教材以力的測量、溫度的測量、位移的測量、轉(zhuǎn)速的測量、振動的測量和液位的測量六個項目構(gòu)成,形成了以被測物理量為研究對象的新思路,打破了原有的以物理工作原理的結(jié)構(gòu)形式。加強了實訓安排,每個項目以某一個具體傳感器應用設計為依托。
前 言
本書采用項目化的編寫模式,以工學結(jié)合,理實一體為編寫宗旨,體現(xiàn)了崗位需求,體現(xiàn)了以工作過程為導向的理實一體化思想。本書既是理論教材,也是實用性較強的實踐教材。
傳感器技術是測量技術、半導體技術、電子信息技術、精密機械技術、光學、聲學、仿生學和材料學等眾多領域相互交叉形成的高新技術密集型前沿技術之一,是人工智能和信息社會的重要基礎,是自動檢測和控制技術不可缺少的重要組成部分。傳感器在工業(yè)智能領域的應用普及率已被國際社會作為衡量一個國家智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化程度的重要標志。隨著自動檢測、控制技術的發(fā)展,傳感器應用技術已經(jīng)成為專業(yè)工程技術人員必須掌握的技術之一。傳感器應用能力是從事電子產(chǎn)品組裝、檢測、調(diào)試等工作所必須具備的能力。本書使學生通過學習各類傳感器的基本應用方法,掌握測量溫度、位置、壓力、位移等物理量的各種傳感器的工作原理、主要性能及其特點,從而能熟練地對傳感器進行選用和性能測試,并能對電子產(chǎn)品中的傳感器進行維護和調(diào)試,以及進行簡單的外圍電路的設計。
本書的內(nèi)容依據(jù)專業(yè)教學標準編寫,并與崗位職業(yè)技能標準有機地結(jié)合在一起,所涉及的教學任務緊扣未來學生實際工作需要,體現(xiàn)知識技能崗位化、崗位問題化、教學任務化、任務行業(yè)標準化。
在本書的編寫過程中,作者團隊與多家企業(yè)進行了緊密合作,并緊扣教育部課程改革的要求,力爭體現(xiàn)以下特點:
(1)在總體內(nèi)容的安排上,采用項目任務的模式,將同一被測物理量的相關介紹放在一個項目中,每一個任務介紹一種傳感器的應用。
(2)在每個任務中,以傳感器應用為主線,結(jié)合傳感器的原理、技術參數(shù)及選用原則進行介紹,并通過具體的電路講解使學生加深對內(nèi)容的理解。
(3)在每個任務的內(nèi)容組織上,適當保留傳統(tǒng)的理論知識,但將其放在整個任務的最后,而將每個傳感器的應用電路放在前面,突出任務的應用性。
(4)任務通過案例載體展開,每個任務都由任務描述、任務目標、任務分析、任務實施、任務評價、相關知識、任務拓展等基本環(huán)節(jié)組成,更有利于學生系統(tǒng)學習。
(5)在教材的編寫過程中,打破傳統(tǒng)的知識體系,將理論知識和實際操作合二為一,理論與實踐一體化,體現(xiàn)學中做和做中學的特色,讓學生在實踐中學習,在實踐中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、獲取知識。
全書共有九個項目,分別介紹了相關基礎知識及常見物理量檢測用到的傳感器,包括:傳感器及測量基本知識、力的測量、位移的測量、液位的測量、轉(zhuǎn)速的測量、振動的測量和溫度的測量、氣體的檢測及濕度的測量。此外,本書還在項目過程講解中穿插介紹了傳感器的分類等相關知識、電路轉(zhuǎn)換及信息處理技術,并著重設計了實訓環(huán)節(jié),每個項目都以一個具體的應用實物為依托,提高學生學習的積極性和主動性。教材以實際產(chǎn)品為工作任務載體,講授相應理論知識,訓練傳感器應用系統(tǒng)的設計、制作、調(diào)試等專業(yè)能力,培養(yǎng)學生方法能力和社會能力,體現(xiàn)針對性和適用性。
本書由李常峰、劉成剛共同擔任主編,李翠、羅小妮、任國華、田文玲擔任副主編,李巖超、張欣、萬震參與了編寫。在本書的撰寫、校核、審稿和編輯工作中得到了許多老師的熱情幫助,也得到了編者所在院校領導的關心和支持,在此謹向大家致以誠摯的感謝。
由于編者水平有限,書中難免存在疏漏之處,敬請讀者批評指正。
編 者
李常峰,男,濟南職業(yè)技術學院應用電子技術專業(yè)骨干教師,微控制器技術省級精品課、省級資源共享課負責人,具備豐富的實踐經(jīng)驗和教材編寫經(jīng)驗。
目 錄
項目一 傳感器及測量基本知識1
任務一 傳感器的基本知識1
一、任務描述1
二、任務實施2
任務二 測量的基本知識13
一、任務描述13
二、任務實施13
項目總結(jié)17
習題17
項目二 力的測量19
一、任務描述19
二、任務分析19
三、任務實施20
