第二版传感器 余成波 第三章部分课后题答案
传感器课后习题答案共64页文档
ENDBiblioteka 传感器课后习题答案56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
传感器检测技术习题参考答案（第二版）
传感器检测技术习题参考答案（第⼆版）传感器与检测技术（书号25971）参考答案第1章检测技术基本知识1.选择题（1）C B （2）D （3）A （4）B（5）B2.简答题（1）P13-P14（2）P13-P15；（3）P15-P16（4）P16-P18（5）P19（6）P4（7）P4-P6（8）P6-P7（9）P83.计算题（1）①1℃②5% 1%（2）167.762 Ωσ=0.184Ω4.分析题（1）150V量程150V量程相对误差为0.7%，300V量程相对误差为1.4%（2）0.5级、0.2级、0.2级第2章⼒学量传感器及应⽤1 填空（1）⾦属半导体材料⼏何形变电阻率半导体（2）丝式箔式薄膜式（3）半导体压阻2.简答（1）P29 (2) P29 (3) P36 (4)P40-P41 (5)⼀般来讲，应变⽚的电阻变化较⼩，很难⽤⼀般的电阻测量仪器测量；实际测量系统中，需要把电阻变化转换为电压的变化。
故实际⼀般使⽤电桥电路测量。
(6)P39注意应变⽚应变极性，保证其⼯作在差动⽅式。
(7)P46-47 (8)P48 (9)P49 (10)P50-P51（11）由于外⼒作⽤在压电传感元件上所产⽣的电荷只有在⽆泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有⽆限⼤的内阻抗，这实际上是达不到的，所以压电式传感器不能⽤于静态测量。
压电元件只有在交变⼒的作⽤下，电荷才能源源不断地产⽣，可以供给测量回路以⼀定的电流，故只适⽤于动态测量。
3.计算题4.分析题（1）P42 (2)P43 （3）（4）参照⾼分⼦压电材料特点分析（5）基本⼯作原理是，当使⽤者将开关往⾥按时，有⼀很⼤的⼒冲击压电陶瓷，由于压电效应，在压电陶瓷上产⽣数千伏⾼压脉冲，通过电极尖端放电，产⽣了电⽕花；将开关旋转，把⽓阀门打开，电⽕花就将燃烧⽓体点燃了。
第3章⼏何量传感器及应⽤1．单项选择（1）D (2)D (3)D (4)A (5)C (6)A(7)A (8)A(9)A2.简述（1）P62-63 (2) P63 (3) P65-68 (4)P68 (5)P70-71 (6)P72-73 (7)P75 (8)P76-77 (9) P77 (10)P82 (11)P83-85 (12)P77 P813.分析题（1）参照电位器式传感器原理分析。
传感器课后习题答案
习题1 传感器及其特性1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。
1-3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
时域分析采用阶跃信号做输入，频域分析采用正弦信号做输入。
1-5 解释传感器的无失真测试条件。
答：对于任何一个传感器(或测试装置)，总是希望它们具有良好的响应特性，精度高、灵敏度高，输出波形无失真的复现输入波形等。
传感器课后习题答案
、厚度等
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第4章
| 4.4 总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合 以及使用中应注意的问题。
• 4.4
• 答：①优点：a温度稳定性好
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b结构简单、适应性强
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c动响应好
• ②缺点：a可以实现非接触测量，具有平均效应
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b输出阻抗高、负载能力差
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c寄生电容影响大
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第4章
| 4.4
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拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
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第1章
| 1.4 某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统 ，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示 出温差的1/3和1/2所需的时间。
• 解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响 应为(动态方程不考虑初态)
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第1章
| 1.5 某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在
t=0时，输出为10mV;t→∞时，输出为100mV;在t=5s时， 输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
• 解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:
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第1章
| 1.8 什么是传感器的静特性？有哪些主要指标？
• 答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器 的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复 性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定 性。
。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频
动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动
态测量。
•
磁电式传感器测量的物理参数有：磁场、电流
CH5电容式传感器(含答案)《传感器与检测技术(第2版)》习题及解答.docx
第5章电容式传感器一. 单项选择题如将变而积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将（A. 保持不变B. 增大一倍C. 减小一倍D. 增大两倍差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（B. C-C2/C1+C2当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离dO 增加时，将引起传感器的（当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d 增加时，将引起传感器的（用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（A. 变间隙式A. 适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器B. 适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性C. 适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性D. 适用于变面积世差动电容传感器且为线性特性 10、下列不属于电容式传感器测量电路的是（）11＞在二极管双T 型交流电桥中输出的电压U 的大小与（A.仅电源电压的幅值和频率)o)oA. C-C 2C. C1+C2/C1-C2D. AC1/C1+AC2/C23、 A. 灵敏度K 。
