篇一：电阻应变式传感器教案
专业课教案 2010年全国职业培训 参评组别：
优秀教研成果评选活动参评教案
专业分类：机电类 课程名:传感器及应用
电阻应变式传感器
作者姓名： 吕 小 亚
单 位: 陕西省彬县职业教育中心
通讯地址: 彬县西大街34号
邮政编码: 713500
联系电话: 18717285091
课题 电阻应变式传感器
一、教学设计
1、教材地位和作用
《传感器及应用》开设在机电专业第二学年，本书内容安排采用总分的结构，第二章分别介绍各类传感器的原理及应用，第一节《电阻应变式传感器》正是其中最简单最典型的一类传感器。这一节课的作用就知识体系而言，是机械、电子、化学、光学等基础知识的综合运用；就教学策略而言，是让学生掌握一种学习模式：掌握原理——实验论证——拓展应用——创新提高，而这个模式是后续章节每一种传感器的整体教学思路。
2、学情分析
本课题的授课对象是08机电2、3班。班内相当一部分学生初中没毕业，逻辑能力抽象思维能力差，前面学习的专业知识并不扎实，学生心态也比较浮躁，好的方面的是，学生好奇心强，好动性强，经过实习生活阅历有所丰富，对专业以及将来的职业有了比较理性的认识，学习的主动性有所提高。
3、教学目标定位
知识目标：1、掌握应变效应及电阻应变片的结构
2、理解电阻应变式传感器的工作原理
能力目标：1、应用科学的实验方法验证理论的能力
2、知识的拓展与迁移能力
情感目标：通过本课题实践性学习，培养学生热爱专业尊重科学的情操。
4、教学重点与难点的确立
重点：应变效应
难点：测量转换电路（电桥）的分析
教学关键点：教师怎样引导学生从熟知的知识到未知的领域，并激发
兴趣，探索新知，将重难点知识渗透在各教学环节中。
5、教材内容处理： 原则——删繁就简，强化实践，弱化理论
本课题重在实验与实践，电桥部分删掉电路分析和公式推导，弱化教
学难点，应变片的种类、粘贴和温度补偿都采用设计问题课外自学的方式，不占用课堂时间。
6、教学策略：
基于以上的分析，为达到预期的教学目标，本课题采用“理论实践一
体化”的教学方法，这也是贯穿于本课题的主导方法，使学生的感性认识和理性认识相得益彰，使其在实践——认识——再实践的过程中更加牢固地掌握电阻应变式传感器。
（1）教法与学法：
（2）教学准备：多媒体实验室，传感器综合试验台，万用表、托盘、导线、
砝码若干。根据学生强弱搭配分若干组，每组推选一名组长。
二、教学过程
本课题计划用6个课时，分五个环节完成。
第一环节导入主题 （再现生活情境，逐步引入主题）
以秤的发展为例，对比杆秤和电子秤的原理，激发学生的好奇心，引
出本节课的主题：电阻应变式传感器。
第二环节探索新知
首先让学生在试验台上指出传感器的三个组成部分。
教师设问1：电子秤具体哪个元件将非电量转换为电量？
实验探索1：应变效应
教师设问2：电阻的应变可以直接指示被测量（质量）的变化吗？电桥起
到了什么作用？一般有哪些工作方式？
实验探索2：直流电桥的性能
第三环节 讨论总结
学生通过上边两个实验，分组讨论并总结电子秤的整体工作原理，教师经过总结，提炼出如下流程，使学生的新旧知识系统化、结构化。
第四环节 基础应用——简易电子秤（任务驱动法）
1、提出任务要求：根据上边两个小实验，以及对电子秤原理的整体认识，
利用现有实验室设备，自制简易电子秤，要求误差不超过5%，量程自选。
2、组内任务划分：小组长根据同学个体水平，制定方案，分解任务，教师
巡回各组，通过提问、观察、交谈来引导学生。
3、问题集中反馈：
1、每加一个20g的砝码，输出电压的增量不一样？有的小组是38mV,
有的是60mV，在同一组内，数值也不是很稳定。
2、砝码质量虽然和数显表上输出电压成正比，但是数字不一致，
无法统一量纲怎么办？
4、讨论与改进：预期效果：物体质量是多少，仪表就显示多少
尝试方法：托盘放入预期量程质量的砝码，调节电压放大器或差动放
大的增益，使仪表显示相同数量，直接改变量纲。
5、效果评价：学生自评，小组互评，优秀成果展示。
第五环节 拓展与提高
设问：电阻应变式传感器只能用于质量的测量吗？
启发：从敏感传感元件入手，思考哪些量还可以刺激应变片发生应变？
本环节积极引导学生对所学知识进行迁移应用，拓展到压力、扭矩、加
速度传感器，PPT演示其他传感器的图片和应用视频，鼓励表现优秀的学生课后设计制作压力传感器。
三、教学评估
1、教学效果:
本课题包含的知识比较琐碎，很容易顾此失彼，我抓住了两条主线：
A、知识线：敏感元件（弹性元件）——传感元件（应变片）——测量转换电路（电桥的三种工作方式）
B、能力线：分析任务——发现问题——实验探究——发出质疑——讨论解决——拓展应用
电子秤作为知识线的出发点和能力线的落脚点贯穿教学的始终，教学场地采用了多媒体与实验室融合的形式， 学生在问题的诱导和任务的驱动下，充实和丰富自己的知识结构。