四、任務評價21
五、任務知識鏈接21
六、任務知識拓展31
七、傳感器的典型應用34
項目總結(jié)37
【實驗】38
實驗一 金屬箔式應變片單臂電橋性能實驗38
一、實驗目的38
二、基本原理38
三、需用元器件與單元38
四、實驗步驟38
五、思考題40
實驗二 金屬箔式應變片半橋性能實驗40
一、實驗目的40
二、基本原理40
三、需用元器件與單元40
四、實驗步驟41
五、思考題42
實驗三 金屬箔式應變片全橋性能實驗42
一、實驗目的42
二、基本原理42
三、需用元器件和單元42
四、實驗步驟42
五、思考題43
習題44
項目三 位移的測量47
一、任務描述47
二、任務分析47
三、任務實施47
四、任務評價50
五、任務知識鏈接50
六、任務知識拓展55
七、傳感器的典型應用66
項目總結(jié)70
【實驗】70
差動變壓器的性能實驗70
一、實驗目的70
二、基本原理70
三、采用元器件與單元70
四、實驗步驟70
五、思考題72
習題73
項目四 液位的測量75
一、任務描述75
二、任務分析76
三、任務實施76
四、任務評價77
五、任務知識鏈接78
六、任務知識拓展87
七、傳感器的典型應用90
項目總結(jié)95
【實驗】96
電容式傳感器的位移特性實驗96
一、實驗目的96
二、基本原理96
三、選用元器件與單元96
四、實驗步驟96
五、思考題97
習題97
項目五 轉(zhuǎn)速的測量100
一、任務描述100
二、任務分析100
三、任務實施101
四、任務評價102
五、任務知識鏈接102
六、任務知識拓展107
七、傳感器的典型應用114
項目總結(jié)116
【實驗】117
實驗一 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗117
一、實驗目的117
二、基本原理117
三、需用元器件與單元117
四、實驗步驟117
五、思考題118
實驗二 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗118
一、實驗目的118
二、基本原理118
三、需用元器件與單元118
四、實驗步驟118
五、思考題119
習題119
項目六 振動的測量122
一、任務描述122
二、任務分析122
三、任務實施123
四、任務評價124
五、任務知識鏈接125
六、傳感器的典型應用135
項目總結(jié)137
【實驗】137
壓電傳感器測量振動實驗137
一、實驗目的137
二、基本原理137
三、需用元器件與單元137
四、實驗步驟137
五、思考題138
習題138
項目七 溫度的測量141
一、任務描述141
二、任務分析141
三、任務實施141
四、任務評價143
五、任務知識鏈接143
六、任務知識拓展146
七、傳感器的典型應用157
項目總結(jié)158
【實驗】158
實驗一 Cu50熱電阻的測溫特性實驗158
一、實驗目的158
二、基本原理158
三、需用元器件與單元159
四、實驗步驟159
五、思考題160
實驗二 Pt100熱電阻測溫特性實驗160
一、實驗目的160
二、基本原理160
三、需用元器件與單元160
四、實驗步驟161
五、思考題161
習題162
項目八 氣體的檢測164
一、任務描述164
二、任務分析164
三、任務實施164
四、任務評價166
五、任務知識鏈接166
六、傳感器的典型應用170
項目總結(jié)172
【實驗】172
氣敏(酒精)傳感器實驗172
一、實驗目的172
二、基本原理172
三、需用元器件與單元173
四、實驗步驟173
習題173
項目九 濕度的測量174
一、任務描述174
二、任務分析174
三、任務實施174
四、任務評價176
五、任務知識鏈接177
六、濕敏傳感器的典型應用181
項目總結(jié)183
【實驗】184
濕敏電阻實驗184
一、實驗目的184
二、基本原理184
三、需用元器件與單元184
四、實驗步驟184
習題184
習題答案186
項目一 傳感器及測量基本知識186
項目二 力的測量188
項目三 位移的測量191
項目四 液位的測量193
項目五 轉(zhuǎn)速的測量195
項目六 振動的測量197
項目七 溫度的測量199
項目八 氣體的測量202
項目九 濕度的測量203
附錄A Cu50銅電阻分度表204
附錄B Pt100鉑電阻分度表205
附錄C K型熱電偶分度表206
附錄D E型熱電偶分度表207
附錄E J型熱電偶分度表208
附錄F S型(鉑銠10-鉑)熱電偶分度表209
附錄G B型(鉑銠30-鉑銠6)熱電偶分度表210
參考文獻211