第2章-力、压力传感器课后习题
传感器原理课后答案
第一章传感与检测技术的理论基础1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。
2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
3．用测量范围为-50～+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差2140142=-=∆kPa实际相对误差%43.1%100140140142=⨯-=δ标称相对误差%41.1%100142140142=⨯-=δ引用误差%1%10050150140142=⨯---=）（γ4．什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
【最新试题库含答案】传感器原理及工程应用习题参考答案_0
传感器原理及工程应用习题参考答案：篇一：《传感器原理及工程应用》第四版(郁有文)课后答案第一章传感与检测技术的理论基础1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。
2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
3．用测量范围为-50～+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差??142?140?2kPa实际相对误差标称相对误差引用误差??142?140?100%?1.43%140 ??142?140?100%?1.41%142 142?140?100%?1%150?（?50） ??4．什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
传感器原理及应用课后习题
习题集1.1 什么是传感器？1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。
1.3 简述传感器主要发展趋势，并说明现代检测系统的特征。
1.4 传感器如何分类？1.5传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？1.6传感器的线性度是如何确定的？电阻应变式传感器3.1 何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？3.2 什么是应变片的灵敏系数？它与金属电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？3.3 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？半导体应变片灵敏系数范围是多少，金属应变片灵敏系数范围是多少？为什么有这种差别，说明其优缺点。
3.4 一应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k =2.05，用作应变为800/m m μ的传感元件。
求：①R ∆和/R R ∆；② 若电源电压U =3V ，初始平衡时电桥的输出电压U 0。
3.5 在以钢为材料的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R 1和R 2（如图3-28a 所示），把这两应变片接入电桥（见图3-28b ）。
若钢的泊松系数0.285μ=，应变片的灵敏系数k =2，电桥电源电压U =2V ，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R 1的电阻变化值。
试求：①轴向应变；②电桥的输出电压。
3.6 图3-31为一直流电桥，负载电阻R L 趋于无穷。
图中E=4V ，R 1=R 2=R 3=R 4=120Ω，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ΔR 1=1.2Ω时，电桥输出电压U 0=? ② R 1、R 2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0=? ③ R 1、R 2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR 1=ΔR 2 =，电桥输出电压U 0=?电容式传感器4.1 如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性？4.2 差动式变极距型电容传感器，若初始容量1280C C pF ==，初始距离04mm δ=，当动极板相对于定极板位移了0.75mm δ∆=时，试计算其非线性误差。
传感器原理及应用课后习题答案(吴建平)
传感器原理及应用课后习题答案吴建平第1章概述1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。
1.3 简述传感器主要发展趋势，并说明现代检测系统的特征。
1.4 传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？1.5 传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？应注意哪些问题？1.6 用图形符号表示一电阻式温度传感器。
1.7 请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用。
如果没有传感器，应该出现哪种状况。
1.8 空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？答案：1.1答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。
我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。