2、教学启示：
学生是好奇的学生、好动的学生，教师只有投其所好，充分调动学生的积极性，引导学生动手做，让他们发现自身知识的局限性，主动探索未知，表面上是拆装电子秤，实质上通过任务驱动教学，明修栈道，暗度陈仓，即实现知识的迁移和能力的提升，回归能力本位的教学理念。
3、存在问题及思考
实验设备主要针对理论的验证，对于学生实践探索、放手去做有一定的
局限性，小组活动如何更有效地发挥每位学生的积极性? 这有待我在以后的教学过程中不断地探索。
篇二：电阻应变式传感器习题
1、 一应变片的电阻R0=120Ω，K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件。
(1)求△R与△R/R；
(2)若电源电压Ui=3V，求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压U0。
解：(1)△R/R=Kε=2.05x800μm/106μm
-3 =1.64x10
-3-3则△R=1.64x10 x R=1.64x10 x 120Ω=0.197Ω
Ui(2) U0 =4xKε= 3?1.64?10?3V=1.23mV 4
2、如果将 120Ω的应变片贴在柱形弹性试件上，
-42该试件的截面积 S=0.5×10m，材料弹性模量
1124E=2×10N/ m。若由5×10N的拉力引起应变片电阻变化了 1.2Ω，求该应变片的灵敏系数 K。
解：△R/R=1.2/120=0.01
ε5x104=σ/E=F/SE=0.5x10?4x2x1011=0.005
K=△R/R/ε=2
3、以阻值R=120Ω，灵敏系数 K=2.0的电阻应变片与阻值 120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为 2με和2000με时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。
解：单臂：UU3
o=4Kε=4x2.0xε=｛
双臂：UUi3
o=2Kε=2x2.0xε=｛
电压灵敏度：KUo
u=Ui=
4、在材料为钢的实心圆柱试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为 120Ω的金属应变片R1和R2，把这两应变片接人差动电桥。若钢的泊松比 μ=0.285，应变片的灵敏系数 K=2，电桥的电源电压Ui=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值 △R=0.48Ω，试求电桥的输出电压 U；若柱体直径d=10mm，材料的弹
112性模量E=2×10N/ m，求其所受拉力大小。
解：由?R1/R1?K?1，则
?R1/R10.48/120?1???0.00 2K2
?2=???1 =-0.285x0.002= -0.00057 所以电桥输出电压为
UiUo=4K（ε2
1-ε2）=4x2x(0.002+0.00057)
F时，由?1?E?SE =0.00257V=2.57mV 当柱体直径d=10mmF??1ES?0.002?2?1011??，得 ??(10?10?3)2
4
=3.14x104 (N)
5、某120Ω电阻应变片的额定功耗为40mW，如接人等臂直流电桥中，试确定所用的激励电压。
解：由电阻应变片R=120Ω，额定功率
P=40mW，则其额定端电压为
U=PR??40?10?3?2.19V
当其接入等臂电桥中时，电桥的激励电压为 Ui =2U=2×2.19=4.38V≈4V
篇三：电阻应变式压力传感器
课 程 设 计
课程名称 传感器设计与实践 题目名称 电阻应变式压力传感器
学生学院 信息工程学院专业班级
学 号 学生姓名 指导教师
2015年1月23日
广东工业大学课程设计任务书
“传感器设计与实践”之二
题目名称 学生学院 专业班级 姓 名 学 号
应变式荷重传感器及转换电路设计
一、课程设计的内容
通过“传感器设计与实践”课程设计，掌握传感器设计的一般过程与步骤。具体内容包括：了解荷重测量的一般方法；制定利用应变式传感器测量荷重的方案；利用工程力学和传感器知识进行必要的理论分析与计算；利用CAD软件进行荷重传感器的结构设计与零件设计；设计传感器转换电路，并进行电路调试或仿真。
二、课程设计的要求与数据
1、本实践环节，采用以教学辅导、学生自主设计、自主实验的教学形式。 2、传感器技术参数：测力范围： 0～5×105 N；称量精度：±1 % 3、要求设计说明书字数不少于5000字。
三、课程设计应完成的工作
1、了解荷重测量的一般方法，制定利用应变式传感器测量重物的方案；2、进行必要的理论分析与计算，确定传感器基本尺寸；
