第7章 压电式传感器

第7章压电式传感器

一、单项选择题

1、对石英晶体，下列说法正确的是（）。

A. 沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生。

B. 沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生。

C. 沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，但没有电荷产生。

D. 沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，也会有电荷产生。

2、石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是（）

A. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性也比石英晶体好

B. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性不如石英晶体好

C. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性也比压电陶瓷好

D. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性不如压电陶瓷好

3、两个压电元件相并联与单片时相比说法正确的是（）

A. 并联时输出电压不变，输出电容是单片时的一半

B. 并联时输出电压不变，电荷量增加了2倍

C. 并联时电荷量增加了2倍，输出电容为单片时2倍

D. 并联时电荷量增加了一倍，输出电容为单片时的2倍

4、两个压电元件相串联与单片时相比说法正确的是（）

A. 串联时输出电压不变，电荷量与单片时相同

B. 串联时输出电压增大一倍，电荷量与单片时相同

C. 串联时电荷量增大一倍，电容量不变

D. 串联时电荷量增大一倍，电容量为单片时的一半

5、用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了（）原理。

A.磁阻效应

B. 压阻效应

C. 正压电效应

D.逆压电效应

6、压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是（）。

A．前者比后者灵敏度高 B．后者比前者灵敏度高

C．前者比后者性能稳定性好 D．前者机械强度比后者的好7、压电石英晶体表面上产生的电荷密度与（）。

A．晶体厚度成反比 B．晶体面积成正比

C．作用在晶片上的压力成正比 D．剩余极化强调成正比

8、压电式传感器目前多用于测量（）。

A．静态的力或压力 B．动态的力或压力

C．位移 D．温度

9、压电式加速度传感器是适合测量下列哪种信号（）。

A. 适于测量任意

B. 适于测量直流

C. 适于测量缓变

D. 适于测量动态

10、石英晶体在沿机械轴y方向的力作用下会（）。

A．产生纵向压电效应 B. 产生横向压电效应

C．不产生压电效应 D. 产生逆向压电效应

11、在运算放大器放大倍数很大时，压电传感器输入电路中的电荷放大器的输出电压与

（）成正比。

A．输入电荷 B.反馈电容

C．电缆电容 D.放大倍数

12、石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会（）

A．不产生压电效应 B. 产生逆向压电效应

C. 产生横向压电效应 D．产生纵向压电效应

13、关于压电式传感器中压电元件的连接，以下说法正确的是（）

A．与单片相比，并联时电荷量增加1倍、电容量增加1倍、输出电压不变

B. 与单片相比，串联时电荷量增加1倍、电容量增加1倍、输出电压增大1倍

C．与单片相比，并联时电荷量不变、电容量减半、输出电压增大1倍

D. 与单片相比，串联时电荷量不变、电容量减半、输出电压不变

二、多项选择题

1、压电晶体式传感器其测量电路常采用（）。

A. 频率放大器

B. 电荷放大器

C. 电流放大器

D. 功率放大器

2、压电式传感器是高阻抗传感器，要求前置放大器的输入阻抗（）。

A 很大

B 很低

C 不变

D 随意

3、以下因素在选择合适的压电材料时必须考虑的有：（）

A.转换性能

B.电性能

C.时间稳定性

D.温度稳定性

三、填空题

1、压电式传感器是以某些介质的作为工作基础的。

2、将电能转变为机械能的压电效应称为。

3、石英晶体沿方向施加作用力不会产生压电效应，没有点电荷产生。

4、压电陶瓷需要有和的共同作用才会具有压电效应。

5、压电式传感器可等效为一个和一个并联，也可等效为一

个与相串联的电压源。

6、压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己方

向，经过的压电陶瓷才具有压电效应。

7、压电式传感器是一种典型的传感器（或发电型传感器），其以某些电介质的

为基础，来实现非电量电测的目的。

8、压电式传感器的工作原理是基于某些材料的压电效应

9、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的与作用在晶面上的压

强成正比，而与晶片和面积无关。

10、沿着压电陶瓷极化方向加力时，其发生变化，引起垂直于极化

方向的平面上的变化而产生压电效应。

11、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不能测量

的被测量。特别是不能测量。

12、压电式传感器使用放大器时，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影

