传感器技术与应用教（学）案.pdf

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1、 传感器技术及应用课程教案学习情境一检测技术基础的应用教学班级教学学时 12 教学场所 实训室教学目标能 力（技 能）目标知识目标1）能够进行测量数据的处理2）能够根据实际要求选用传感器3）能够根据需要设计合适的测量电路1）熟悉测量的基本概念与测量的方法2）掌握测量的基本误差与分析方法3）掌握传感器的定义、组成及类型4）了解传感器的基本特性与性能指标5）掌握电桥电路的工作原理及应用6）了解调制电路、滤波电路的工作原理及作用能力训练任务任务编号任务名称任务描述学时分配1测量数据处理对某一零件长度等精度测量16次，得到如下 数据（单位为 cm）:27.774,27.778,27.771,27.78

2、0,27,772,27.777,27.773,27.775,27.774,27,772,27.774,27.776,27.775,27.777,27.777,27.779 假定该测量数据不存在固定的系统误差，请计算出该零件的长度。42传感器认知及选用要实时监测一个加热炉的温度：测量温度围大 约 为5080,检测结果的精度要求达4到1现有3种带数字显示表的温度传感器，它们的量程分别是0 500,0300,0100，精度等级分别是0.2级、0.5级、1.0级，为了满足测量需要，选择合适的传感器。3电阻电桥电路设计本任务主要就是讨论如何将被测量是电阻的输入信号转化成电压进行输出。研究电桥电路在各种输

3、出状态下，输入电阻与输出电压之间的关系要求。用四个电位器组成一电阻电桥，自选桥路电压，进行调零，分别进行单臂、双臂和全桥工作方式的输出测量，将测量所得数据与理论计算值相比得到误差，分析误差产生的原因，并提出改进措施。4学业评价:实行多评价主体参与的学习全过程综合考核制度，考核按照平时训练和综合训练相结合、理论和实践相结合、实物和答辩相结合的原则进行，最终成绩根据学习过程“小组合作学习”学习表现、关键能力表现、实物作品展示、项目报告和答辩结果来确定。详见学习情境一学业评价表。续上表学习情境一学业评价表1.“小组合作学习”学习表现评价表(1)蛆 别：评价主体：说 明：监 控：监控小组在合作完成学习

4、任务时每种行为发生的频率。评价饵”表示行为总是发生：3”表示行为经常发生；“2”表示行为很少发生：1”表示行为没有发生。1.明确学习目标和任务后，立即讨论制定学习计划12342.小组成员中设计任务分工明确12343.小组成员注意倾听并考虑别人的观点12344.大家共享信息资源12345.完成任务过程能认真研究遇到的问题并主动思考解决办法12346.完成任务时积极，小组成员之间主动合作12347.完成任务时感兴趣，小组成员积极参与12348.完成任务时有目的性，小组成员之间相处融洽12349.完成任务时充满激情，小组成员之间主动沟通12341 0.按任务要求独立开展学习与工作123411.小组成

5、员献计献策制订较优化的系统设计方案123412.小组成员对仪器仪表操作规，符合要求123413.小组成员能合理选择元器件123414.按时完成设计报告并汇报在团队中的设计任务12341 5.完成的电路能实现设计所要求效果并有创新12341 6.完成的控制系统设计后，工作台面整洁12 3 4续上表2.“关键能力”评价表组 别：评价主体:说 明：监 控：监控小组在合作完成学习任务时每种行为发生的频率。评 价：(4)表示4 分；(3)表示3 分；(2)表示2 分；(1 )表 示 1 分。1.获取与处理信息的能力(1)能够从教科书和课堂获得所需信息。(2)能够利用学校的信息源获得所需信息。(3)能够从

6、大众媒体和所有渠道获得所需信息。(4)能够开拓创造新的信息渠道；从日常生活和工作中随时捕捉有用的信息。2.工作与学习的方法能力(1)能够回忆、再现学习容。(2)能够在一定的时间围独立学习。(3)能够独立确定学习的时间、方 法；能解决调试过程出现的问题。(4)能够认识自己的缺陷并及时补救；独立决定学习进度和制定设计方案。3.计划组织与执行能力(1)能够解释工作过程；依据教师制定的标准检查工作任务是否完成。(2 )能够按照给定的工作计划较灵活地完成设计任务；独立评估成果。(3)能够熟练运用所学知识技能独立制定项目工作计划。(4)能够对复杂任务进行模块化设计并独立解决问题。4.交流与合作能力(1)能