定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。
按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。
1.2答：组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成；关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。
传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。
1.3答：（略）答：按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。
按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。
2传感器原理及应用 课后答案 (程德福 王君 凌振玉 王言章 著) 机械工业出版社
第1章传感器与检测技术基础思考题答案l.检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
下图给出了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。
2．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
3．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统①MEMS技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
②研制仿生传感器③研制海洋探测用传感器④研制成分分析用传感器⑤研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
传感器原理及工程应用习题参考答案_0
传感器原理及工程应用习题参考答案篇一：第四版(郁有文)课后答案第一章传感与检测技术的理论基础1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。
2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
3．用测量范围为-50～+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差??142?140?2kPa实际相对误差标称相对误差引用误差??142?140?100%?%140 ??142?140?100%?%142 142?140?100%?1%150?（?50） ??4．什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
传感器原理与工程应用完整版习题参考答案
《传感器原理及工程应用》完整版习题答案第1章 传感与检测技术的理论基础（P26）1—1：测量的定义？答：测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。
所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较， 确定被测量对标准量的倍数。
1—2：什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？1－3 用测量范围为－50～150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时，传感器测得示值为142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：已知： 真值L ＝140kPa 测量值x ＝142kPa 测量上限＝150kPa 测量下限＝－50kPa∴ 绝对误差 Δ＝x-L=142-140=2(kPa)实际相对误差 ％＝＝43.11402≈∆L δ标称相对误差％＝＝41.11422≈∆x δ引用误差％－－＝测量上限－测量下限＝1)50(1502≈∆γ1－10 对某节流元件（孔板）开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（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试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。
答：绝对误差是测量结果与真值之差, 即: 绝对误差=测量值—真值 相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值 ×100% 引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示, 即: 引用误差=绝对误差/量程 ×100%解：当n ＝15时，若取置信概率P ＝0.95，查表可得格拉布斯系数G ＝2.41。
则 2072.410.03270.0788()0.104d G mm v σ=⨯=<=-，所以7d 为粗大误差数据，应当剔除。
(完整版)《传感器原理及工程应用》第四版(郁有文)课后答案
第一章传感与检测技术的理论基础1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。
2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
3．用测量范围为-50～+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差2140142=-=∆kPa实际相对误差%43.1%100140140142=⨯-=δ标称相对误差%41.1%100142140142=⨯-=δ引用误差%1%10050150140142=⨯---=）（γ4．什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