3、应变式荷重传感器结构设计；绘制传感器装配图和部分零件图； 4、传感器转换电路的设计和仿真调试；5、编制设计说明书。
四、课程设计进程安排
五、应收集的资料及主要参考文献
1、李科杰．新编传感器技术手册（M）．国防工业出版社，2002年 2、强锡富．传感器（第3版）（M）．机械工业出版社，2001年 3、丁镇生．传感器及传感技术应用（M）．电子工业出版社，1999年 4、黄继昌．传感器工作原理及应用实例（M）．人民邮电出版社，1998年 5、陈尔绍．传感器实用装置制作集锦（M）．人民邮电出版社，2000年 6、黄贤武．传感器实际应用电路设计（M）．电子科技大学出版社，1997年
发出任务书日期：2015年1月12日指导教师签名：
计划完成日期： 2015年1月23日基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
摘要
应变式压力传感器是一种利用弹性敏感元件和应变计将被测压力转化为相应电阻值变化的压力传感器，广泛应用于自动控制，质量控制，称重系统，纺织机械的闭环控制等等。应变片式称重传感器对于不同量程可采用不同的应变结构：弹簧片式（小量程几千克），悬臂梁式（中量程几十到几百千克），柱式（大量程可到上百吨）。
本次课程设计的设计要求荷载为0~50吨，精度为1%，这就要求我们从设计要求出发确定传感器的各个参数。主要包括弹性材料的选择，结构尺寸的确定，应变片型号的确定等，转化与放大电路的设计等。
关键词
应变式压力传感器，应变片，转化放大电路。
目录
一，称重传感器介绍 ........................................................................................................... 6 二，称重测量方案的比较 ................................................................................................... 6 三，应变式传感器的工作原理 ........................................................................................... 8 四，应变式传感器结构的选定 ........................................................................................... 9 五，弹性敏感材料的选择 ................................................................................................. 10 六，电阻应变片的选择 ..................................................................................................... 10 七，结构参数的确定 ......................................................................................................... 12 八、测量电路原理分析及设计 ......................................................................................... 14 九，传感器精度验证 ......................................................................................................... 20 十，心得体会 ..................................................................................................................... 23 参考文献 ............................................................................................................................. 23
《电阻应变式传感器》出自：百味书屋
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