7、够参与讨论；完成小组给定的软硬件设计任务。(2)能够在讨论中提出自己的见解；适应小组工作方式。(3)在小组工作中态度友好，富有创新性。(4)能够代表本专业与其他同学合作；在工作小组中活动自如。5.心理承受力(1)能够在教师监督下完成任务和自我评估成果；胜任较低心理要求的工作。(2)能够胜任中等心理要求的工作。(3)责任心更加经常化、自觉化；由于自信心等原因，能胜任较高要求。(4)能够自觉对小组和项目负责；有完成重大任务的心理准备。续上表3.小组“口头汇报”行为表现评价表组 别：汇报人：汇报容：评价主体：说 明：监 控：监控小组代表在做口头汇报时每种行为发生的频率;评 价：4”表示行为总是发生：

8、3”表示行为经常发生；“2”表示行为很少发生：T 表示行为没有发生。A.身体表现a.站 直，面向观众4321b.面部表情随着表达容的变化而变化4321C.保持与观众眼神的交流4321d.适当的手势4321B.声音表现a.说话节奏平稳，语速适当4321b.用声调变化强调重点4321C.声音足够大，每一位听众都能够听清楚4321d.发音正确,吐字清晰4321C.语言表达a.表达时用词恰当准确4321b 信息组织逻辑清晰4321C.语言简练，不罗嗦4321d.表达流畅，语意完整4321e.能正确回答教师提问4321f.回答问题及时4321续上表4.技能作品评价表组 别：汇报人：汇报容：评价主体：说

9、明：监 控：监控小组代表在做口头汇报时每种行为发生的频率;评价饵”表示行为总是发生表示行为经常发生；“2”表示行为很少发生：T 表示行为没有发生。A.项目设计报告a.小组成员能正确完整写明实验容4321b.小组成员正确画出控制系统的原理图4 321C.测试结果与分析符合要求4321d.流程图和程序的设计简洁模块清晰4321e.报告文档版面清楚，格式完整4321f.报告文档是否体现知识拓展模块的设计4321g.报告文档最后写出学习小结，分析存在差距的原因4321B.实物作品展示a.小组成员能够操作演示并有明显的效果4321b.控制系统设计符合学习要求，能实现基本功能4321C.控制系统的美观程度

10、4321d.控制系统的设计效果有创意4321任务1教学过程任务名称测量数据处理教学学时4教学场所多媒体教室、传感器技术实训室学习任务对某一零件长度等精度测量1 6次，得到如下数据(单 位 为cm):27.774,27,778,27.771,27.780,27.772,27.777,27.773,27.775,27.774,27.772,27.774,27.776,27.775,27.777,27.777,27.779O假定该测量数据不存在固定的系统误差，请计算出该零件的长度。学习目标(1)熟悉测量的基本概念与测量的方法(2 )掌握测量的基本误差与分析方法(3 )能够进行测量数据的处理教学过程设

11、计步骤学习容教学方法教学手段学生活动时间分配布置任务对某一零件长度等精度测量16次，得到如下数据（单位为 cm）:27,774,27,778,27,771,27.780,27.772,27,777,27.773,27,775,27.774,27.772,27,774,27,776,27.775,下达任务多媒体课件、板书学生提问5分钟27,777,27.777,27.7790假定该测量数据不存在固定的系统误差，请计算出该零件的长度。任务分解将任务分解成小单元，对小单元必须用到测量数据知识和技能，在后面教学过程中，通过教师讲 解，学生边学边练，学习测量数据的相关知识和技能，完成该任务。教师讲解多媒

12、体课件测量工具演示学生提问5分钟讲解相关知识(1)检测及自动检测系统教师通过问题引导等形式进行讲解多媒体课件实物演示学生边学边练80分钟|电源|L_显示装置数 据 处|理 然 震|执行机构(2)测量及测量方法式 中 XT测量；4测量的单位名称；用-f t 测量的数据。(3)测量误差及分析1 )系统误差2)随机误差3)粗大误差(4)测量数据处理秘 一 系 统 等 精 度 制 量 的 数 揶J 0按先后Jfl序 列 成 表 格(物 置H应尽可能消除系统谈差.2)求 出 制 函 搪M的算术平均值3计算出各测量值的残余谡差乃(匕 并 列 入 表 中 每 个 测 量 敦 值 旁.(4)检 费：匕 的 条

13、 件 是 苫 请 足.若 不 满 足,说 明 计 算 有 错 谡,箫 再 计 算.叵 5)在 每 个 残 余 谟 差 分 列 出 国 然 后 利 用 公 式 Q),若 稻 应 舍 去 比 数,林 后 多 步 骤(2)开始折计算.在确定不存在粗大误差(闻 叼|S 3 b)后，利 用 公 式己 亍，求出算术平均值的标准差3。Oj讨论法引导文法实训电路板小组讨论代表发言5 分钟Ri2=lkQ Rp3=lkQRM IkQRjTkQIl-1E 9V电 路 制作为了方便制作和器件的重复利用，可采用面包板进行电路搭建，这样便于电路调整，减少制作成本。将四个电位器先调至中点，用万用表测其阻值为500。,再插接

