项目1 传感器与检测技术基础　1
【项目描述】 1
【学习目标】 1
任务1.1 传感器的认知 1
◎【任务导入】 1
◎【知识讲解】 2
1.1.1 传感器的作用 2
1.1.2 传感器的定义及组成 3
1.1.3 传感器的分类 3
1.1.4 传感器的基本特性 5
1.1.5 传感器的应用 7
◎【学海领航】—— 中国制造“电五官” 9
◎【任务实施】——了解自动化生产线中各传感器的应用 9
任务1.2 检测系统与信号处理 11
◎【任务导入】 11
◎【知识讲解】 11
1.2.1 检测系统的组成 11
1.2.2 测量方法 12
1.2.3 测量误差及其分类 13
1.2.4 传感器信号处理 16
◎【学海领航】——“只有测量出来，才能制造出来。” 19
◎【任务实施】—— 监测高温箱的温度 20
【知识拓展】—— 传感器技术的发展趋势 20
【项目小结】 23
【自测试题】 24
项目2 力的检测　26
【项目描述】 26
【学习目标】 26
任务2.1 物体重量检测 26
◎【任务导入】 26
◎【知识讲解】 27
2.1.1 电阻应变式传感器常用弹性敏感元件 27
2.1.2 电阻应变片的结构和类型 28
2.1.3 电阻应变片的工作原理 30
2.1.4 电阻应变片的主要参数和粘贴 31
2.1.5 电阻应变片的测量转换电路 32
2.1.6 电阻应变片的应用 35
◎【学海领航】—— 学生的“应变感知” 37
◎【任务实施】—— 利用电阻应变片设计制作电子称重仪 37
任务2.2 大气压力检测 40
◎【任务导入】 40
◎【知识讲解】 40
2.2.1 压电式传感器的工作原理 40
2.2.2 压电材料的分类 43
2.2.3 压电式传感器的测量转换电路 44
2.2.4 压电式传感器的应用 45
◎【学海领航】—— 时代使命：技术创新 48
◎【任务实施】—— 制作大气压力测量仪 49
【知识拓展】—— 电位器式传感器 50
【项目小结】 53
【自测试题】 53
项目3 速度检测　56
【项目描述】 56
【学习目标】 56
任务3.1 机床主轴转速检测 56
◎【任务导入】 56
◎【知识讲解】 56
3.1.1 光电效应 56
3.1.2 光电元件 58
3.1.3 光电式传感器的类型及应用 63
◎【学海领航】—— 保护环境，实现可持续发展 66
◎【任务实施】—— 测量机床主轴转速 67
任务3.2 转子转速检测 68
◎【任务导入】 68
◎【知识讲解】 68
3.2.1 磁电式传感器的工作原理 68
3.2.2 磁电式传感器的测量电路 70
3.2.3 磁电式传感器的特点 70
3.2.4 磁电式传感器的应用 71
◎【学海领航】—— 锲而不舍，金石可镂 72
◎【任务实施】—— 使用磁电式传感器测量转子转速 72
任务3.3 汽车车速检测 73
◎【任务导入】 73
◎【知识讲解】 73
3.3.1 霍尔元件的工作原理 74
3.3.2 霍尔元件的测量电路 76
3.3.3 霍尔集成传感器 79
3.3.4 霍尔传感器的应用 79
◎【学海领航】—— 传承工匠精神 83
◎【任务实施】—— 用霍尔转速传感器测量汽车转速 83
【知识拓展】—— 光纤传感器 84
【项目小结】 88
【自测试题】 88
项目4 位移检测　91
【项目描述】 91
【学习目标】 91
任务4.1 轴承滚柱直径检测 91
◎【任务导入】 91
◎【知识讲解】 91
4.1.1 自感式传感器 92
4.1.2 互感式传感器 97
4.1.3 电感式传感器的应用 100
◎【学海领航】—— 见微知著，精密之处展才华 102
◎【任务实施】—— 检测轴承滚柱直径 102
任务4.2 数控机床位移检测 104
◎【任务导入】 104
◎【知识讲解】 104
4.2.1 光栅传感器的类型 105
4.2.2 莫尔条纹 105
4.2.3 光栅传感器的结构和工作原理 106
4.2.4 光栅传感器的应用 110
◎【学海领航】—— 新时代国家信息化发展的新战略：数字中国 111
◎【任务实施】—— 检测数控机床光栅位移 112