响。

13、压电式传感器在使用电压前置放大器时，连接电缆长度会影响系统

；而使用电荷放大器时，其输出电压与传感器的成正比。

14、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有和

两种形式。

15、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符

号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称

效应。

16、石英晶体的X轴称为 _，垂直于X轴的平面上最强；Y轴称为

，沿Y轴的最明显；Z轴称为光轴或中性轴，Z轴方向上无压电效应。

17、压电效应将转变为，逆压电效应将转化为。

18、压电材料的主要特性参数有：、、、、

及。（任选4个做填空。）

四、简答题

1、什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？

2、石英晶体x、y、z轴的名称及其特点是什么？

3、简述压电陶瓷的结构及其特性？

4、画出压电元件的两种等效电路。

5、压电元件在使用时常采用多片串接或并接的结构形式。试述在不同接法下输出电压、电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？

6、压电式传感器中采用电荷放大器有何优点？

7、简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。

8、什么是正压电效应？什么是逆压电效应？压电材料有哪些？

9、压电传感器的结构和应用特点是什么？能否用压电传感器测量静态压力？

10、为什么压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量？

11、设计压电式传感器检测电路的基本考虑点是什么？为什么？

12、试说明压电陶瓷的敏感机理。

13、试比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应。

14、试从材料特性、灵敏度、稳定性等角度比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应。

15、画出压电式元件的并联接法，试述其输出电压、输出电荷和输出电容的关系，并说明它的适用场合？

16、画出压电式元件的串联接法，试述其输出电压、输出电荷和输出电容的关系，并说明它的适用场合？

四、计算题

1、压电式加速度传感器与电荷放大器联接，电荷放大器又与函数记录仪联接。已知：传感器的电荷灵敏度k q=100(pC/g)，反馈电容C f=0.01(μF),被测加速度a=0.5g。求：

(1)电荷放大器的输出电压是多少?电荷放大器的灵敏度是多少?

(2)若函数记录仪的灵敏度k g=2mm/mV，求测量系统总灵敏度k0.

2、一压电式力传感器，将它与一只灵敏度Sv可调的电荷放大器联接，然后接到灵敏度为Sx=20mm/v的光线示波器上记录，现知压电式压力传感器灵敏度为Sp=5pc/Pa，该测试系统的总灵敏度为S=0.5mm/Pa，试问：

（1）电荷放大器的灵敏度Sv应调为何值(v/Pc)?

（2）用该测试系统测40Pa的压力变化时，光线示波器上光点的移动距离是多少？

3、石英晶体加速计及电荷放大器测量机械振动，已知加速度计灵敏度为5pc/g，电荷放大器灵敏度为50mv/pc，当机器达到最大加速度时的相应输出电压幅值为2V，试求机械的振动加速度(单位g)。

传感器作业答案..

第二章 测量误差与数据处理 1、测量数据中包含哪三种误差？它们各自的含义是什么？ 系统误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），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称为系统误差。 随机误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），绝对值和符号不可预知的随 机变化，但就误差的总体而言，具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。 粗大误差：明显偏离测量结果的误差称为粗大误差，又称疏忽误差。这类误差是由于测量者 疏忽大意或环境条件的突然变化产生的。对于粗大误差，首先应设法判断是否存在，然后将其剔除。 2、对某轴直径d 的尺寸进行了15次测量，测得数据如下（单位mm ）：120.42, 120.43, 120.40, 120.42, 120.43, 120.39, 120.30, 120.40,120.43, 120.41, 120.43, 120.42, 120.39,120.39,120.40。试用格罗布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出测量结果。 解：1）求算术平均值 2）求单次测量值的标准差估计值 3）按格罗布斯准则判别是否存在粗大误差（查书P61 表3－2） 经检查，存在 ， 故剔除120.30mm 。 4）重新求解上述各值，得： ； m m x x i i 404.12015 15 1 == ∑=- ∧ σmm 033.01 )(12 ＝--= ∑=∧ n x x n i i σmm g n g K G 080.0033.041.2)05.0,15(),(00≈?===∧ ∧ σσα)15,...,2,1(=>i K v G i mm x 41.120=- mm 016.0＝∧ σmm g n g K G 038.0016.037.2)05.0,14(),(00≈?===∧ ∧σσα