14、在面包板上组成桥路，接好电源线和输出电极。接入9 V直流电源，就可用万用表或数字毫伏表测量电桥的输出电压了。教师重点讲解个别指导实训电路板学生查阅资料学生动手实际制作20分钟电 阻 电桥 的 性能测试(1)电桥搭建好后，接入电源，将输出接到电压表就可开始电桥输出性能的测试。(2)单臂时只调整一个电位器即可，双臂时调整两个，全桥时四个电位器同时调整。(3)调邻边电阻时方向要相反，使一变电阻增大，另一边电阻减小；而调对边时则要个别指导实训电路板学生动手实践20分钟使变化方向相同。(4)设定电位器的阻值每隔100。为一个测点进行记录，并对误差进行分析。成 果 检在整个过程中依据教师提供的评价标准，检

15、教师检查实训电路学生互相10查查本小组设计电路是否符合要求。测量结果成果板检查分钟是否在正常误差围。评价(学(1)小组中一位成员展示制作完成的电路，教师重点实训电路小组讨论20生互评、小组给出自评成绩。讲解板代表发言分钟教 师 点(2)小组一位成员介绍一下电路制作的思教师点评评)路和需要用到的理论知识，并回答教师的提问。(3)结合小组所提交的设计项目，根据学习过程按任务要求独立完成的情况以及设计报告的完成情况等，由教师与学生共同评价小组的工作情况。步骤学习容教学方法教学手段学生活动时间分配总结(1)本课程重点教师讲解多媒体课学生提问10(2)操作注意事项件学生总结分钟(3)分析问题和解答问题作

16、业布置学生课外作业教师讲解板书学生记录2 分钟布 置 新任务重量检测教师讲解多媒体课件学生记录查阅资料3分钟学习情境二压力检测教学班级教学学时12教学场所多媒体教室、传教学目标能 力（技 能）目标知识目标1 能够根据需要选择合适的压力传感器进行压力测量电路设计2 学会压力测量系统的制作与调试1 了解压力测量的基本方法和力传感器类型；理解压阻式传感器的工作原理和类型2 掌握电阻应变式传感器的工作原理、基本特性和结构类型3 掌握压电式传感器的工作原理，等效电路和常用结构形式4 掌握压电材料的类型、特性和应用主要特性参数能力训练任务任务编号任务名称任务描述学时分配1重量检测本任务要求利用电阻应变片设

17、计称重仪，技术要求:量程02kg,精度 0.001kg。42汽车发动机吸气压力检测本任务主要利用压阻式压力计来4续上表完成发动机进气量检测电路的设计和制作。3大气压检测本任务利用压电传感器来检测大气压力的变化，从而预没天气变化趋势，对预报天气等有十分重要的意义。4学业评价：实行多评价主体参与的学习全过程综合考核制度，考核按照平时训练和综合训练相结合、理论和实践相结合、实物和答辩相结合的原则进行，最终成绩根据学习过程“小组合作学习”学习表现、关键能力表现、实物作品展示、项目报告和答辩结果来确定。详见学习情境二学业评价表。学习情境二学业评价表1.“小蛆合作学习”学习表现评价表(1)组 别：评价主体

18、:说 明：监 控：监控小组在合作完成学习任务时每种行为发生的频率。评 价 2”表示行为总是发生：3”表示行为经常发生；“2”表示行为很少发生：T 表示行为没有发生。1.明确学习目标和任务后，立即讨论制定学习计划12342.小组成员中软硬件设计任务分工明确12343.小组成员注意倾听并考虑别人的观点12344.大家共享信息资源12345.完成任务过程能认真研究遇到的问题并主动思考解决办法12346.完成任务时积极，小组成员之间主动合作12347.完成任务时感兴趣，小组成员积极参与12348.完成任务时有目的性，小组成员之间相处融洽12349.完成任务时充满激情，小组成员之间主动沟通12341 0

19、.按任务要求独立开展学习与工作123411.小组成员献计献策制订较优化的系统设计方案123412.小组成员对仪器仪表操作规，符合要求123413.小组成员能合理选择元器件123414.按时完成设计报告并汇报在团队中的设计任务12341 5.完成的电路能实现设计所要求效果并有创新12341 6.完成的控制系统设计后，工作台面整洁1234续上表2.“关键能力”评价表组 别：评价主体:说 明：监 控：监控小组在合作完成学习任务时每种行为发生的频率。评 价：(4)表示4 分；(3)表示3 分；(2)表示2 分；(1 )表 示 1 分。1.获取与处理信息的能力(1)能够从教科书和课堂获得所需信息。(2)