任务4.3 数控机床伺服电动机角位移检测 113
◎【任务导入】 113
◎【知识讲解】 113
4.3.1 增量式编码器 114
4.3.2 绝对式编码器 115
4.3.3 光电编码器的应用 116
◎【学海领航】—— 智能传感助力智能未来 118
◎【任务实施】—— 检测数控机床伺服电动机角位移 119
任务4.4 自动生产线工件的定位检测 120
◎【任务导入】 120
◎【知识讲解】 121
4.4.1 电涡流式传感器的工作原理 121
4.4.2 电涡流式传感器的结构 122
4.4.3 电涡流式传感器的测量电路 123
4.4.4 电涡流式传感器的应用 124
◎【学海领航】—— 保护自然环境，创造美好未来 128
◎【任务实施】—— 自动生产线工件的定位与计数 128
【知识拓展】—— 磁栅式传感器 129
【项目小结】 130
【自测试题】 131
项目5 液位检测　133
【项目描述】 133
【学习目标】 133
任务5.1 汽车油箱油量检测 134
◎【任务导入】 134
◎【知识讲解】 134
5.1.1 电容式传感器的工作原理 134
5.1.2 电容式传感器的测量电路 140
5.1.3 电容式传感器的误差分析 143
5.1.4 电容式传感器的应用 144
◎【学海领航】——“大国工匠”的创新精神 147
◎【任务实施】—— 检测汽车油箱油量 147
任务5.2 密闭容器液位检测 149
◎【任务导入】 149
◎【知识讲解】 149
5.2.1 超声波的物理特性 149
5.2.2 超声波探头及耦合技术 150
5.2.3 超声波传感器的应用 152
◎【学海领航】—— 继承与创新的科学精神 156
◎【任务实施】—— 密闭罐超声波液位检测 156
【知识拓展】—— 微波传感器 158
【项目小结】 160
【自测试题】 160
项目6 温度检测　162
【项目描述】 162
【学习目标】 162
任务6.1 轧钢炉炉内温度检测 162
◎【任务导入】 162
◎【知识讲解】 162
6.1.1 热电偶的工作原理 163
6.1.2 热电偶的材料及结构 164
6.1.3 热电偶的基本定律 170
6.1.4 热电偶的温度补偿 172
◎【学海领航】—— 正确的认识来源于实践 174
◎【任务实施】—— 检测轧钢炉的炉内温度 174
任务6.2 气化炉炉体温度检测 175
◎【任务导入】 175
◎【知识讲解】 175
6.2.1 热电阻 176
6.2.2 热敏电阻 181
◎【学海领航】—— 百折不挠的科学探索精神 184
◎【任务实施】—— 检测气化炉炉体温度 184
任务6.3 红外测温仪温度检测 186
◎【任务导入】 186
◎【知识讲解】 187
6.3.1 红外辐射 187
6.3.2 红外探测器 188
6.3.3 红外传感器的应用 189
◎【学海领航】—— 勇于探索，科技强国 190
◎【任务实施】—— 用非接触式红外测温仪测量体温 190
【知识拓展】—— 集成温度传感器 191
【项目小结】 193
【自测试题】 194
项目7 环境量检测　196
【项目描述】 196
【学习目标】 196
任务7.1 可燃性气体检测 196
◎【任务导入】 196
◎【知识讲解】 197
7.1.1 半导体气体传感器 197
7.1.2 固体电解质式气体传感器 199
7.1.3 接触燃烧式气体传感器 199
7.1.4 电化学气体传感器 200
7.1.5 气体传感器的应用 200
◎【学海领航】—— 自由的真正内涵 203
◎【任务实施】—— 检测厨房可燃气体是否泄漏 203
任务7.2 物料与环境湿度检测 204
◎【任务导入】 204
◎【知识讲解】 204
7.2.1 湿度的表示方法 205
7.2.2 湿度传感器的分类 205
7.2.3 湿度传感器的应用 207
◎【学海领航】—— 工匠精神的“小事不小” 208
◎【任务实施】—— 检测粮食含水量与环境湿度 209
【知识拓展】——离子敏传感器 211
【项目小结】 212
【自测试题】 213
参考文献 214