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力传感器的组成是什么？答：力传感器主要由力敏感元件、转换元件和测量、显示电路组成。
弹性敏感元件的作用是什么？其分类有几种？各有何特点？答：作用：弹性敏感元件的作用是把力或压力转换为应变或位移，然后再转换电路将应变或位移转换为电信号。
分类：（1）力转换为应变或位移的变换力的弹性敏感元件（2）压力转换为应变或位移的变换压力的弹性敏感元件特点：变换力的弹性敏感元件圆柱式：结构简单，可承受较大的载荷，便于加工，实心圆柱形可测量大于10kN的力，空心圆柱形可测量1~10kN的力，且应力变化均匀。
圆环式：圆环式的敏感元件比圆柱式输出的位移大，因而具有较高的灵敏度，适用于测量较小的力。
悬臂梁式：它的一端固定，一端自由，结构简单，加工方便，应变和位移较大，适用测量1~5kN的力。
压力的弹性敏感元件弹簧管：C形弹簧管的一端密封但不固定，成为自由端，另一端连接在管接头上且固定，流体压力通过管接头进入弹簧管后，在压力F作用下，弹簧管的横截面力图变成圆形截面，截面的短轴力图伸长。
使弹簧管趋向伸直，一直伸展到管弹力与压力的作用相平衡为止。
这样自由端便产生了位移。
通过测量位移的大小，比可得到压力的大小。
波纹管：波纹管的轴向在流体压力作用极易变形，有较高的灵敏度。
波纹膜片和膜盒：线性度好，灵敏度高及各种误差小。
薄壁圆筒：筒壁均匀受力，并均匀向外扩张，所以在管壁的轴线方向产生拉伸力和应变力。
3、电阻应变式传感器的工作原理是什么？它是如何测量试件的应变的？答：工作原理：通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。
测试原理：测试时，将应变片用粘接剂牢固的粘贴在被测试件的表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化，而此电阻的变化是与试件应变成比例的，因此如果通过一定的测量线路将这种电阻的变化转换为电压或电流变化，然后再用显示记录仪表将其显示记录下来，就能知道被测试件应变量的大小。
4、电阻应变式传感器的测量电路有哪些？各有何特点？答：恒压源供电的直流电桥特点：当被测量无变化时，电桥平衡，输出为零。
当测量发生变化时，电桥平衡被打破，有电压输出，输出的电压与被测量的变化成比例。
恒流源供电的直流电桥特点：当桥臂电阻发生变化时，电桥有输出，输出大小与桥臂电阻变化成正比。
5、电阻应变片为什么要进行温度补偿？补偿方法有哪些？答：电阻应变片传感器是靠电阻值来来度量应变的，所以希望它的电阻只随应变而变，不受其它因素的影响。
但实际上，虽然用作电阻丝材料的铜、康铜温度系数很小(大约在a=(2.5～5.0)×10-5/℃)，但与所测应变电阻的变化比较，仍属同一量级。
如不补偿，会引起很大误差。
这种由于测量现场环境温度的变化而给测量带来的误差，称之为应变片的温度误差。
补偿方法：（1）线路补偿。
（2）应变片自补偿。
6、应变片的粘贴、固化和检查工艺有哪些？答：去污试件表面的处理粘贴之前，应先将试件表面清理干净，用细砂纸将试件表面打磨平整，再用丙酮、四氯化碳或氟利昂彻底清洗试件表面的灰尘、油渍，清理面积约为应变片的3～5倍。
粘贴在清理的试件表面上均匀涂刷一薄层粘接剂作为底层，待其干燥固化后，再在此底层及应变片基地的地面上均匀涂刷一薄层粘接剂，等粘接剂稍干，即将应变片贴在画线位置，用手指滚压，把气泡和多余的粘接剂挤出。
注意，应变片的底面也要清理。
粘贴后测量从分开的端子处，预先用万用表测量应变片的电阻，寻找端子折断和损坏的应变片。
焊接将引线和端子用烙铁焊接起来，注意不要把端子扯断。
（5）固定焊接后用胶布将引线和被测对象固定在一起，防止损坏引线和应变片7、图2-88为一直流应变电桥5i U V =，1234120R R R R ====Ω，试求：（1）1R 为金属应变片，其余为外接电阻，当1R 变化量为1 1.2R ∆=Ω时，电桥输出电压0U 为多少？（2）12R R 、都是应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥的输出电压?o U =（3）题（2）中，如果12R R 、感受应变的极性相反， 且12 1.2R R ∆=∆=Ω，电桥的输出电压?o U =（4）由题（1）～（3）能得出什么结论与推论？答：（1）当1R 为金属应变片，其余为外接电阻时，电桥为单臂工作电桥，当1R 变化量为1 1.2R ∆=Ω时，电桥输出电压：011 1.25=0.0125V =12.5mV 44120i R U U R ∆==⨯⨯（）（2）当12R R 、都是应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻时，根据电桥的输出总公式3124012344i U R R R R U R R R R ⎛⎫∆∆∆∆=-+- ⎪⎝⎭可知，此时12=R R R ∆=∆∆，34=0R R ∆=∆。
电桥的输出：312401234500==044120120120120i U R R R R R R U R R R R ⎛⎫∆∆∆∆∆∆⎛⎫=-+-⨯-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（3）题（2）中，如果12R R 、感受应变的极性相反，且12 1.2R R ∆=∆=Ω 也就是12-= 1.2R R ∆=∆=Ω，此时电桥为差动双臂电桥（半桥）， 电桥输出电压：011 1.25=0.025V =2522120i R U U R ∆==⨯⨯（）（mV ）此时电桥。
（4）由题（1）～（3）可知双臂电桥输出灵敏度是单臂电桥的两倍，电桥的相邻两个桥臂为应变片工作桥臂时，感受的应变必须是一个受拉，一个受压，电桥才有输出。
8.压电式传感器的工作原理是什么？压电材料有哪些？答：原理：某些晶体受一定方向外力作用而发生机械变形时，相应的在晶体表面产生符号相反的电荷，外力去掉后，电荷消失，力的方向改变时，电荷的方向也随之改变，这种现象称为压电效应。
