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(dòng)的測量和液位的測量六個(gè)項(xiàng)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(qiáng)了實(shí)訓(xùn)安排,每個(gè)項(xiàng)目以某一個(gè)具體傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)為依托。
前 言
本書采用項(xiàng)目化的編寫模式,以工學(xué)結(jié)合,理實(shí)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(dǎo)向的理實(shí)一體化思想。本書既是理論教材,也是實(shí)用性較強(qiáng)的實(shí)踐教材。
傳感器技術(shù)是測量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子信息技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、光學(xué)、聲學(xué)、仿生學(xué)和材料學(xué)等眾多領(lǐng)域相互交叉形成的高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)之一,是人工智能和信息社會(huì)的重要基礎(chǔ),是自動(dòng)檢測和控制技術(shù)不可缺少的重要組成部分。傳感器在工業(yè)智能領(lǐng)域的應(yīng)用普及率已被國際社會(huì)作為衡量一個(gè)國家智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化程度的重要標(biāo)志。隨著自動(dòng)檢測、控制技術(shù)的發(fā)展,傳感器應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為專業(yè)工程技術(shù)人員必須掌握的技術(shù)之一。傳感器應(yīng)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(xué)生通過學(xué)習(xí)各類傳感器的基本應(yīng)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(diǎn),從而能熟練地對傳感器進(jìn)行選用和性能測試,并能對電子產(chǎn)品中的傳感器進(jìn)行維護(hù)和調(diào)試,以及進(jìn)行簡單的外圍電路的設(shè)計(jì)。
本書的內(nèi)容依據(jù)專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)編寫,并與崗位職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)地結(jié)合在一起,所涉及的教學(xué)任務(wù)緊扣未來學(xué)生實(shí)際工作需要,體現(xiàn)知識(shí)技能崗位化、崗位問題化、教學(xué)任務(wù)化、任務(wù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。
在本書的編寫過程中,作者團(tuán)隊(duì)與多家企業(yè)進(jìn)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(diǎn):
(1)在總體內(nèi)容的安排上,采用項(xiàng)目任務(wù)的模式,將同一被測物理量的相關(guān)介紹放在一個(gè)項(xiàng)目中,每一個(gè)任務(wù)介紹一種傳感器的應(yīng)用。
(2)在每個(gè)任務(wù)中,以傳感器應(yīng)用為主線,結(jié)合傳感器的原理、技術(shù)參數(shù)及選用原則進(jìn)行介紹,并通過具體的電路講解使學(xué)生加深對內(nèi)容的理解。
(3)在每個(gè)任務(wù)的內(nèi)容組織上,適當(dāng)保留傳統(tǒng)的理論知識(shí),但將其放在整個(gè)任務(wù)的最后,而將每個(gè)傳感器的應(yīng)用電路放在前面,突出任務(wù)的應(yīng)用性。
(4)任務(wù)通過案例載體展開,每個(gè)任務(wù)都由任務(wù)描述、任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)分析、任務(wù)實(shí)施、任務(wù)評價(jià)、相關(guān)知識(shí)、任務(wù)拓展等基本環(huán)節(jié)組成,更有利于學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)。
(5)在教材的編寫過程中,打破傳統(tǒng)的知識(shí)體系,將理論知識(shí)和實(shí)際操作合二為一,理論與實(shí)踐一體化,體現(xiàn)學(xué)中做和做中學(xué)的特色,讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí),在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、獲取知識(shí)。
全書共有九個(gè)項(xiàng)目,分別介紹了相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)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(shí)、力的測量、位移的測量、液位的測量、轉(zhuǎn)速的測量、振動(dòng)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(xiàng)目過程講解中穿插介紹了傳感器的分類等相關(guān)知識(shí)、電路轉(zhuǎn)換及信息處理技術(shù),并著重設(shè)計(jì)了實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),每個(gè)項(xiàng)目都以一個(gè)具體的應(yīng)用實(shí)物為依托,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。教材以實(shí)際產(chǎn)品為工作任務(wù)載體,講授相應(yīng)理論知識(shí),訓(xùn)練傳感器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試等專業(yè)能力,培養(yǎng)學(xué)生方法能力和社會(huì)能力,體現(xiàn)針對性和適用性。
本書由李常峰、劉成剛共同擔(dān)任主編,李翠、羅小妮、任國華、田文玲擔(dān)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(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和支持,在此謹(jǐn)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(jì)南職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)骨干教師,微控制器技術(shù)省級精品課、省級資源共享課負(fù)責(zé)人,具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教材編寫經(jīng)驗(yàn)。
目 錄
項(xiàng)目一 傳感器及測量基本知識(shí)1
任務(wù)一 傳感器的基本知識(shí)1
一、任務(wù)描述1
二、任務(wù)實(shí)施2
任務(wù)二 測量的基本知識(shí)13
一、任務(wù)描述13
二、任務(wù)實(shí)施13
項(xiàng)目總結(jié)17
習(xí)題17
項(xiàng)目二 力的測量19
一、任務(wù)描述19
