2感测技术基础第二版课后答案(孙传友孙晓斌著)电子工业出版社(4)

Ui= Q×C 11+0

jω，

∴Um=Qm×C1 ω + 0 ω 2=Qm×C1 1 + 2.45 2=Qm×0.926， C

0.02×10 12

3(V)=0.756mV ∴Um=×0.926=0.756×10 1224.51×10

Um m=2×Um=2×0.756=1.511mV

8、压电效应有哪几种类型?各有何特点?以石英晶体或压电陶瓷为例说明。

答：单一应力作用下的压电效应有以下四种类型：

此时压电元件厚度变形。例如石英晶体的d11, 压1)纵向压电效应，应力与电荷面垂直，

电陶瓷的d33压电效应。

例如石英晶体的d12, 压2)横向压电效应，应力与电荷面平行，此时压电元件长度变形，

。 电陶瓷的d31,d32压电效应，

3)面切压电效应，电荷面受剪切，例如石英晶体的d14,d25压电效应。

4)剪切压电效应，电荷面不受剪切但厚度受剪切，例如压电陶瓷的d24,d15, 石英晶体

。 的d26压电效应，

在多应力作用下的压电效应，称全压电效应，例如压电陶瓷的纵横向压电效应（体积伸缩压电效应）。

9、有一压电陶瓷晶体长20mm,宽20mm，厚5mm,其相对介电常数为1200（真空介电常数为8.85×10

（0.16V） 12F/m）,将它置于液压P=10KPa的硅油中，试计算其两极板间产生的电压。

解：根据（5-2-11）式

σ=(2d31+d33)T=( 2×78×10 12+190×10 12) T 12 =34×10 T=34×10 12×10×103，

σ Sσ d34×10 12×10×103×5×10 3Q=0.16V U==== 12Sε0εrCa8.85×10×12000r

d

8.85×10 12×1200×20×10 3

或 Ca=5×10 3()2=84.96×10 11F。

Q=34×10 12×10×103×20×10 3()2=136×10 12C，

∴U=Q136==0.16V。 Ca849.6

10、试证明热电偶的中间温度定律和标准电极定律。 答：据（５－３－６）式和定积分性质可知

TNAKEAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)=(T Tn)ln+(σB σA)dTeNB∫Tn

+TTnNNKK(Tn T0)lnA+∫(σB σA)dT=(T T0)lnA+∫(σB σA)dT=EAB(T,T0)eNBT0eNBT0

中间温度定律证毕。 据（５－３－６）式和对数性质、定积分性质可知

TNAKEAC(T,T0) EBC(T,T0)=(T T0)ln+(σC σA)dTeNC∫T0

TTNBNAKK (T T0)ln (σC σB)dT=(T T0)ln+(σB σA)dT=EAB(T,T0)eNC∫T0eNB∫T0

11、图5-3-8中电池E的极性可否接反?为什么?

答：不可接反。因为图5-3-8中补偿电桥的电压为Uab=EAB(Tn,T0)，毫伏表读数为 UO=EAB(T,Tn)+Uab=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,T0)=EAB(T,T0)

如果电池E的极性接反，则补偿电桥的电压也会改变极性，即Uab= EAB(Tn,T0)，此时UO=EAB(T,Tn)+Uab=EAB(T,Tn) EAB(Tn,T0)≠EAB(T,T0)。

12、将一支灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与毫伏表相连，已知接线端温度为50℃，毫伏表读数是60mV,问热电偶热端温度是多少?（800℃）

解：由题意可知：Tn＝50℃，E(T,Tn)=60mV，

E(Tn,0)=灵敏度×Tn=0.08×50=4mV，

E(T,0)=E(T,Tn)+E(Tn,0)=60+4=64mV，

T=E(T,0)64==800℃， 灵敏度0.08

或(T Tn)×灵敏度=E(T Tn) (T 50)×0.08=60，

T=

示? 60+50=800℃。 0.0813、光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?它们在电路中各用什么符号表

答：基于光电效应原理工作的光电转换元件称为光电器件或光敏元件。光电效应一般分为外光电效应、光导效应和光生伏特效应，相对应的光电器件也有以下三种类型：１、光电发射型光电器件，有光电管（符号见图５－４－１）和光电倍增管（符号见图５－４－２（b））；２、光导型光电器件，有光敏电阻（符号见图５－４－4）、光敏二极管（符号见图５－４－

6）、光敏三极管（符号见图５－４－7（b））；３、光伏型光电器件，有光电池（符号见图５－４－9）。

14、光电传感器有哪几种常见形式?各有哪些用途?

答：有５种常见形式。１、透射式，可用于测量液体、气体和固体的透明度和混浊度；２、反射式，可用于测量表面粗糙度等参数；３、辐射式，可用于光电高温计和炉子燃烧监视装置；４、遮挡式，可用于测量物体面积、尺寸和位移等参量；５、开关式，可用于①开关，如光电继电器；②计数，将光脉冲转换为电脉冲进行产品计数或是测量转速等；③编码，利用不同的码反映不同的参数。

15、光电元件的光谱特性和频率特性的意义有什么区别?在选用光电元件时应怎样考虑光电元件的这两种特性?

答：光电器件输出的光电流与入射光波长的关系I=F(λ)为光谱特性。在同样的电压和同样幅值的光强度下，当以不同的正弦交变频率调制时，光电器件输出的光电流I或灵敏度S与入射光强度变化频率f的关系I=F1(f)或S=F2(f)称为频率特性。

光谱特性对选择光电器件和辐射能源有重要意义。当光电器件的光谱特性与光源辐射能量的光谱分布协调一致时，光电传感器的性能较好，效率较高。在检测时，光电器件的最佳灵敏度最好在需要测量的波长处。

选用光电元件时，应考虑其频率特性是否能适应于入射光强度变化的情况。也就是说，光电元件的频率响应特性的上限频率应远高于入射光强度变化的频率。

16、试设计一个路灯自动控制电路，使天黑时路灯亮，天亮时路灯灭。

答：电路１：将第四章第19题的电冰箱温控电路这样改装：热敏电阻改为光敏电阻RG，并与串联电阻R5互换位置，压缩机改为路灯。

电路２：如下图所示。路灯与继电器的常闭触点串联到220V交流电压上。当天亮时，光敏二极管导通，继电器线圈得电而动作，继电器的常闭触点断开，路灯灭。天黑时，光敏二极管不导通，继电器线圈没有电流，继电器的常闭触点保持闭合，路灯不灭。