增加B. 灵敏度K 。
不变C. 非线性误差增加D. 非线性误差减小4、 A. 灵敏度会增加 B. 灵敏度会减小 C. 非线性误差增加D. 非线性误差不变B.变面积式 6、 7、 8、 9、C.变介电常数式D.空气介质变间隙式电容式传感器通常用来测量（A.交流电流B.电场强度电容式传感器可以测量（A.压力B.加速度电容式传感器等效电路不包括（A.串联电阻 C.并联损耗电阻)o)oC.重量D.位移B. D. 0.电场强度 D.交流电压谐振冋路 不等位电阻关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（A. 调频测量电路B. 运算放大器电路C.脉冲宽度调制电路D.相敏检波电路）相关B.电源电压幅值、频率及T型网络电容Cl和C2大小C.仅T型网络电容C1和C2大小D.电源电压幅值和频率及T型网络电容C1大小12、电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提髙了（）倍A. 1B. 2C. 3D. 0二、多项选择题1、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）0A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比2、变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随（）而增大。
《传感器原理及应用》课后答案
《传感器原理及应用》课后答案第1章传感器基础理论思考题与习题答案1.1什么是传感器？（传感器定义）解：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或装置，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。
1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？解决方案：传感器的特性是指传感器的输入和输出之间的对应关系，因此它在检测系统中起着非常重要的作用。
一般来说，传感器的特性分为两类：静态特性和动态特性。
静态特性是指输入不随时间变化的特性。
当测量值处于稳定状态时，它表示传感器输入和输出之间的关系。
动态特性是指输入随时间变化的特性，代表传感器对随时间变化的输入的响应特性。
1.3传感器的部件是什么？解释每个部分的作用。
解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。
其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。
1.4传感器的性能参数与传感器之间的关系是什么？静态参数是什么？各种参数意味着什么义？动态参数有那些？应如何选择？解决方案：在生产过程和科学实验中，为了检测和控制各种参数，传感器需要感知被测非电量的变化，并将其无失真地转换为相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出-输入特性。
测量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、滞后和重复性。
意思被省略了（见这本书）。
动态参数包括最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。
1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mv，求其灵敏度。
u300？10? 3.60溶液：其灵敏度K？？3.x5？101.6测量系统由传感器、放大器和记录仪组成。
每个环节的灵敏度为S1=0.2mv/℃1S2=2.0v/mv，S3=5.0mm/v，计算系统的总灵敏度。
1.7某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5v减至2.5v，求该仪器的灵敏度。
(完整版)传感器课后答案解析
第1章概述1.什么是传感器？传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。
1.2传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
1.3传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
1.4传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。
（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。
（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。
1.5传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？（1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制 (5)稳定性处理第2章传感器的基本特性2.1什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。
传感器与传感器技术(第二版 何道清) 课后答案
传感器与传感器技术（第二版何道清）课后答案传感器与传感器技术（第二版-何道清）-课后答案对“传感器和传感器技术”计算问题的回答第1章传感器的一般特性1-5传感器的给定精度为2%FS，满标度值为50mV，零值为10mV。
计算可能出现的最大误差？（毫伏）。
当传感器在满量程的1/2和1/8处使用时，计算可能的测量百分比误差。
你能从你的计算中得出什么结论？解：满量程（f?s）为5010=40(mv)可能出现的最大误差为：? m＝40？2%=0.8（MV）当用于1/2和1/8满量程时，相对测量误差为：0.8?100%?40?20.8?2??100%?160?8? 1.1-6有两个传感器测量系统，其动态特性可分别由以下两个传感器测量微分方程描述，试求这两个系统的时间常数?和静态灵敏度k。
（1）Y、中等输出电压；T——输入温度，℃。
（2）式中，Y——输出电压，？v、 X——输入压力，PA。
解：根据题给传感器微分方程，得（1）τ=30/3=10(s)，k=1.5？10? 5/3=0.5? 10? 5（v/℃）(2)τ=1.4/4.2=1/3(s)，k=9.6/4.2=2.29（？v/pa）1―7已知一热电偶的时间常数?=10s，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s，静态灵敏度k=1。
试求该热电偶输出的最大值和最小值。
以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。