20、能够利用学校的信息源获得所需信息。(3)能够从大众媒体和所有渠道获得所需信息。(4)能够开拓创造新的信息渠道；从日常生活和工作中随时捕捉有用的信息。2.工作与学习的方法能力(1)能够回忆、再现学习容。(2)能够在一定的时间围独立学习。(3)能够独立确定学习的时间、方 法；能解决调试过程出现的问题。(4)能够认识自己的缺陷并及时补救；独立决定学习进度和制定设计方案。3.计划组织与执行能力(1)能够解释工作过程；依据教师制定的标准检查工作任务是否完成。(2)能够按照给定的工作计划较灵活地完成设计任务；独立评估成果。(3)能够熟练运用所学知识技能独立制定项目工作计划。(4)能够对复杂任务进行模块化设

21、计并独立解决问题。4.交流与合作能力(1)能够参与讨论；完成小组给定的软硬件设计任务。(2)能够在讨论中提出自己的见解；适应小组工作方式。(3)在小组工作中态度友好，富有创新性。(4)能够代表本专业与其他同学合作；在工作小组中活动自如。5.心理承受力(1)能够在教师监督下完成任务和自我评估成果；胜任较低心理要求的工作。(2)能够胜任中等心理要求的工作。(3)责任心更加经常化、自觉化；由于自信心等原因，能胜任较高要求。(4)能够自觉对小组和项目负责；有完成重大任务的心理准备。续上表3.小组“口头汇报”行为表现评价表组 别：汇报人：汇报容：评价主体：说 明：监 控：监控小组代表在做口头汇报时每种行

22、为发生的频率;评 价：4”表示行为总是发生：3”表示行为经常发生；“2”表示行为很少发生：T 表示行为没有发生。A.身体表现a.站 直，面向观众4321b.面部表情随着表达容的变化而变化4321C.保持与观众眼神的交流4321d.适当的手势4321B.声音表现a.说话节奏平稳，语速适当4321b.用声调变化强调重点4321C.声音足够大，每一位听众都能够听清楚4321d.发音正确,吐字清晰4321C.语言表达a.表达时用词恰当准确4321b 信息组织逻辑清晰4321C.语言简练，不罗嗦4321d.表达流畅，语意完整4321e.能正确回答教师提问4321f.回答问题及时4321续上表4.技能作品

23、评价表组 别：汇报人：汇报容：评价主体：说 明：监 控：监控小组代表在做口头汇报时每种行为发生的频率;评 价“4”表示行为总是发生；3”表示行为经常发生；“2”表示行为很少发生：T 表示行为没有发生。A.项目设计报告f.控制系统的设计效果有创意a.小组成员能正确完整写明实验容4321b.小组成员正确画出控制系统的硬件原理图4321C.小组成员正确画出控制系统的软件流程图4321d.测试结果与分析符合要求4321e.流程图和程序的设计简洁模块清晰4321f.报告文档版面清楚，格式完整4321g报告文档是否体现知识拓展模块的设计4321h.报告文档最后写出学习小结，分析存在差距的原因4321B.实

24、物作品展示a.小组成员能够操作演示并有明显的效果4321b.控制系统设计符合学习要求，能实现基本功能4321c.控制系统的美观程度4321d.控制系统能够播放符合设计要求的音乐4321e.控制系统能够实现外部触发43214 3 2 1任务1教学过程任务名称直检测教学学时4教学场所多媒体教室、传感器实训室学习任务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)了解压力测量的基本方法和力传感器类型；(2)掌握电阻应变式传感器的工作原理、基本特性和结构类型(3 )能够根据需要选择合适的压力传感器进行压力测量电路设计(4 )学会压力测量系统的制作与调试教

25、学过程设计步骤学习容教学方法教学手段学生活动时间分配布置任务本任务要求利用电阻应变片设计称重仪，技术要求:量 程 02kg,精度0.001kgo演示、下达任务多媒体课件、板书小组讨论代表发言10分钟任务分解将任务分解成小单元，对小单元必须用到传感器知识和技能，在后面教学过 程 中，通过教师讲解，学生边学边练，学习传感器的相关知识和技能，完成该任务。教师讲解多媒体课件实物演示学生提问10分钟讲解相关知识2.1.1电阻应变片的原理及类型1 .应变效应电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即在金属导体有生机械变形时，它的电阻值R=p-S相应发生变化。当金属丝受到拉力厂作用时，将 伸 长,横截面积相应减

