《自动检测技术及应用》教案（计算机应用教案）

课型

新课

教具

教科书、传感器

教学目的

知识目标：了解传感器的静态、动态特性，掌握传感器的六种静态技术指标

能力（技能）目标：掌握根据其特性分析传感器优劣的能力

素质目标：加强学生学习专注力

思政德育目标：培养学生合作精神

教学方法

重点

难点

对于线性度、迟滞、重复性特性的理解

教学反思

考勤组织教学：

电子日志考勤（5分钟）；

对于迟到学生进行教育，对于旷课学生及时告知班主任；

检查学生是否准备好上课用品及教科书、笔记、作业本；

提醒学生上课关闭手机；

及时答到；

准备好上课用品及教科书、笔记、作业本；

手机关闭或静音；

确定出勤人数；维护正常上课秩序；培养学生守时守纪精神。

导入新课：

复习提问式导入（5分钟）：请说出传感器的组成、以及按传感器工作原理分类、按传感器检测的物理量分类、按传感器的输出信号性质分类、按能量的传递方式分类。

提问上节课知识点：传感器的组成、传感器的分类

学生回答问题

复习上节课内容，为新知识做铺垫，以求完成知识目标。

讲授新课：

一、传感器的特性（讲述法，10分钟）

传感器一般要变换各种信息量为电量，描述这种变换的输入与输出关系表达了传感器的基本特性。对不同的输入信号，输出特性是不同的，对快变信号与慢变信号，由于受传感器内部储能元件（电感、电容、质量块、弹簧等）的影响，反应大不相同。快变信号要考虑输出的动态特性，即随时间变化的特性；慢变信号要研究静态特性，即不随时间变化的特性。

二、传感器静态特性（讲述法，观察法，讨论法，55分钟）

当输入量（X）为静态（常量）或变化缓慢的信号时（如温度、压力），传感器的静输入输出关系称静态特性。

1.线性度

2．灵敏度

3．迟滞

4．重复性

5．分辨力

6. 漂移

新课小结：总结传感器各种特性指标。

5、课上练习

6、作业布置（2分钟）：课本12页4、5

以提问的方式让学生自己总结本节课的重难点问题，教师进行评价并给予一定的平时分。

学生自己总结重难点并就根据老师的评价对于重点知识在笔记中做出标记。

锻炼学生总结归纳的能力，培养学生自学能力。

课上练习（8分钟）：请在表中指出传感器的静态指标？

教师随机抽取学生提问，对于无法回答的同学可以请“黑骑士”作答，黑骑士回答正确可加分。

学生回答问题

加强学生对于传感器的界定。

课后作业（2分钟）：课本12页4、5

布置作业，说明作业书写规范

记录作业内容

使学生课后巩固知识点。

板书设计

传感器的特性指标

1.传感器动态特性指标

2.传感器静态特性指标

1）. 线性度

2）．灵敏度

3）．迟滞

4）．不重复性

5）．漂移

6）．分辨力

课型

复习课

教具

无

教学目的

知识目标：总结学习各个重要概念的区分

能力（技能）目标：掌握依据铭牌参数，适当选择仪器的能力

素质目标：增强学生自己总结归纳的能力

思政德育目标：培养学生合作精神

教学方法

重点

难点

进行传感器基本特性识别

教学反思

考勤组织教学：

电子日志考勤（5分钟）；

对于迟到学生进行教育，对于旷课学生及时告知班主任；

检查学生是否准备好上课用品及教科书、笔记、作业本；

提醒学生上课关闭手机；

及时答到；

准备好上课用品及教科书、笔记、作业本；

手机关闭或静音；

确定出勤人数；维护正常上课秩序；

导入新课：复习提问式导入（15分钟）

1．传感器的定义

2．传感器的应用

3．传感器的分类、组成

4．传感器的特性与技术指标

请学生回答问题

1．传感器的定义？

2．传感器的应用？

3．传感器的分类、组成？

4．传感器的特性与技术指标？

学生依次回答问题，

复习章节课内容，总结归纳重、难知识点

讲授新课：讲授习题

1、【填空题】传感器是人类 的延伸，故也称之为 。

答案1：五官

答案2：电五官

2、【填空题】传感器一般由 、 、 组成。

答案1：传感元件

答案2：转换元件

答案3：转换电路

3、【填空题】 是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，如 敏元件、磁敏元件、 敏元件及气敏元件。

