传感器原理及工程应用_(第三版)_((郁有文))_(西安电子科技大学出版)_详细答案 (1)

6-3简述压电陶瓷的结构及其特性

压电陶瓷是人工制造的多晶体，具有电畴结构。电畴是分子自发形成的区域，有一定的极化方向。经过极化处理的压电陶瓷内部仍存在很强的剩余极化。沿着压电陶瓷极化方向加力时，其极化强度发生变化，引起垂直于极化方向的平面上电荷的变化，这种变化的大小与压电陶瓷的压电系数和作用力的大小成正比。

6-4 画出压电元件的两种等效电路。 1、电压源等效电路

2、电流源等效电路

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6-5 电荷放大器所要解决的核心问题是什么？试推导其输入与输出的关系。 【答】

1、传感器的灵敏度与电缆电容无关，更换电缆或使用较长的电缆时，不用重新校正传感器的灵敏度。改进了电压放大器的缺点。 2、输入与输出的关系

电荷放大器常作为压电传感器的输入电路，由一个反馈电容Cf和高增益运算放大器构成。由运算放大器基本特性，可求出电荷放大器的输出电压：

通常A =104~108，因此,当满足(1+A)Cf>>Ca+Cc+Ci时，上式可表示为

qCf6-7利用压电式传感器设计一个测量轴承支座受力情况的装置

uo??uo?AqCa?Cc?Ci?(1?A)Cf

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6-8 用石英晶体加速度计测量机械的振动，已知加速度计的灵敏度为2.5pC/g（g=9.8m/s2），电荷放大器灵敏度为80mV/pC，当机器达到最大加速度时，相应的输出幅值为4V。试计算机器的振动加速度。 【解】

系统灵敏度Sn等于传感器灵敏度与电荷放大器灵敏度的乘积，即

Sn = 2.5×80=200mV/g

系统灵敏度Sn、输出电压幅值U0及被测加速度幅值a的关系为：

Sn?所以该机器的振动加速度幅值为：

a?U0 aU042??20g?196m/s Sn200?10?3

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7-4 什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？ 【答】

1、通电的导体或半导体，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。

2、霍尔电势正比于激励电流及磁感应强度，其灵敏度与霍尔系数RH成正比而

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