26、小4S,电阻率将因晶格发生变形等因素而改变/。,故引起电阻值相对变化量 为：A/?_ AL AS ApRL F p2.应变片的结构类型常用的应变片可分为两类：金属电阻应变片和半导体电阻应变片。2.1.2应变片的主要特性1 .应变片几何尺寸2.应变片电阻值（Ro）3.灵敏度系数教师通过问题引导等形式进行讲解多媒体课件实物演示学生边学边练70分钟续上表步骤学习容教学方法教学手段学生活动时间分配讲解相4.横向效应教师通过多媒体课学生边学关知识5.机 械 滞 后，零漂及蠕变问题引导件边练6.温度效应等形式进实物演示行讲解讨论完根 据 任 务 要 求，提出解决任务的具体讨论法实训电路小组讨论10成任务实

27、现方案引导文法板代表发言分钟的方案电路设根据电路的具体要求来选择适合的电阻应变教师重点实训电路学生查阅20计与制片。本设计中选用350-24/1箔式电阻应变讲解板资料分钟作片，其常态阻值为350。将应变片采用合个别指导学生动手理的粘贴方法粘贴在称重仪的桥臂中央位实际制作置，如图2-7所 示，使应变片的变形与桥臂变形一致，提高测量的准确性。电阻应变式称重仪电路原理如图所示。电路调在调试过程中，应准备1kg及 2kg标准法码教师重点实训电路学生查阅15试各一。其过程如下：讲解板资料分钟(1股照电路图，将各元件焊接到实验板上，并检查正确性；(2)首先在称重托盘无负载时调整RP I、使显示器准确显示零

28、；(3)再调整RP2，使托盘承担满量程重量(本电路选满量程为2kg)时显示满量程值；(4)然后在托盘上放置1kg的标准法码，观察显示器是否显示1.000,如有偏差，可调整/?户3值，使之准确显示1.000;(5)重新进行(2卜(4)步 骤，使之均满足要求为止；(6)最后准确测量RP2、尺内的电阻值，并用固定精密电阻予以代替。8夕可引出表外调整。测量前先调整RPI,使显示器回零。个别指导学生动手设计步骤学习容教学方法教学手段学生活动时间分配成果检查在整个过程中依据教师提供的评价标准，检查本小组设计作品是否符合要求地完成了工作任务，用最终完成的系统板进行功能演示和说明，分析各部分功能的完成情况和小

29、组的创意情教师检查成果实训电路板学生互相检查15分钟况。评你学(1)小组中一位成员展示制作完成的教师重点实训电路小组讨论15生互评、教师点评)小作品，小组给出自评成绩；(2)小组一位成员介绍一下小作品制作的思路和需要用到的理论知识，并回答教师的提问；(3)结合小组所提交的设计项目，按任务要求独立完成的情况；本任务的实物设计作品；项目报告的完成情况等，由师生共同评价小组的工作情况。讲解教师点评板代表发言分钟总结(1)本课程重点(2)操作注意事项(3)分析问题和解答问题教师讲解多媒体课件学生提问学生总结10分钟作业布置学生课外作业教师讲解板书学生记录2 分钟布置新任务汽车发动机吸气压力检测教师讲解

30、多媒体课件学生记录查阅资料3 分钟任务2 教学过程任务名称汽车发动机吸气压力检测教学学时4教学场所多媒体教室、传感器技术实训室学习任务本任务主要利用压阻式压力计来完成发动机进气量检测电路的设计和制作。学习目标(1)了解压力测量的基本方法和力传感器类型；(2 )理解压阻式传感器的工作原理和类型(3 )能够根据需要选择合适的压力传感器进行压力测量电路设计(4 )学会压力测量系统的制作与调试教学过程设计步骤学习容教学方法教学手段学生活动时间分配布置任务本任务主要利用压阻式压力计来完成发动机进气量检测电路的设计和制作。演示、下达任务多媒体课件、板书小组讨论代表发言10分钟任务分解将任务分解成小单元，对

31、小单元必须用到传感器知识和技能，在后面教学过 程 中，通过教师讲解，学生边学边练，学习传感器的相关知识和技能，完成该任务。教师讲解多媒体课件实物演示学生提问10分钟讲解相2.2.1半导体材料的压阻效应教师通过多媒体课学生边学70关知识对一块半导体沿某一轴向施加一定的应力而产生应变时，它的电阻率会发生一定的变化，这种现象称为半导体的压阻效应。压阻式传感器电阻的变化表示为：AT?Ap x=兀q =3 EeR P2.2.2压阻式传感器的结构与特性1 .压阻式传感器结构压阻式传感器主要有三种不同类型：体型、薄膜型和扩散型三种。2.压阻式传感器特性1 ）应变电阻特性2）电阻-温度特性2.2.3压阻式传感