答案1：敏感元件

答案2：光

答案3：热

4、【填空题】 是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适用于传输或测量的电信号的部分。

答案1：转换元件

5、【填空题】 是把转换元件输出的电信号变换成为便于处理、显示、记录、控制和传输的可用电信号的电路。

答案1：转换电路

5、【填空题】在不同的学科领域，传感器又有不同的专业术语，如被称为检测器、 等。

答案1：转换器

7、【填空题】有的传感器将 和转换元件合二为一，如热电偶、光敏元件等。

答案1：敏感元件

8、【填空题】压力传感器是按 分类的，电阻传感器是按 分类的，电容式压力传感器是把 和测量原理结合起来命名的。

答案1：被测量|||用途

答案2：工作原理|||原理|||测量原理

答案3：被测量|||用途

9、【填空题】传感器把感受到的外界信息，如光、湿度、力、磁、位移、温度等转换成为 信号。

答案1：电

10、【填空题】传感器在军事上的应用有很多，比如单兵夜视仪、 等。

答案1：、红外雷达

11、【判断题】传感器的特性一般是指输入、输出特性。它有静态、动态之分。 答案：正确

12、【判断题】传感器按工作原理分类，可分为位移、力、力矩、转速、温度等传感器。 答案：错误

13、【判断题】传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生于输入量无关的变化，它包括零点漂移和灵敏度漂移。 答案：正确

14、【判断题】4重复性属于系统误差。 答案：

15、【判断题】漂移一般可通过串联或并联可调电阻来消除。 答案：正确

16、【判断题】对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，一般可认为该仪表最末位的数值就是该仪表的分辨力。 答案：正确

17、【判断题】迟滞是正、反行程期间，其输入与输出特性曲线不重合的现象称之为迟滞。 答案：正确

18、【判断题】对于线性传感器，他的灵敏度s就是他的静态特性斜率。 答案：正确

19、【判断题】传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间关系曲线的线性程度。 答案：正确

20、【判断题】传感器相当于人的感觉器官，能感知外界物理信息。 答案：正确

21、【简单题】传感器可以按哪些原则进行分类？

答案：1.按传感器工作原理分类

可分为电阻应变式、电感式、压电式、电容式、涡流式、光电式、电磁式、热电式等。

2.按传感器检测的物理量分类

可分为加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、负荷传感器、扭矩传感器、温度传感器、成分传感器等。

3. 按传感器的输出信号性质分类

可分为模拟式传感器、数字式传感器。

4. 按能量的传递方式分类

从能量的观点看，所有传感器可分类为有源传感器与无源传感器两大类。

22、【简单题】衡量传感器静态特性的主要技术指标有哪些？

答案：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、漂移。

23、【简单题】举例说明传感器在生活中的六种应用？

答案：遥控器、鼠标、指纹识别锁、汽车钥匙、烟雾报警器、酒精检测仪、红外体温枪

新课小结（5分钟）：

总结误差分析基本方法，传感器的技术指标。

以提问的方式让学生自己总结本节课的重难点问题，教师进行评价并给予一定的平时分。

学生自己总结重难点并就根据老师的评价对于重点知识在笔记中做出标记。

锻炼学生总结归纳的能力，培养学生自学能力。

课上练习（5分钟）：

1、【论述题】举例说明传感器在军事上的一种应用，并说明其工作过程。

答案：单兵夜视仪有很多，其中一种被动红外线夜视仪自身不发出红外线，靠捕捉被视物体发出的热红外线，转换成可视图象，以实现夜视的功能。

1.用一种特制的透镜，能够将视野内物体发出的红外线会聚起来。

2.红外线探测器元上的相控阵能够扫描会聚的光线。探测器元能够生成非常详细的温度样式图，称为温谱图。大约只需1/30秒，探测器阵列就能获取温度信息，并制成温谱图。这些信息是从探测器阵列视域场中数千个探测点上获取的。

3.探测器元生成的温谱图被转化为电脉冲。

4.这些脉冲被传送到信号处理单元——一块集成了精密芯片的电路板，它可以将探测器元发出的信息转换为显示器能够识别的数据。

5.信号处理单元将信息发送给显示器，从而在显示器上呈现出各种色彩，色彩强度由红外线的发射强度决定。将从探测器元传来的脉冲组合起来，就生成了图像。

2、【论述题】我们经常看到机器人搬运物品，机械手可以感知物品大小和形状，是因为人类利用传感器使机器人的手有了“触觉”，请说明传感器是怎么工作进行手部感知物体大小和形状？

