h一一压电元器件厚度： ￡一一压电片的介电常数： C,一一压电元器件的等效电容。 当压电元器件受外力作用时，两表面产生等量的正、负电荷Q,压电元器件的开路电压（认 为其负载电阻为无穷大)U为 U= Ca 这样，可以把压电元器件等效为一个电压源U和一个电容器C串联的等效电路。当压 电传感器接入测量仪器或测量电路后，必须考虑连接电缆的寄生等效电容C。,后续测量电路 的输入电容C:以及后续电路（如放大器）的输入电阻R。所以，实际压电传感器在测量系统 中的等效电路如下图3.1所示。 R R[ (a)电荷源等效电路 (b)电压源等效电路 图3.1压电传感器的等效电路 由于外力作用而在压电材料上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 路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。压电 材料在交变力的作用下，电荷可以不断补充，以供给测量回路一定的电流，故适用于动态测量。 3-9分析为什么压电传感器的调理电路不能用一般的电压放大器，而要用电荷放大器？ 解：由于压电材料等效电路中C的存在，压电传感器的内阻抗很高且输出的信号非常微弱，因 此对调理电路的要求是前级输入端要防止电荷迅速泄漏，减小测量误差。前置放大器的作用是 将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的信号进行放大。 由图3.1压电传感器的等效电路，电压放大器输出电压与电容C=Ca+Ci+Cc密切相关， 虽然Ca和Ci都很小，但Cc会随连接电缆的长度与形状而变化，因此放大器的输出电压与连 接传感器与前置放大器的电缆长度有关。从而使所配接的压电式传感器的灵敏度将随电缆分布 电容及传感器自身电容的变化而变化，而且电缆的更换将引起重新标定的麻烦，所以很少使用， 基本都采用便于远距离测量的电荷放大器。 3-10使用电场测量探头应注意什么？为什么？ 解：当进行电场强度测量时，检测者必须离探头足够远，以避免使探头处的电场有明显的畸变。 探头的尺寸应使得引入探头进行测量时，产生电场的边界面（带电或接地表面）上的电荷分布 没有明显的畸变。 3-11磁阻传感器的基本原理是什么？ 解：置于磁场中的载流金属导体或半导体材料，其电阻值随磁场变化的现象，称为磁致电阻变 化效应，简称为磁阻效应。利用磁阻效应制成的元器件称为磁敏电阻，在磁场中，电流的流动 路径会因磁场的作用而加长，使得材料的电阻率增加。 3-12光电二极管的基本原理是什么？在电路中使用光电二极管时，与普通二极管的接线有何 不同？h——压电元器件厚度；  ——压电片的介电常数； Ca ——压电元器件的等效电容。 当压电元器件受外力作用时，两表面产生等量的正、负电荷 Q，压电元器件的开路电压（认 为其负载电阻为无穷大）Ua为 a Q U C  这样，可以把压电元器件等效为一个电压源 U 和一个电容器 Ca 串联的等效电路。当压 电传感器接入测量仪器或测量电路后，必须考虑连接电缆的寄生等效电容 Cc ，后续测量电路 的输入电容 Ci 以及后续电路（如放大器）的输入电阻 Ri 。所以，实际压电传感器在测量系统 中的等效电路如下图 3.1 所示。 图 3.1 压电传感器的等效电路 由于外力作用而在压电材料上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 路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。压电 材料在交变力的作用下，电荷可以不断补充，以供给测量回路一定的电流，故适用于动态测量。 3-9 分析为什么压电传感器的调理电路不能用一般的电压放大器，而要用电荷放大器？ 解：由于压电材料等效电路中 Ca的存在，压电传感器的内阻抗很高且输出的信号非常微弱，因 此对调理电路的要求是前级输入端要防止电荷迅速泄漏，减小测量误差。前置放大器的作用是 将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的信号进行放大。 由图 3.1 压电传感器的等效电路，电压放大器输出电压与电容 C= Ca + Ci +Cc 密切相关， 虽然 Ca 和 Ci 都很小，但 Cc 会随连接电缆的长度与形状而变化，因此放大器的输出电压与连 接传感器与前置放大器的电缆长度有关。从而使所配接的压电式传感器的灵敏度将随电缆分布 电容及传感器自身电容的变化而变化，而且电缆的更换将引起重新标定的麻烦，所以很少使用， 基本都采用便于远距离测量的电荷放大器。 3-10 使用电场测量探头应注意什么？为什么？ 解：当进行电场强度测量时，检测者必须离探头足够远，以避免使探头处的电场有明显的畸变。 探头的尺寸应使得引入探头进行测量时，产生电场的边界面（带电或接地表面）上的电荷分布 没有明显的畸变。 3-11 磁阻传感器的基本原理是什么？ 解：置于磁场中的载流金属导体或半导体材料，其电阻值随磁场变化的现象，称为磁致电阻变 化效应，简称为磁阻效应。利用磁阻效应制成的元器件称为磁敏电阻，在磁场中，电流的流动 路径会因磁场的作用而加长，使得材料的电阻率增加。 3-12 光电二极管的基本原理是什么？在电路中使用光电二极管时，与普通二极管的接线有何 不同？