传感器课后习题

第二章习题

第三章 电阻应变式传感器 1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。 2.试述应变片温度误差的概念、产生原因和补偿方法。 3.什么是直流电桥？若按不同的桥臂工作方式，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？ 4.拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问： （1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ （2）画出相应的电桥电路图。 5.下图为一直流应变电桥，图中E=4V ，Ω====1204321R R R R ，试求： ① R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为Ω=?2.11R 时，电桥输出电压U 0=？ ② R 1 、R 2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0=？ ③ 题②中，如果R 2与R 1感受应变的极性相反，且Ω=?=?2.121R R ，电桥输出电压U 0=？ 6.等强度梁测力系统，R 1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时， Ω=1201R 。当试件受力F 时，应变片承受平均应变m m /800με=，试求：

①应变片电阻变化量1R ?和电阻相对变化量11/R R ?。 ②将电阻应变片R 1置于单臂测量电桥，电桥 电源电源为直流3V ，求电桥输出电压及电桥非线性误差。 ③若要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差大小。 7．如果试件材质为合金钢，线膨胀系数C g ??=-/10116β，电阻应变片敏感栅材质为康铜，其电阻温度系数C ??=-/10156α，线膨胀系数C g ??=-/109.146β，灵敏度K=2.05。当传感器的环境温度从10℃变化到50℃时，所引起的附加电阻相对变化量（R R /?）t 为多少？折合成附加应变t ε为多少？ 8．一个量程为10KN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径为20mm ，内径为18mm ，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为Ω120，灵敏度为2，泊松比为0.3，材料弹性模量Pa E 11101.2?=。要求： ①绘出弹性元件贴片位置及全桥电路； ②计算传感器在满量程时，各应变片的电阻； ③当桥路的供电电压为10V ，计算电桥负载开路时的输出电压。 9. 将一个阻值为Ω120的康铜丝应变片粘贴在10#优质碳素钢杆表面，轴向受力，该试件的直径为10mm ，碳素钢的弹性模量Pa E 910200?=，由应变片组成一个单臂应变电桥，设应变片允许通过的最大电流为30mA ，求当碳素钢杆受到100N 的力时电桥最大可能的输出开路电压。

第六章压电式传感器

第六章压电式传感器 一、学习本课程所需的预备知识。 物理、电工基础、电子测量技术、电子线路。 二、教学提要（重难点）、课程内容、教学要求、实验指导。 1、压电传感器 压电传感器是利用某些晶体的压电效应工作的，超声波是利用逆压电效应工作的，所以压电效应是本章重点内容。同时，压电传感器使用电压、电荷放大器，故也是重点内容。 教学从晶体的压电效应入手，结合身边（电子打火机）的应用实例讲解。并且通过实验来加深理论知识，同时也掌握了压电传感器的应用。 超声波是压电效应的反向使用，要掌握超声波特性，这对于超声波传感器的使用是非常重要的。 教学建议： 由于晶体的压电效应不易理解，可以用电子打火机的原理使学生掌握晶体的压电效应。在介绍测量电路时，要使学生清楚压电传感器的实际等效电路，并且使学生知道为什么压电传感器不能用于静态测量。最后通过实验掌握传感器的应用。 2、霍尔传感器 霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应实现对磁场和电流测量的，目前使用的基本是霍尔集成电路，所以霍尔效应和霍尔集成电路是本章的重点内容。教材从霍尔效应开始，介绍了霍尔效应，霍尔元件的主要参数以及霍尔集成电路。最后介绍了霍尔传感器的应用。 教学建议： 在教学中要详细介绍霍尔集成电路的相关知识，同时，要采用实验的手段，使学生对霍尔传感器的原理及应用有一个详细的掌握。实验可采用测量位移的方法，这个实验在传感器实验台上完成。 三、典型例题 1、什么叫压电效应？压电材料分为哪几种？ 答：某些晶体，当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫压电效应。 压电材料可分为三大类：压电晶体（单晶）、压电陶瓷（多晶半导瓷）和新型压电材料（包括压电半导体和高分子压电材料）。 2、压电效应