材料：（1）石英晶体（2）压电陶瓷（3）高分子压电材料9.试用石英晶体为例说明压电效应产生的过程。
答：石英晶体是一种应用广泛的压电晶体，它是二氧化硅单晶体，为规则的正六角棱柱体，石英晶体的每一个晶体单元中，有3个硅离子和6个氧离子，正负离子分布在正六边形的顶角上。
当无外力作用时，正负电荷中心重合，对外不显电性。
当在x轴向施加压力时，如图a所示，正电荷中心向B面移动，负电荷中心向A面移动，所以B 面呈现正电荷，A面呈现负点荷。
当在x轴施加拉力时，如图b所示，各晶格上的带电粒子沿x轴向外产生位移，因而A面呈现正电荷，B 面呈现负电荷。
在y轴上施加压力时，如图c所示，晶格沿y轴被向内压缩，A面呈现正电荷，B面呈现负电荷。
在y轴上施加拉力时，如图d所示，晶格在y轴被拉长，x向缩短，B面呈现正电荷，A呈现负电荷。
沿z轴方向施加力的作用时，由于硅离子和氧离子是对称的平移，故在表面没有电荷出现，因而不产生压电效应，这就是石英晶体的压电效应产生的过程。
10.压电陶瓷有何特点？答:压电陶瓷是人工制造的一种多晶体电体，它由无数的单晶组成,各单晶的自发极化方向是任意排列的，因此每个单晶具有强的压电性质，但组成单晶后，各单晶的压电效应却互相抵消了，所以，原始的压电陶瓷是一个非压电体，不具有压电效应。
为了使压电陶瓷具有压电效应，就必须进行极化处理。
所谓的极化处理就是在一定的温度的条件下，对压电陶瓷施加强电场，使极性轴转动到接近电场的方向，规则排列。
这个方向就是压电陶瓷的极化方向，这时压电陶瓷就具有了压电压电性，在极化电场去除后，留下很强的剩余极化强度。
当压电陶瓷受到力的作用时，极化强度就发生变化，在垂直于极化方向上就会出现电荷，所以采用压电陶瓷的压电式传感器灵敏度较高。
11.压电传感器的测量电路是什么？各有何特点？为什么压电传感器不能测量静态的力？答：电压放大器电荷放大器特点：由电压放大器的输mim i c a d F U C C C ⨯=++出可以看出，放大器输入电压与电缆的电容Cc 有关系，当改变连接传感器与前置放大器的电缆长度时，Cc 将改变，从而引起放大器的输出电压也发生变化。
在设计时，通常把电缆长度定为常数，使用时如要改变电缆长度，则必须重新校正电压灵敏度值。
电荷放大器输出电压o f Q U C =-， 可以看出电荷放大器输出电压与电缆电容无关。
因此电缆可以很长，可长达数百米，甚至上千米，灵敏度却无明显损失。
这是电荷放大器的一个突出优点。
因此在测量时，不必考虑传感器与放大器配套的问题，放大器与传感器可以任意互换。
为什么压电传感器不能测量静态的力？由于外力作用在压电元件上产生的电荷只有在无泄露的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的。
因为在实际测量时，放大器的输入电阻i R 和传感器的泄漏电阻a R 不可能为无穷大，因此电荷就会通过放大器的输入电阻i R 和传感器的泄漏电阻a R 漏掉，所以压电传感器不能用于静态力测量。
压电元件在交变力的作用下，电荷可以不断得到补充，可以供给测量电路以一定的电流，故只适用于动态测量。
12.如图2-32b 所示电荷放大器等效电路。
压电元件为压电陶瓷，压电陶瓷的压电系数dzz=5x10-10C/N ，反馈电容Cf=0.01uF ，若输出电压Uo=0.4V ，求压电传感器所受力的大小？答：根据电荷放大器的输出o f Q U C =-可知, 压电陶瓷上产生的电荷690.40.0110410o f Q U C --=⨯=⨯⨯=⨯根据z zz zz Q d F =⨯，压电传感器所受的力9z 10410=8()510zz zz zz Q Q F N d d --⨯===⨯ 13.石英晶体的纵向压电系数122.310/XX d C N -=⨯，晶体的长度是的宽2倍，是厚的3倍，求：（1） 当沿电轴方向施加4310N ⨯的力时，用反馈电容为0.01f C F μ=的电荷放大器测量的输出电压是多少？（2） 当沿机械轴施加力y F 时，用同样的电荷放大器测出的输出电压为3V ，y F 为多少？2-32 电荷放大器等效电路答： （1）电荷放大器的输出12462.310310 6.9()0.0110XX XX o f f d F Q U V C C --⨯⨯⨯=-=-=-=-⨯(2) 根据题意，参考石英晶体的切片图，可以看出=3a b当沿机械轴施加力y F 时，产生的由Y XX XY F b a d Q -= 根据式f O C QU -=得f O C U Q ⨯-=，即f O Y XX XY C U F b a d Q Q ⨯=-==求出6121130.01104348()3 2.310Y O f XX b b F U C N a d b --=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯≈⨯14. 用压电式传感器测量一正弦变化的作用力，采用电荷放大器，压电元件用两片压电陶瓷并联，压电系数dzz=190x10-12C/N ，放大器为理想运放，反馈电容Cf=3800pF ，实际测得放大器输出电 压为Uo=10sin ωt （V ） ，试求此时的作用力F=?答：根据题意压电元件是两片压电陶瓷并联，所以总电荷是单个压电元件电荷的两倍，即XX Q Q 2=,根据电荷放大器的输出f O C QU -=，得tt C U Q f O ωωsin 108.3103800sin 10812--⨯-=⨯⨯-=⨯-=， Q F d Q Z ZZ XX 21=⋅=,得压电传感器受到的作用力)(sin 100sin 101902108.3121128N t t d Q F F ZZ Z ωω-=⨯⨯⨯-=⨯==--15.电容式传感器的工作原理是什么？可分成几种类型？各有个特点？答：根据平行极板的电容器，如果不考虑其边缘效应，则电容器的电容量为0r AAC d d εεε==由上式可知，电容C 是A 、d 、ε的函数，即(,,)C f d A ε=。