二、任務(wù)分析19
三、任務(wù)實(shí)施20
四、任務(wù)評價(jià)21
五、任務(wù)知識(shí)鏈接21
六、任務(wù)知識(shí)拓展31
七、傳感器的典型應(yīng)用34
項(xiàng)目總結(jié)37
【實(shí)驗(yàn)】38
實(shí)驗(yàn)一 金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)38
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?8
二、基本原理38
三、需用元器件與單元38
四、實(shí)驗(yàn)步驟38
五、思考題40
實(shí)驗(yàn)二 金屬箔式應(yīng)變片半橋性能實(shí)驗(yàn)40
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?0
二、基本原理40
三、需用元器件與單元40
四、實(shí)驗(yàn)步驟41
五、思考題42
實(shí)驗(yàn)三 金屬箔式應(yīng)變片全橋性能實(shí)驗(yàn)42
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2
二、基本原理42
三、需用元器件和單元42
四、實(shí)驗(yàn)步驟42
五、思考題43
習(xí)題44
項(xiàng)目三 位移的測量47
一、任務(wù)描述47
二、任務(wù)分析47
三、任務(wù)實(shí)施47
四、任務(wù)評價(jià)50
五、任務(wù)知識(shí)鏈接50
六、任務(wù)知識(shí)拓展55
七、傳感器的典型應(yīng)用66
項(xiàng)目總結(jié)70
【實(shí)驗(yàn)】70
差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)70
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?0
二、基本原理70
三、采用元器件與單元70
四、實(shí)驗(yàn)步驟70
五、思考題72
習(xí)題73
項(xiàng)目四 液位的測量75
一、任務(wù)描述75
二、任務(wù)分析76
三、任務(wù)實(shí)施76
四、任務(wù)評價(jià)77
五、任務(wù)知識(shí)鏈接78
六、任務(wù)知識(shí)拓展87
七、傳感器的典型應(yīng)用90
項(xiàng)目總結(jié)95
【實(shí)驗(yàn)】96
電容式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)96
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?6
二、基本原理96
三、選用元器件與單元96
四、實(shí)驗(yàn)步驟96
五、思考題97
習(xí)題97
項(xiàng)目五 轉(zhuǎn)速的測量100
一、任務(wù)描述100
二、任務(wù)分析100
三、任務(wù)實(shí)施101
四、任務(wù)評價(jià)102
五、任務(wù)知識(shí)鏈接102
六、任務(wù)知識(shí)拓展107
七、傳感器的典型應(yīng)用114
項(xiàng)目總結(jié)116
【實(shí)驗(yàn)】117
實(shí)驗(yàn)一 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測速實(shí)驗(yàn)117
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?17
二、基本原理117
三、需用元器件與單元117
四、實(shí)驗(yàn)步驟117
五、思考題118
實(shí)驗(yàn)二 光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)118
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?18
二、基本原理118
三、需用元器件與單元118
四、實(shí)驗(yàn)步驟118
五、思考題119
習(xí)題119
項(xiàng)目六 振動(dòng)的測量122
一、任務(wù)描述122
二、任務(wù)分析122
三、任務(wù)實(shí)施123
四、任務(wù)評價(jià)124
五、任務(wù)知識(shí)鏈接125
六、傳感器的典型應(yīng)用135
項(xiàng)目總結(jié)137
【實(shí)驗(yàn)】137
壓電傳感器測量振動(dòng)實(shí)驗(yàn)137
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?37
二、基本原理137
三、需用元器件與單元137
四、實(shí)驗(yàn)步驟137
五、思考題138
習(xí)題138
項(xiàng)目七 溫度的測量141
一、任務(wù)描述141
二、任務(wù)分析141
三、任務(wù)實(shí)施141
四、任務(wù)評價(jià)143
五、任務(wù)知識(shí)鏈接143
六、任務(wù)知識(shí)拓展146
七、傳感器的典型應(yīng)用157
項(xiàng)目總結(jié)158
【實(shí)驗(yàn)】158
實(shí)驗(yàn)一 Cu50熱電阻的測溫特性實(shí)驗(yàn)158
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?58
二、基本原理158
三、需用元器件與單元159
四、實(shí)驗(yàn)步驟159
五、思考題160
實(shí)驗(yàn)二 Pt100熱電阻測溫特性實(shí)驗(yàn)160
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?60
二、基本原理160
三、需用元器件與單元160
四、實(shí)驗(yàn)步驟161
五、思考題161
習(xí)題162
項(xiàng)目八 氣體的檢測164
一、任務(wù)描述164
二、任務(wù)分析164
三、任務(wù)實(shí)施164
四、任務(wù)評價(jià)166
五、任務(wù)知識(shí)鏈接166
六、傳感器的典型應(yīng)用170
項(xiàng)目總結(jié)172
【實(shí)驗(yàn)】172
氣敏(酒精)傳感器實(shí)驗(yàn)172
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?72
二、基本原理172
三、需用元器件與單元173
四、實(shí)驗(yàn)步驟173
習(xí)題173
項(xiàng)目九 濕度的測量174
一、任務(wù)描述174
二、任務(wù)分析174
三、任務(wù)實(shí)施174
四、任務(wù)評價(jià)176
五、任務(wù)知識(shí)鏈接177
六、濕敏傳感器的典型應(yīng)用181
項(xiàng)目總結(jié)183
【實(shí)驗(yàn)】184
濕敏電阻實(shí)驗(yàn)184
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?84
二、基本原理184
三、需用元器件與單元184
四、實(shí)驗(yàn)步驟184
習(xí)題184
習(xí)題答案186
項(xiàng)目一 傳感器及測量基本知識(shí)186
項(xiàng)目二 力的測量188
項(xiàng)目三 位移的測量191
項(xiàng)目四 液位的測量193
項(xiàng)目五 轉(zhuǎn)速的測量195
項(xiàng)目六 振動(dòng)的測量197
項(xiàng)目七 溫度的測量199
項(xiàng)目八 氣體的測量202
項(xiàng)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(xiàn)211