第6章 压电式传感器习题

第6章压电式传感器习题 第6章压电式传感器 1、为什么压电式传感器不能用于静态测量，只能用于动态测量中？而且是频率越高越好？ 2、什么是压电效应？试比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应 3、设计压电式传感器检测电路的基本考虑点是什么，为什么? 4、有一压电晶体，其面积为20mm2，厚度为10mm，当受到压力P=10MPa作用时，求产生的电荷量及输出电压： (1)零度X切的纵向石英晶体； (2)利用纵向效应的BaTiO3。 解：由题意知，压电晶体受力为 F=PS=10×106×20×10-6=200(N) （1）0°X切割石英晶体，εr=4.5，d11=2.31×10-12C/N 等效电容 36120101010205.41085.8---?????==d S C r aεε=7.97×10-14 (F) 受力F产生电荷 Q=d11F=2.31×10-12×200=462×10-2(C)=462pC 输出电压()V C Q U a a3141210796.51097.710462?=??==--

（2）利用纵向效应的BaTiO3，εr=1900，d33=191×10-12C/N 等效电容361201010102019001085.8---?????==d S C r aεε =33.6×10-12(F)=33.6(pF) 受力F产生电荷 Q=d33F=191×10-12×200=38200×10-12(C)=3.82×10-8C 输出电压()V C Q U a a312810137.1106.331082.3?=??==--5、某压电晶体的电容为1000pF，k q=2.5C/cm，电缆电容C C =3000pF，示波器的输入阻抗为1MΩ和并联电容为50pF，求： (1)压电晶体的电压灵敏度足K u； (2)测量系统的高频响应； (3)如系统允许的测量幅值误差为5％，可测最低频率是多少? (4)如频率为10Hz，允许误差为5％，用并联连接方式，电容值是多大? 解：（1） cm V pF cm C C K K a q u/105.21000/5.2/9?=== （2）高频（ω→∞）时，其响应i c a q i c a m am u C C C k C C C d F U K++=++== 33()cm/V.F cm /C.8121017610 503000100052?=?++=- （3）系统的谐振频率

传感器原理与应用习题_第6章压电式传感器重点

《传感器原理与应用》习题集与部分参考答案 教材:传感器技术(第 3版贾伯年主编,及其他参考书 第 6章压电式传感器 6-1 何谓压电效应?何谓纵向压电效应和横向压电效应? 答:一些离子型晶体的电介质不仅在电场力作用下,而且在机械力作用下,都会产生极化现象。且其电位移 D(在 MKS 单位制中即电荷密度σ 与外应力张量 T 成正比: D = dT 式中 d —压电常数矩阵。当外力消失,电介质又恢复不带电原状;当外力变向,电荷极性随之而变。这种现象称为正压电效应,或简称压电效应。 若对上述电介质施加电场作用时,同样会引起电介质内部正负电荷中心的相对位移而导致电介质产生变形,且其应变 S 与外电场强度 E 成正比: S=dt E 式中 d t ——逆压电常数矩阵。这种现象称为逆压电效应,或称电致伸缩。 6-2 压电材料的主要特性参数有哪些?试比较三类压电材料的应用特点。 答:主要特性:压电常数、弹性常数、介电常数、机电耦合系数、电阻、居里点。 压电单晶:时间稳定性好,居里点高,在高温、强辐射条件下,仍具有良好的压电性,且机械性能,如机电耦合系数、介电常数、频率常数等均保持不变。此外, 还在光电、微声和激光等器件方面都有重要应用。不足之处是质地脆、抗机械和热冲击性差。 压电陶瓷:压电常数大,灵敏度高,制造工艺成熟,成形工艺性好,成本低廉,利于广泛应用,还具有热释电性。 新型压电材料:既具有压电特性又具有半导体特性。因此既可用其压电性研制传感器,又可用其半导体特性制作电子器件;也可以两者合一,集元件与线路于一体,

