第6章（压电传感器）在线练习 思考题与习题 1·单项选择题 1)将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的：蜂鸣器中发出“嘀… 嘀…”声的压电片发声原理是利用压电材料的。 A.应变效应B.电涡流效应C.压电效应D.逆压电效应 2)在实验室作检验标准用的压电仪表应采用一压电材料：能制成薄膜，粘贴在一个 微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用：用在压电加速度传感器中测量振动的压 电材料应采用。 A.PTC B.PZT C.PVDF D.Si0 2 3)使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量。 A.人的体重B.车刀的压紧力 C.车刀在切削时感受到的切削力的变化量D.自来水管中的水的压力 4)动态力传感器中，两片压电片多采用接法，可增大输出电荷量：在电子打火机和煤 气灶点火装置中，多片压电片采用接法，可使输出电压达上万伏，从而产生电火花。 A.串联B.并联C.既串联又并联 5)测量人的脉搏应采用灵敏度K约为的PVDF压电传感器：在家用电器（己包装） 做跌落试验，以检查是否符合国标准时，应采用灵敏度K为的压电传感器。 A.10V/g B.100mV/g C.0.001mV/g 2.用压电式加速度计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为70C/g (g为重力加速度)，电荷放大器灵敏度为10mV/pC,试确定输入3g(平均值)加速度 时，电荷放大器的输出电压（平均值，不考虑正负号），并计算此时该电荷放大器的反馈 电容Cf。 3.用图6-10所示的压电式单向脉动力传感器测量一正弦变化的力，压电元件用两片 压电陶瓷并联，压电常数为200'10-12C/N,电荷放大器的反馈电容Cf=2000pF, 测得输出电压uo=5 sin w t(V)。求： 1)该压电传感器产生的总电荷Q(峰值)为多少pC? 2)此时作用在其上的正弦脉动力（瞬时值）为多少？ 4.图6-22是振动式粘度计的原理示意图
第 6 章（压电传感器）在线练习 思考题与习题 1 ．单项选择题 1 ）将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的；蜂鸣器中发出“嘀…… 嘀……”声的压电片发声原理是利用压电材料的 。 A. 应变效应 B. 电涡流效应 C. 压电效应 D. 逆压电效应 2 ）在实验室作检验标准用的压电仪表应采用 _ 压电材料；能制成薄膜，粘贴在一个 微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用；用在压电加速度传感器中测量振动的压 电材料应采用。 A. PTC B. PZT C .PVDF D. SiO 2 3 ）使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量。 A. 人的体重 B. 车刀的压紧力 C. 车刀在切削时感受到的切削力的变化量 D. 自来水管中的水的压力 4 ）动态力传感器中，两片压电片多采用接法，可增大输出电荷量；在电子打火机和煤 气灶点火装置中，多片压电片采用接法，可使输出电压达上万伏，从而产生电火花。 A. 串联 B. 并联 C. 既串联又并联 5 ）测量人的脉搏应采用灵敏度 K 约为的 PVDF 压电传感器；在家用电器（已包装） 做跌落试验，以检查是否符合国标准时，应采用灵敏度 K 为的压电传感器。 A. 10V/g B. 100mV/g C. 0.001mV/g 2 ．用压电式加速度计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为 70pC/ g （ g 为重力加速度），电荷放大器灵敏度为 10mV/pC ，试确定输入 3 g （平均值）加速度 时，电荷放大器的输出电压 （平均值，不考虑正负号），并计算此时该电荷放大器的反馈 电容 C f 。 3 ．用图 6-10 所示的压电式单向脉动力传感器测量一正弦变化的力，压电元件用两片 压电陶瓷并联，压电常数为 200 ´ 10 -12 C /N ，电荷放大器的反馈电容 C f =2000pF ， 测得输出电压 u o =5sin w t （ V ）。求： 1 ）该压电传感器产生的总电荷 Q （峰值）为多少 pC ？ 2 ）此时作用在其上的正弦脉动力（瞬时值）为多少？ 4. 图 6- 22 是振动式粘度计的原理示意图