解决方案：根据问题的含义，炉内温度变化规律可以表示为x(t)=520+20sin(?t)℃从T=80s开始，温度变化频率f=1/T，其相应的循环频率=2？f=2？/80=?/ 40；温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为y（t）=520+bsin（？t+？）℃1.4dy?4.2y?9.6xdt30dy?3y?1.5?10?5tdt热电偶是一阶传感器，其响应的幅频特性为a????b?2021?????2?1???1???10??40???2?0.786因此，热电偶输出信号波动幅值为b=20？a（？）=20? 0.786=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y（t）| max=520+b=520+15.7=535.7℃y(t)|min=520b=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差？通过?(ω)=?arctan(ω?)=?arctan(2?/80?10)=?38.2?相应的时滞为80?38.2?8.4?s?360?t=1-8压电加速度传感器的动态特性可用以下微分方程表示程来描述，即d2y3dy1010？3.0? 10? 2.25? 10岁？11.0? 10x2dtt式中，y――输出电荷量，pc；x――输入加速度，m/s2。
传感器与检测技术课后题答案
第1章 概述什么是传感器传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。
传感器的共性是什么传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
传感器由哪几部分组成的由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
传感器如何进行分类、（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。
（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。
（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。
传感器技术的发展趋势有哪些（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化改善传感器性能的技术途径有哪些（1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制(5) 稳定性处理第2章传感器的基本特性|什么是传感器的静态特性描述传感器静态特性的主要指标有哪些答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
传感器输入-输出特性的线性化有什么意义如何实现其线性化答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。
《传感器与检测技术(胡向东-第2版)》习题解答
传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答王涛第1章概述1.1 什么是传感器？答：传感器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，通常由敏感元件和转换元件组成。
1.2 传感器的共性是什么？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。
1.3 传感器一般由哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。
另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。
答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。
①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
②按传感器的工作原理进行分类根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
③按传感器的基本效应进行分类根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。
1.6 改善传感器性能的技术途径有哪些？答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。
第2章传感器的基本特性2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。
静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。
衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。
2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。
设压量变化不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段（多数情况下是用最小二乘法来求出拟合直线）。
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3.3 金属电阻式应变片和半导体电阻应变片在工作原理上有何不同？ 答：金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应，利用的是金属材料的电阻定律，应变片的结构尺寸变化时，电阻相应地变化，其电阻率ρ 并未发生变化。 半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应，压阻效应又是指当半导体材料的某一轴向受力作用，其电导率ρ 则发生变化的现象。 3.5 题3.5图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V，10043RRΩ ，
21RR和为相同型号的电阻应变片，其电阻均为100Ω，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴等强度梁同一截面的正、反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5000μ ε ，试求此时电桥输出端电压aU。
R1ＥＵ０R2
R3R4
R1
R2
Ｆ
题3.5图 解：此电桥为输出对称电桥，故15210532230UKU/mV 3.6 哪些因素引起应变片的温度误差，写出相对误差表达式，并说明电路补偿法的原理。 答：（1）引起应变片的温度误差的因素：①由于电阻丝温度系数的存在，当温度改变时，应变片的标称电阻值发生变化。②当试件与与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于温度的变化而引起的附加变形，使应变片产生附加电阻 （2）相对误差表达式： （3）电路补偿法的原理：图3.6为电路补偿法的原理图。电桥输出电压0U与桥臂参数的关系为： )(3410RRRRAUB 0)(3410RRRRAUB
工程上，一般按341RRRRB选取桥臂电阻。
当温度升高或降低0ttt时，两个应变片因温度而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态，则 0)]()[(3)4110RRRRRRAUBtBt
1R又有新的增量K11RR
K410RARU