32、器的测量电路1 .恒流源供电电桥A I-R-A R+RT R+A R+A R,-。*。-U=UBD=-/（/?+A+2 2=/AR可 见，电桥的输出电压与电阻变化成正比，与恒流源电流成正比，但与温度无关，问题引导等形式进行讲解件实物演示边练分钟因此测量不受温度的影响。2.零点与灵敏度温度补偿由于温度变化，将引起零漂和灵敏度漂移。零漂产生的原因是扩散电阻的阻值随温度变化而变化。灵敏度漂移是因为压阻系数随温度的变化而变化。讨论完成任务的方案电路设计与制作步骤根据任务要求，提出解决任务的具体实现方案本任务选用MPX2050GP硅压阻式传感器,其 额 定 压 力 围 为00.5kg/cm 2或01kg

33、/cm2（过压值为2倍最大值），外加基准是1.5mA直流电源，额定输出电压为10030mV，失调电压为3mV，压阻传感器电桥电阻为 4700Q30%本任务中采用的压阻式传感器位于进气道（距进气阀座230mm处），安装位置如图2-20所 示，其测量电路原理图如图2-21所小。图2-20传感器布置简图图2-20传感器布置简图学习容讨论法引导文法教师重点讲解个别指导教学方法实训电路板实训电路板教学手段小组讨论代表发言学生查阅资料学生动手实际制作学生活动10分钟20分钟时间分配电路调(1)按照电路图2-21所 示，将各元件焊接教师重点实训电路学生查阅15试到实验板上，并检查正确性(考虑到是实验讲解板资

34、料分钟室模拟测试，可利用电风扇对于力敏传感器个别指导学生动手的作用来模拟发动机进气系统进气量的检设计测）;(2)将A3运算放大器输出端UOUT与毫状表连接，接通电源以6；(3)用电风扇对力敏传感器施加气场压力，因为力敏传感器的核心是在一块圆形膜片上安装着4个阻值相等的半导体电阻构成电桥，此时在电风扇作用下，膜片两侧产生压力 差，4个电阻阻值发生变化，电桥失去平衡，输出相应电压，毫伏表有指示，说明电路正确成果检在整个过程中依据教师提供的评教师检查实训电路学生互相15查价 标 准，检查本小组设计作品是否符成果板检查分钟合要求地完成了工作任务。评价(学(1)小组中一位成员展示制作完成的教师重点仿真器

35、小组讨论15生互评、小作品，小组给出自评成绩。讲解计算机代表发言分钟教师点(2 )小组一位成员介绍一下小作品制教师点评实训电路评)作的思路和需要用到的理论知识，并板回答教师的提问。(3 )结合小组所提交的设计项目，根据学习过程按任务要求独立完成的情况；本任务的实物设计作品；以及项目报告的完成情况等，由教师与学生共同评价小组的工作情况。总结(1)本课程重点(2)操作注意事项(3)分析问题和解答问题教师讲解多媒体课件学生提问10分钟作业布置学生课外作业教师讲解板书学生记录2 分钟布置新任务大气压检测教师讲解多媒体课件学生记录查阅资料3 分钟任 务3教学过程任务名称大气压检测教学学时4 教学场所 多

36、媒体教室、传感器技术实训室学习任务本任务利用压电传感器来检测大气压力的变化，从而预没天气变化趋势，对预报天气等有十分重要的意义。学习目标(1 )掌握压电式传感器的工作原理，等效电路和常用结构形式(2)掌握压电材料的类型、特性和应用主要特性参数(3)能够根据需要选择合适的压力传感器进行压力测量电路设计(4)学会压力测量系统的制作与调试教学过程设计步骤学习容教学方法教学手段学生活动时间分配布置任本任务利用压电传感器来检测大气压演示、下多媒体课小组讨论10务力的变化，从而预没天气变化趋势，达任务件、板书代表发言分钟对预报天气等有十分重要的意义。任务分将任务分解成小单元，对小单元必须教师讲解多媒体课学

37、生提问10解用到传感器知识和技能，在后面教学件分钟过 程 中，通过教师讲解，学生边学边实物演示练，学习传感器的相关知识和技能，完成该任务。讲解相2.3.1压电传感器工作原理教师通过多媒体课学生边学70关知识1 .压电效应问题引导件边练分钟某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使等形式进实物演示它变形时，部就产生极化现象，同时在它的行讲解两个表面上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。2.压电效应机理石英晶体具有以下结构特性：(1)沿 轴、V轴方向作用力时，可产生压电效应。沿Z轴方向施力，无压电效应。(2)不 论 沿x轴方向 还 是r轴方向作用力，正、负

38、电荷等效中心只在X轴方向移动，此为极化方向，即电荷只产生在垂直于X轴的两平面上。(3用V轴方向作用拉力与沿X轴方向作用压力，晶胞结构变形相同，因而产生的电荷极性相同。步骤学习容教学方法教学手段学生活动时间分配讲解相2.3.2压电材料教师通过多媒体课学生边学关知识压电材料的主要特性参数有：问题引导件边练(1)压电常数：是衡量材料压电效应强弱等形式进实物演示的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。行讲解(2)居 里 点：压电材料开始丧失压电特性的温度称为居里点温度。(3)介电常数&:它决定固有电容的大小。(4)电阻率：绝缘电阻将减少电荷泄漏，从而改善压电传感器的低频特性。(5)刚 度：刚度大，机械强

