流子濃度。教學(xué)反思本次課堂采用示例引入的教學(xué)方法，由霍爾搖桿引入霍爾傳感器相關(guān)內(nèi)