图3.6 电路补偿法的原理图 3.12 电感式传感器有几大类？各有何特点？ 答：（1）电感式传感器分为自感式传感器、互感式传感器和涡流式传感器等三大类。 （2）常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。 ①变间隙型电感传感器：这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减小，因此常常要考虑两者兼顾。δ一般取在0.1-0.5毫米之间。 ②变面积型电感传感器：这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积(即磁通截面)随被测量的变化而改变,从而改变磁阻。它的灵敏度为常数，线性度也很好。 ③螺管插铁型电感传感器 它由螺管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变化。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。这种传感器的量程大、灵敏度低、结构简单、便于制作。 3.13 什么叫零点残余电压？产生的原因是什么？ 答：零点残余电压是指衔铁位于中间位置时的差动输出电压。理想情况是在零点时，两个次级线圈感应电压大小相等方向相反，差动输出电压为零。 产生的原因：（1）两电感线圈的等效参数不对称，例如线圈的电气参数及导磁体的几何尺寸不对称践困的分布电容不对称等；（2）电源电压中含有高次谐波，传感器工作在磁化曲线N4L线性段。 3.17 电涡流式传感器的灵敏度主要受哪些因素影响？它的主要优点是什么？ 答：电涡流式传感器的灵敏度主要受导体的电导率、磁导率、几何形状，线圈的几何参数，激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离等因素影响。 电涡流式传感器的主要优点：结构简单、体积小、灵敏度高、测量线性范围大（频率响应宽）、抗干扰能力强、不受油污等介质的影响，并且可以进行无接触测量等优点。 3.18 什么是压电效应？以石英晶体为例说明压电晶体是怎样产生压电效应的？ 答：（1）当某些物质沿其一定方向施加压力或拉力时，会产生变形，此时这种材料的两个表面将产生符号相反的电荷。当去掉外力后，它又重新回到不带电状态。这种现象叫做压电效应。 （2）石英晶体属于单晶体，化学式为SiO2，外形结构呈六面体,沿各方向特征不同。从石英晶体上沿机械轴（y）方向切下一块晶体片，当在电轴（x轴）方向受到力作用时，在与电轴（x轴）垂直的平面上将产生电荷qx；若在同一晶体片上，当在机械轴（y轴）方向受到力作用时，则仍在与电轴（x轴）垂直的平面上将产生电荷qy电荷qx和qy的符号由受力是拉力还是压力决定的。qx的大小与晶体片形状尺寸无关，而qy与晶体片的几何尺寸有关。即沿X方向(电轴)的力作用产生电荷的压电效应称“纵向压电效应”；沿Y方向的(机械轴)的力作用产生电荷的压电效应称”横向压电效应”；沿Z方向的(光轴)的力作用时不产生压电效应。 3.19 压电式传感器能否用于静态测量？为什么？ 答：压电式传感器不能用于静态测量。因为若要压电元件上的电荷长时间保存，必须使压电元件绝缘电阻与测量电路输入电阻为无穷大，以保证没有电荷泄漏回路。而实际上这是不可能的，所以压电式传感器不能用于静态测量。 3.20 某压电式传感器的灵敏度为8*410pC/Pa，假设输入压力为3*510Pa时的输出电压为1v，试确定传感器总电容量。 解：根据q=dF=UC，S=q/F=8410pC/Pa，所以UC=SF1210，所以1C= SF1210，所以 C=841035101210=2.41010F，所以传感器的总电容量为2.41010F. 3.21 题3.21图所示是用压电式传感器和电荷放大器测量某种机器的振动，已知传感器的灵敏度为100pG/g，电荷放大器的反馈电容tC=0.01F，测的输出电压峰值为VUom4.0，振动频率为100Hz. （1）求机器振动的加速度最大值ma； （2）假定振动为正弦波，求振动的速度v（t）； （3）求出振动的幅度的最大值0mx。
解：（1）加速度最大值ma=)/(4.392)(40101001001.04.02126smgkCUqtom （2）振动的速度：已知)/(62810014.322,sin)(sradftatam )628cos(625.0)628cos(6284.392)cos()sin()()(tttadttadttatvmm
（3）振动的幅度：
题3.21图 1-传感器；2-机器；3-底座 )628sin(001.0)628sin(6284.392)sin()cos()()(22tttatadttvtxmm
所以振动的幅度的最大值0mx=0.001（m）
3.22 根据题3.22图所示石英晶体切片上的受力方向，标出晶体切片上产生电荷的符号。 答：
3.27 什么是霍尔效应？霍尔电压与哪些因素有关？ 答：（1）在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应。 （2）霍尔电压的表达式为HU=HR/d*cI*B，式中，RH称为霍尔系数，d为半导体材料的厚度，cI是x方向的电流，B是z方向的磁场。所以霍尔电压与控制电流及磁感应强度的乘积成正比，与元件厚度成反比，元件厚度越小，输出电压越大。 3.28 什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？ 答：（1）霍尔元件工作温度发生变化时，它的一些技术参数都要随着发生变化，从而使霍尔元件产生温差电压。 （2）补偿的方式：①恒流源补偿；②利用输出回路的负载进行补偿；③不等位电压补偿。 3.30 简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。 答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。 二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。 三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。 四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、0t时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、nt和nt、0t时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。 3.31 用镍镉-镍硅（K型）热电偶测温度，已知冷端温度为40Co，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mV，求被测点温度。 解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出1.638mV0),E(40，可算出 30.826mV1.638)mV(29.188)0,E(t 再通过分度表查出其对应的实际温度为 700tCo9.740129.29275.33100*)129.29826.30(
所以，被测点的温度为Co9.740。 3.32 试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。 答：（1）冷端恒温法 ① 将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在0Co不变。此法也称冰浴法，它消除了0t不等于0Co而引入的误差，由于冰熔化较快，所以一般只适用于实验室中。 ② 将热电偶的冷端置于电热恒温器中，恒温器的温度略高于环境温度的上限（例如40Co）。③ 将热电偶的冷端置于恒温空调房间中，使冷端温度恒定。 （2）计算修正法 当热电偶的冷端温度0t ≠0Co时，测得的热电势ABE（t，0t）与冷端为0Co
时所测得的热电势ABE（t，0Co）不等。若冷端温度高于0Co，则ABE（t，0t）