研制成新型集成压电传感器测试系统。 6-3 试述石英晶片切型(??+45/50yxlt 的含意。 6-4 为了提高压电式传感器的灵敏度, 设计中常采用双晶片或多晶片组合, 试说明其组合的方式和适用场合。 答:(1并联:C ′=2C , q ′ =2q,U′ =U,因为输出电容大,输出电荷大,所以时间常数,适合于测量缓变信号,且以电荷作为输出的场合。 (2串联:q′ =q,U′ =U,C′ =C/2, 特点:输出电压大,本身电容小,适合于以电压作为输出信号,且测量电路输出阻抗很高的场合。 6-5 欲设计图 6-20所示三向压电加速度传感器, 用来测量 x 、 y 、 z 三正交方向的加速度, 拟选用三组双晶片组合 BaTiO 3压电陶瓷作压电组件。试问:应选用何种切型的晶片?又如何合理组合?并用图示意。 6-6 原理上, 压电式传感器不能用于静态测量, 但实用中, 压电式传感器可能用来测量准静态量, 为什么? 答:压电式测力传感器是利用压电元件直接实现力 -电转换的传感器,在拉力、压力和力矩测量场合, 通常较多采用双片或多片石英晶片作压电元件。由于它刚度大,动态特性好;测量范围广,可测范围大;线性及稳定性高;可测单、多向力。当采用大时间常数的电荷放大器时,就可测准静态力。

压电式传感器习题

第6章压电式传感器 1、为什么压电式传感器不能用于静态测量，只能用于动态测量中？而且是频率越高越好？ 2、什么是压电效应？试比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应 3、设计压电式传感器检测电路的基本考虑点是什么，为什么? 4、有一压电晶体，其面积为20mm2，厚度为10mm，当受到压力P=10MPa 作用时，求产生的电荷量及输出电压： (1)零度X切的纵向石英晶体； (2)利用纵向效应的BaTiO 3 。 解：由题意知，压电晶体受力为 F=PS=10×106×20×10-6=200(N) （1）0°X切割石英晶体，ε r =，d 11 =×10-12C/N 等效电容 =×10-14 (F) 受力F产生电荷 Q=d 11 F=×10-12×200=462×10-2(C)=462pC

输出电压 （2）利用纵向效应的BaTiO 3，εr =1900，d 33=191×10-12 C/N 等效电容 =×10-12(F)=(pF) 受力F 产生电荷 Q=d 33F=191×10-12×200=38200×10-12 (C)=×10-8C 输出电压 5、某压电晶体的电容为1000pF ，k q =2.5C/cm ，电缆电容C C =3000pF ，示波器的输入阻抗为1MΩ和并联电容为50pF ，求： (1)压电晶体的电压灵敏度足K u ； (2)测量系统的高频响应； (3)如系统允许的测量幅值误差为5％，可测最低频率是多少? (4)如频率为10Hz ，允许误差为5％，用并联连接方式，电容值是多大? 解：（1） cm V pF cm C C K K a q u /105.21000/5.2/9?== =

第7章 压电式传感器

第7章压电式传感器（2学时）本章主要内容 7.1 压电式传感器的基本原理 7.2 压电式传感器的测量转换电路 7.3 压电式传感器的应用 教学要求及重点、难点 一. 教学要求 1. 了解压电式传感器基本原理， 2. 熟悉压电式传感器的测量转换电路 3. 了解压电式传感器的应用 二. 重点、难点 压电式传感器的测量转换电路

概述 压电式传感器是利用某些电介质材料(如石英晶体)具有压电效应现象制成的。有些电介质材料在一定方向上受到外力(压力或拉力)作用而变形时，在其表面上产生电荷从而可以实现对非电量的检测。压电式传感器具有体积小、重量轻、频带宽等特点，适用于对各种动态力、机械冲击与振动的测量，广泛应用在力学、声学、医学、宇航等方面。 压电式传感器是一种无源传感器，大多数是利用正向压电效应制成的。外力去掉后，又回到不带电状态，这种将机械能转换成电能的现象，称为正向压电效应，简称压电效应。当然这种电介质材料也具有逆压电效应，即在相应表面上施加电压后，电介质材料会发生机械变形；去掉电压后，变形立即消失，它将电能转换成机械能。逆压电效应也称电致伸缩效应。 7.1 压电式传感器的基本原理 一. 压电效应与压电材料 1. 压电效应 某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用产生变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面产生电荷。当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。 压电效应分为正向压电效应和逆向压电效应。某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上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，这种现象称压电效应。 当外力方向改变时，电荷的极性也随之改变，这种将机械能转换为电能的现象，称为正压电效应。相反，当在电介质极化方向施加电场，这些电介质也会产生一定的机械变形或机械应力，这种现象称为逆向压电效应，也称为电致伸缩效应。 图6.1所示压电元件受力变形后的几种基本形式。 2. 压电材料： 具有压电效应的材料称为压电材料，压电材料能实现机-电能量的相互转换，具有一定的可逆性，如图4.71 所示。压电材料可以分为三类：压电（石英）晶体、压电陶瓷和高分子压电材料。 压电材料常用晶体材料，但自然界中多数晶体压电效应非常微弱，很难满足实际检测的需要，因而没有实用价值。目前能够广泛使用的