答案：为了使机器人的手部有触觉，在手掌和手指上都装有带弹性触点的触敏元件，当触及物体时，触敏元件发出接触信号，各指节的连接轴上装有精巧的电位器，利用转动来改变电路的电阻从而输出电流信号，能把手指的弯曲角度转换成外形弯曲信息。把外形弯曲信息和各指节产生的接触信息一起送入计算机，再通过计算机就能迅速判断机械手所抓物体的形状和大小。

教师随机抽取学生提问，对于无法回答的同学可以请“黑骑士”作答，黑骑士回答正确可加分。

学生回答问题

加强学生对于传感器的界定。

课后作业（0分钟）：无

布置作业，说明作业书写规范

记录作业内容

使学生课后巩固知识点。

板书设计

1．传感器的定义

2．传感器的应用

3．传感器的分类、组成

4．传感器的特性与技术指标

课型

新课

教具

游标卡尺

教学目的

知识目标：熟悉测量的基本概念与分析方法、掌握测量的几种方式

能力（技能）目标：分析问题并能利用已学知识解决问题的能力

素质目标：培养学生自学、主动学习的习惯。

思政德育目标：培养学生职业荣誉感，团队精神

教学方法

重点

难点

测量的分析方法

教学反思

考勤组织教学：

电子日志考勤（5分钟）；

对于迟到学生进行教育，对于旷课学生及时告知班主任；

检查学生是否准备好上课用品及教科书、笔记、作业本；

提醒学生上课关闭手机；

及时答到；

准备好上课用品及教科书、笔记、作业本；

手机关闭或静音；

确定出勤人数；维护正常上课秩序；

导入新课：

复习提问式导入（5分钟）：1、传感器一般由哪三部分组成？

2、传感器如何分类？

3、请在表中指出传感器的动态指标？

4、请说出传感器的几种静态指标？

教师采用接力式提问方式，不会答题的同学可采用邀请黑骑士的方式提示自己，然后答题。

学生回答问题

复习上节课内容，为新知识做铺垫。

讲授新课：

一、检测系统的作用是什么？（讲述法，提问法，5分钟）

检测是为了准确的获取表征被测对象特征的某些参数的定量信息。

X=Ax*Ae（被测量=被测量数据*单位）

二、测量的单位（讲述法，25分钟）

定义：数值为1的某量，称为该量的测量单位或计量单位。

基本单位（7个）：长度、质量、时间、电流、热力学单位、物质的量、发光强度

辅助单位（2个）：平面角、立体角

导出单位：由基本单位根据选定的、联系相应量的代数式组合起来的单位。

三、测量分类（讲述法，举例法，30分钟）

1、测量过程的特点分类

（1）直接测量法：

偏差法：用事先分度好的测量仪表进行测量，例如水银温度计

零位法：将被测量与某一标准量完全抵消，如天平，电位差计

微差法：结合零位法和偏差法，如天平砝码，电位差计上的毫伏表

（2）间接测量法：功率P=U*I

2、按测量仪表的特点分类

（1）接触测量法：水银温度计

（2）非接触测量法：辐射式温度计测量温度

3、按测量对象的特点

（1）静态测量法

（2）动态测量法

新课小结（5分钟）：总结测量基本单位、辅助单位、导出单位，以及几种测量方法分类？

以提问的方式让学生自己总结本节课的重难点问题，教师进行评价并给予一定的平时分。

学生自己总结重难点并就根据老师的评价对于重点知识在笔记中做出标记。

锻炼学生总结归纳的能力，培养学生自学能力。

课上练习（15分钟）：

1）测量的方法如何分类？

2）直接测量方法有几种，简单举例说明？

3）举例说明接触测量法和非接触测量法？

教师随机抽取学生提问，对于无法回答的同学可以请“黑骑士”作答，黑骑士回答正确可加分。

学生回答问题

加强学生对于传感器的界定。

课后作业：无

布置作业，说明作业书写规范

记录作业内容

使学生课后巩固知识点。

板书设计

一、检测系统的作用

X=Ax*Ae（被测量=被测量数据*单位）

二、测量的单位

1、基本单位（7个）

2、辅助单位（2个）

3、导出单位

三、测量分类

1、测量过程的特点分类

（1）直接测量法

（2）间接测量法

2、按测量仪表的特点分类

（1）接触测量法：水银温度计

（2）非接触测量法：辐射式温度计测量温度

3、按测量对象的特点

（1）静态测量法

（2）动态测量法

课型

新课

教具

多媒体，传感器模块

教学目的

知识目标：掌握绝对误差、相对误差计算、正确判断误差性质