导磁的悬臂梁6与铁心3组成激振器。压电片4粘贴于悬臂梁上，振动板7固定在 悬臂梁的下端，并插入到被测粘度的粘性液体中。请分析该粘度计的工作原理，并填空。 图6-22振动式粘度计原理示意图 1一交流励磁电源2一励磁线圈3一电磁铁心4一压电片5一质量块6-悬臂梁 7-振动板8一粘性液体9-容器 1)当励磁线圈接到10Hz左右的交流激励源山i上时，电磁铁心产生 Hz(两 倍的激励频率)的交变一，并对 产生交变吸力。由于它的上端被固定，所以 它将带动振动板7在 里来回振动。 2)液体的粘性越高，对振动板的阻力就越 ,振动板的振幅就越 ,所 以它的加速度am=Xm×w2 sin w t就越 一。因此质量块5对压电片4所施 加的惯性力F=ma就越，压电片的输出电荷量Q或电压uo就越 ，压 电片的输出反映了液体的粘度。 3)该粘度计的缺点是与温度t有关。温度升高，大多数液体的粘度变 ，所 以将带来测量误差。 5.两根高分子压电电缆（外形见6-7b)相距2m,平行埋设于柏油公路的路面下约
导磁的悬臂梁 6 与铁心 3 组成激振器。压电片 4 粘贴于悬臂梁上，振动板 7 固定在 悬臂梁的下端，并插入到被测粘度的粘性液体中。请分析该粘度计的工作原理，并填空。 图 6-22 振动式粘度计原理示意图 1 —交流励磁电源 2 —励磁线圈 3 —电磁铁心 4 —压电片 5 —质量块 6- 悬臂梁 7- 振动板 8 —粘性液体 9- 容器 1 ）当励磁线圈接到 10Hz 左右的交流激励源 u i 上时，电磁铁心产生 ______Hz （两 倍的激励频率）的交变 ______ ，并对 ______ 产生交变吸力。由于它的上端被固定，所以 它将带动振动板 7 在 ______ 里来回振动。 2 ）液体的粘性越高，对振动板的阻力就越 ______ ，振动板的振幅就越 ______ ，所 以它的加速度 a m =X m × w 2 sin w t 就越 ______ 。因此质量块 5 对压电片 4 所施 加的惯性力 F = ma 就越 ______ ，压电片的输出电荷量 Q 或电压 u o 就越 ______ ，压 电片的输出反映了液体的粘度。 3 ）该粘度计的缺点是与温度 t 有关。温度升高，大多数液体的粘度变 ______ ，所 以将带来测量误差。 5. 两根高分子压电电缆（外形见 6-7 b ）相距 2m ，平行埋设于柏油公路的路面下约
5cm,如图6-23所示。它可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部 的档案数据，判定汽车的车型。 @ 11 2m 99000 Time:25ms/div a) b) 图6-23PVDF压电电缆测速原理图 a)PVDF压电电缆埋设示意图b)A、B压电电缆的输出信号波形 1一公路2一PVDF压电电缆(A、B共两根)3一车轮 现有一辆肇事车辆以较快的车速冲过测速传感器，两根PVDF压电电缆的输出信号如图 b所示，求： 1)估算车速为多少km/h。 2)估算汽车前后轮间距（可据此判定车型）：轮距与哪些因素有关？ 3)说明载重量m以及车速ⅴ与A、B压电电缆输出信号波形的幅度或时间间隔之 间的关系
5cm ，如图 6- 23 所示。它可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部 的档案数据，判定汽车的车型。 图 6-23 PVDF 压电电缆测速原理图 a ） PVDF 压电电缆埋设示意图 b ） A 、 B 压电电缆的输出信号波形 1 —公路 2 — PVDF 压电电缆（ A 、 B 共两根） 3 —车轮 现有一辆肇事车辆以较快的车速冲过测速传感器，两根 PVDF 压电电缆的输出信号如图 b 所示，求： 1 ）估算车速为多少 km/h 。 2 ）估算汽车前后轮间距（可据此判定车型）；轮距与哪些因素有关？ 3 ）说明载重量 m 以及车速 v 与 A 、 B 压电电缆输出信号波形的幅度或时间间隔之 间的关系