第7章 压电式传感器

第7章压电式传感器 一、单项选择题 1、对石英晶体，下列说法正确的是（）。 A. 沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生。 B. 沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生。 C. 沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，但没有电荷产生。 D. 沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，也会有电荷产生。 2、石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是（） A. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性也比石英晶体好 B. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性不如石英晶体好 C. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性也比压电陶瓷好 D. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性不如压电陶瓷好 3、两个压电元件相并联与单片时相比说法正确的是（） A. 并联时输出电压不变，输出电容是单片时的一半 B. 并联时输出电压不变，电荷量增加了2倍 C. 并联时电荷量增加了2倍，输出电容为单片时2倍 D. 并联时电荷量增加了一倍，输出电容为单片时的2倍 4、两个压电元件相串联与单片时相比说法正确的是（） A. 串联时输出电压不变，电荷量与单片时相同 B. 串联时输出电压增大一倍，电荷量与单片时相同 C. 串联时电荷量增大一倍，电容量不变 D. 串联时电荷量增大一倍，电容量为单片时的一半 5、用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了（）原理。 A.磁阻效应 B. 压阻效应 C. 正压电效应 D.逆压电效应 6、压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是（）。 A．前者比后者灵敏度高 B．后者比前者灵敏度高 C．前者比后者性能稳定性好 D．前者机械强度比后者的好7、压电石英晶体表面上产生的电荷密度与（）。 A．晶体厚度成反比 B．晶体面积成正比 C．作用在晶片上的压力成正比 D．剩余极化强调成正比 8、压电式传感器目前多用于测量（）。 A．静态的力或压力 B．动态的力或压力 C．位移 D．温度

《传感器技术》习题答案完整

《传感器技术》习题答案 目录 第一章传感器的基本概念及一般特性 (1) 第二章电阻式传感器 (3) 第三章电容式传感器 (5) 第四章电感式传感器 (6) 第五章磁电式传感器 (8) 第六章压电式传感器 (9) 第七章光电式传感器 (12) 第八章热电及红外辐射传感器 (13) 第九章数字式传感器 (14) 第十章气敏和湿敏传感器 (15) 第十三章传感器的标定与校准 (19)

第一章 传感器的基本概念及一般特性 4. 解：对于一阶传感器，其幅频特性为 2 1j ) ()()(ωτωω+= =k H A 要求幅值误差不超过5%，即 a (j )115% H X k ω=- =≤ 因为ω=2πf=200π，带入解得0≤τ≤5.23×10-4 s = 523 μs 5. 解：一阶传感器，其微分方程为 )()() (t x b t y a dt t dy a 001 =+ 对照题目所给微分方程可见：a 1=1，a 0=3，b 0=0.15。 静态灵敏度00a b k =；时间常数01a a =τ。于是可求得 ∴ τ=a 1/a 0=1/3=0.33 （s ） k=b 0/a 0=0.15/3=0.05 (mV/ o C ) 6. / （）/

由()k ω= ()k k ω= 令00 f x f ωωτω= == （1） 当 () 0.97k k ω=时 421.960.0630x x --= 解得，2 3 1.99x =（舍去负值），即 3 1.41x =（舍去负值） 301.4128.28f f kHz ∴== （2） 当 () 1.03k k ω=时， 42 1.960.05740x x -+= 解得，211.39()0.172x x ==舍去负值， （舍去负值） 110 3.44f x f kHz ∴== 22027.8f x f kHz == 所以，工作频率为0~3.44kHz ，27.8~28.28kHz 。但由于27.8~28.28kHz 距离0f 太近，易引起共振，工程上一般不予采用，故最终的工作频率范围为0~3.44kHz 。