能力（技能）目标：能根据测量误差的计算结果确定检测仪表的精度等级、学会比较几种仪表的性能好坏、能根据传感器的性能选择正确的检测仪表

素质目标：培养学生合作精神

思政德育目标：增强学生集体荣誉感

教学方法

重点

难点

精度等级的计算与划分

教学反思

考勤组织教学：

电子日志考勤（5分钟）；

对于迟到学生进行教育，对于旷课学生及时告知班主任；

检查学生是否准备好上课用品及教科书、笔记、作业本；

提醒学生上课关闭手机；

及时答到；

准备好上课用品及教科书、笔记、作业本；

手机关闭或静音；

确定出勤人数；维护正常上课秩序；

导入新课：

复习提问式导入（5分钟）：

1）测量的方法如何分类？

2）直接测量方法有几种，简单举例说明？

3）举例说明接触测量法和非接触测量法？

教师采用接力式提问方式，不会答题的同学可采用邀请黑骑士的方式提示自己，然后答题

学生回答问题

复习上节课内容，为新知识做铺垫。

讲授新课：

一、误差（讲述法，举例法，15分钟）

1、误差的定义：仪表不可能绝对精确，测量原理的局限，测量方法的不尽完善，环境因素和外界干扰的存在以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态。

2、真值：

1）、理论真值（三角形的内角和是180度）

2）、约定真值（保存在国际计量局的1kg的铂铱合金原器就是1kg质量的约定真值）

3）、相对真值：如果高一级检测仪器的误差仅为低一级检测仪器误差的1/3——1/10，则可认为前者是后者的相对真值

4）、标称值：计量或测量器具上标注的量值，成为标称值。如天平的砝码上标注的1g、精密电阻器上标注的100Ω.

5）、示值：检测仪器指示或显示的数值称为示值，也成为测量值或读数。

二、测量误差的表达方法与分类（讲述法，练习法，30分钟）

1）绝对误差 ΔX=AX-A0 (ΔX=AX-X0)

2)相对误差

实际相对误差：绝对误差与被测真值的百分比

示值相对误差：绝对误差与被测值的百分比

满度相对误差：绝对误差与仪表满度值的百分比

例1、某温度计的量程范围为0-500℃，校验时该表的最大绝对误差为6℃，试确定该仪表的精度等级？

三、按统计规律划分误差（10分钟）

系统误差：系统误差又称为系差，它是指在相同条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差。它又可分为恒定系差和变值系差。这类误差是测量误差的主要部分，对测量结果的影响较为严重。

随机误差：在相同条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号均发生变化，其值时大、时小，其符号时正、时负，投有确定的变化规律，也不可以预见的误差称为随机误差。

粗大误差：疏忽误差 在一定的测量条件下，测量值明显地偏离其真值(或实际值)所形成的误差称为疏忽误差，又叫做粗大误差。

四、测量结果的评价（讲述法，10分钟）

精密度：是指在测量过程中所测数据重复一致的程度。

准确度：是指测量结果与被测真值的偏离程度。

精确度：是衡量测量结果的最佳指标。

新课小结（5分钟）：总结误差的分类与测量误差的表达方式

以提问的方式让学生自己总结本节课的重难点问题，教师进行评价并给予一定的平时分。

学生自己总结重难点并就根据老师的评价对于重点知识在笔记中做出标记。

锻炼学生总结归纳的能力，培养学生自学能力。

课上练习（8分钟）：今有级的0-300℃和级的0-100℃两个温度计，要测80℃的温度，试问采用哪一个温度计好？

教师随机抽取学生提问，对于无法回答的同学可以请“黑骑士”作答，黑骑士回答正确可加分。

学生回答问题

加强学生对于传感器的界定。

课后作业（2分钟）：13页9、10、11

布置作业，说明作业书写规范

记录作业内容

使学生课后巩固知识点。

板书设计

一、误差的定义：仪表不可能绝对精确，测量原理的局限，测量方法的不尽完善，环境因素和外界干扰的存在以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态。

二、误差分类：

1系统误差

2随机误差

3粗大误差

三、测量误差的表达方式

1、真值的概念

2、绝对误差与相对误差

3、精度