39、度高，固有频率高、线性围宽、动态性能好。压电材料不同，它们的特性就不相同，所以用途也不一样。压电晶体主要用于实验室基准传感器；压电陶逢价格便宜、灵敏度高、机械强度好，常用于测力和振动传感器；而高分子压电材料多用于定性测量。2.3.3 压电传感器测电路1）电压放大器（阻抗变换器）压电传感器有很好的高频响应，但 是，当作用于压电元件的力为静态力（勿=0）时，前置放大器的输出电压等于零，因为电荷会通过放大器输入电阻和传感器本身漏电阻漏 掉，所以压电传感器不能用于静态力的测量。2）电荷放大器电荷放大器的输出电压66只取决于输入电荷与反馈电容Q,与 电 缆 电 容&无 关，且与g成正比，这是电荷放大器的

40、最大特点。讨论完根据任务要求，提出解决任务的具体讨论法实训电路小组讨论15成任务实现方案引导文法板代表发言分钟的方案电路设一 个 标 准 大 气 压（atm）相 当101.325教师重点仿真器学生查阅15计与制作kPa。因 此，对大气压力的测量可采用满量程为200kPa的绝对压力传感器。选择HS20型压电式压力传感器，工作电压为5V,它能将气压的变化直接转换为输出电压的变化，并且具有温度漂移小和使用方便的优点。讲解个别指导计算机实训电路板资料学生动手实际制作分钟步骤学习容教学方法教学手段学生活动时间分配用HS20压电式传感器构成的仪由测量电路、显示驱动和窗电路组成1大气压力测量口鉴别三部分IC

41、,378105 nr 0；W2，工0.22u1(HS工O.iuA /12%助_A 100k-C Z 3 k5fL(39l4的4扇A 10k(Z3)-O2031金P.kCA3130电路调试(1)按照电路图2-38所 示，将各元件焊接到实验板上，并检查正确性；(2)接通电路电源，调零。将IC2的2、3脚暂时短接，调节RP I，使IC2输出电压=0;(3)气压计校准。改变大气压，通过调节教师重点讲解个别指导实训电路板学生查阅资料学生动手设计15分钟RP2,使电路的输出符合图2 37所示关系曲线。成果检在整个过程中依据教师提供的评教师检查实训电路学生互相15查价 标 准，检查本小组设计作品是否符合要求

42、地完成了工作任务，用最终完成的系统板进行功能演示和说明，分析各部分功能的完成情况和小组的创意情况。成果板检查分钟评价(学(1)小组中一位成员展示制作完成的教师重点仿真器小组讨论15生互评、教师点评)小作品，小组给出自评成绩。(2 )小组一位成员介绍一下小作品制作的思路和需要用到的理论知识，并回答教师的提问。(3 )结合小组所提交的设计项目，根据学习过程按任务要求独立完成的情况；本任务的实物设计作品；以及项目报告的完成情况等，由教师与学生共同评价小组的工作情况，并根据每人完成的复杂程度及创新程度给以鼓励O讲解教师点评计算机实训电路板代表发言分钟总结(1)本课程重点(2)操作注意事项教师讲解多媒体

43、课件学生提问学生总结10分钟(3)分析问题和解答问题作业布置学生课外作业教师讲解板书学生记录2 分钟布置新任务电机转轴直径的检测教师讲解多媒体课件学生记录查阅资料3 分钟学习情境三位移检测教学班级教学学时12教学场所多媒体教室、传撕 至 曰 捺能力(技能)目标知识目标(1)能够根据需要选择合适的位移传感器进行测量电路设计；(2)学会位移测量系统的制作与调试。(1)了解位移测量的基本方法和位移传感器类型；(2)掌握电感式传感器的工作原理、基本特性和结构类型；(3)掌握电感式传感器的测量电路及应用；(4)掌握电涡流式传感器的工作原理、主要特性、测量电路和典型应用；(5)了解光栅式传感器的工作原理、

44、主要特性、测量电路和典型应用。能力训练任务任务编号任务名称任务描述学时分配1电机转轴直径的检测本任务中主要利用电感式传感器来完成电机转轴直径检测电路的设计和制作。42金属表面镀膜厚度测量在采用镀膜技术对零部件表面进行处理时，其表面镀膜厚度的检测就显得尤为重要。4在X射线、超声、电涡流等众多方法中，电涡流检测技术以其安全、方便快捷、精度高和成本低等优点在多层导电结构厚度检测方面获得了广泛应用。3数控机床工作台位移检测数控机床实际加工现场，通常存在许多变量直接或间接地影响加工精度，如工件毛坯、余量及其误差等。为提高数控机床的加工精度，有必要为其配备在线测量装置。光栅输出信号为数字量，数据不受温度、

45、时间的影响，抗干扰能力强，它是一种定值式传感器，测量精度取决于光栅刻线的准确性，能够动态而高精度地测量直线位移，是改造旧机床、装备新机床以及改进长度计量仪器的重要配件。4学业评价:实行多评价主体参与的学习全过程综合考核制度，考核按照平时训练和综合训练相结合、理论和实践相结合、实物和答辩相结合的原则进行，最终成绩根据学习过程“小组合作学习”学习表现、关键能力表现、实物作品展示、项目报告和答辩结果来确定。详见学习任务三学业评价表。续上表学习情境三学业评价表1.“小组合作学习”学习表现评价表(1)组 别：评价主体:说 明：监 控：监控小组在合作完成学习任务时每种行为发生的频率。评 价，4”表示行为总

46、是发生：3”表示行为经常发生；“2”表示行为很少发生表示行为没有发生。1.明确学习目标和任务后，立即讨论制定学习计划12342.小组成员中软硬件设计任务分工明确12343.小组成员注意倾听并考虑别人的观点12344.大家共享信息资源12345.完成任务过程能认真研究遇到的问题并主动思考解决办法12346.完成任务时积极，小组成员之间主动合作12347.完成任务时感兴趣，小组成员积极参与12348.完成任务时有目的性，小组成员之间相处融洽12349.完成任务时充满激情，小组成员之间主动沟通12341 0.按任务要求独立开展学习与工作123411.小组成员献计献策制订较优化的系统设计方案12341

47、2.小组成员对仪器仪表操作规，符合要求123413.小组成员能合理选择元器件123414.按时完成设计报告并汇报在团队中的设计任务12341 5.完成的电路能实现设计所要求效果并有创新12341 6.完成的控制系统设计后，工作台面整洁1234续上表2.“关键能力”评价表组 别：评价主体:说 明：监 控：监控小组在合作完成学习任务时每种行为发生的频率。评 价：(4)表示4 分；(3)表示3 分；(2)表示2 分；(1 )表 示 1 分。1.获取与处理信息的能力(1)能够从教科书和课堂获得所需信息。(2)能够利用学校的信息源获得所需信息。(3)能够从大众媒体和所有渠道获得所需信息。(4)能够开拓创

48、造新的信息渠道；从日常生活和工作中随时捕捉有用的信息。2.工作与学习的方法能力(1)能够回忆、再现学习容。(2)能够在一定的时间围独立学习。(3)能够独立确定学习的时间、方 法；能解决调试过程出现的问题。(4)能够认识自己的缺陷并及时补救；独立决定学习进度和制定设计方案。3.计划组织与执行能力(1)能够解释工作过程；依据教师制定的标准检查工作任务是否完成。(2)能够按照给定的工作计划较灵活地完成设计任务；独立评估成果。(3)能够熟练运用所学知识技能独立制定项目工作计划。(4)能够对复杂任务进行模块化设计并独立解决问题。4.交流与合作能力(1)能够参与讨论；完成小组给定的软硬件设计任务。(2)能

49、够在讨论中提出自己的见解；适应小组工作方式。(3)在小组工作中态度友好，富有创新性。(4)能够代表本专业与其他同学合作；在工作小组中活动自如。5.心理承受力(1)能够在教师监督下完成任务和自我评估成果；胜任较低心理要求的工作。(2)能够胜任中等心理要求的工作。(3)责任心更加经常化、自觉化；由于自信心等原因，能胜任较高要求。(4)能够自觉对小组和项目负责；有完成重大任务的心理准备。续上表3.小组“口头汇报”行为表现评价表组 别：汇报人:汇 报 容：评价主体：说 明：监 控：监控小组代表在做口头汇报时每种行为发生的频率;评 价：4”表示行为总是发生：3”表示行为经常发生；“2”表示行为很少发生：

50、T 表示行为没有发生。A.身体表现a.站 直，面向观众4321b.面部表情随着表达容的变化而变化4321C.保持与观众眼神的交流4321d.适当的手势4321B.声音表现a.说话节奏平稳，语速适当4321b.用声调变化强调重点4321C.声音足够大，每一位听众都能够听清楚4321d.发 音 正 确,吐字清晰4321C.语言表达a.表达时用词恰当准确4321b信息组织逻辑清晰4321C.语 言 简 练，不罗嗦4321d.表 达 流 畅，语意完整4321e.能正确回答教师提问4321f.回答问题及时4321续上表f.控制系统的设计效果有创意4.技能作品评价表组 别：汇报人：汇报容：评价主体：说 明