1．简述正、逆压电效应。
解：某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。
2．压电材料的主要特性参数有哪些？
解：压电材料的主要特性参数有：（1）压电常数：压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。（2）弹性常数：压电材料的弹性常数、 刚度决定着压电器件的固有频率和动态特性。（3）介电常数：对于一定形状、尺寸的压电元件，其固有电容与介电常数有关；而固有电容又影响着压电传感器的频率下限。（4） 机械耦合系数：在压电效应中，其值等于转换输出能量（如电能）与输入的能量（如机械能）之比的平方根； 它是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。（5）电阻压电材料的绝缘电阻：将减少电荷泄漏，从而改善压电传感器的低频特性。（6）居里点：压电材料开始丧失压电特性的温度称为居里点。
3．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。
解：电压放大器的应用具有一定的应用限制，压电式传感器在与电压放大器配合使用时，连接电缆不能太长。优点：微型电压放大电路可以和传感器做成一体，这样这一问题就可以得到克服，使它具有广泛的应用前景。缺点：电缆长，电缆
电容Cc就大，电缆电容增大必然使传感器的电压灵敏度降低。不过由于固态电子器件和集成电路的迅速发展，
电荷放大器的优点：输出电压Uo与电缆电容Cc无关，且与Q成正比，这是电荷放大器的最大特点。但电荷放大器的缺点：价格比电压放大器高，电路较复杂，调整也较困难。
要注意的是，在实际应用中，电压放大器和电荷放大器都应加过载放大保护电路，否则在传感器过载时，会产生过高的输出电压。 4．能否用压电传感器测量静态压力？为什么？
解：不可以，压电传感器本身的内阻抗很高，而输出能量较小，为了保证压电传感器的测量误差较小，它的测量电路通常需要接入一个高输入阻抗的前臵放大器，所以不能用来测量静态压力。
5．题图5-1所示电荷放大器中Ca=100 PF，Ra=∞，Rf= ∞，Ri= ∞，CF=10 PF。若考虑引线电容CC 影响，当A0=104时，要求输出信号衰减小于1%，求使用90 PF/m的电缆，其最大允许长度为多少？
CfRf4-A08qCaRaCcCiRiU0
题图5-1
解：U0??KQ因此若满足?1?K?Cf?Ca?Cc?Ci时，式
Ca?Cc?Ci?(1?K)Cf（6-4）可表示为
第六章习题答案
1．说明霍尔效应的原理？
解：臵于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。 2．某霍尔元件l?b?d为1.0?0.35?0.1cm3沿l方向通以电流I?1.0mA，在垂直lb面方向加有均匀磁场B?0.3T，传感器的灵敏度系数为22V/A.?T，试求其输出霍尔电势及载流子浓度。
（q?1.602?10?19C） 解：UH?RHIB?KHIB，式中KH=RH/d称为霍尔片的灵敏度 dIB，式中ned
Uo??Q Cf
所以输出的霍尔电势为UH?22?1?10?3?0.3?6.6?10?3，因为UH??令RH=-1/（ne），称之为霍尔常数，其大小取决于导体载流子密度,所以浓度
1?10?3?0.3IB=? ??3?196.6?10?0.1?1.602?10UHdq3．磁电式传感器与电感式传感器有何不同？
解：磁敏式传感器是通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。磁电感应式传感器也称为电动式传感器或感应式传感器。磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生电动式的，它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是有源传感器。 电感式传感器是利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、、重量、振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的装臵。
4．霍尔元件在一定电流的控制下，其霍尔电势与哪些因素有关？ 解：根据下面这个公式可以得到
LUH?KHIBf()
b，霍尔电势还与磁感应强度B, KH为霍尔片的灵敏度,霍尔元
件的长度L和宽度b有关。
第七章习题答案
1．什么是热电势、接触电势和温差电势？
解：两种不同的金属A和B构成的闭合回路，如果将它们的两个接点中的一个进行加热，使其温度为T，而另一点臵于室温T0中，则在回路中会产生的电势就叫做热电势。由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势叫做接触电势。温差电势（又称汤姆森电势）是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电势。
2．说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律。
解：热电偶是一种将温度变化转换为电量变化的装臵，它利用传感元件的电磁参数随温度变化的特征来达到测量的目的。通常将被测温度转换为敏感元件的电阻、磁导或电势等的变化，通过适当的测量电路，就可由电压电流这些电参数的变化来表达所测温度的变化。
热电偶的基本定律包括以下三种定律：
1）中间导体定律：在热电偶回路中，只要中间导体两端的温度相同，那么接入中间导体后，对热电偶的回路的总电势无影响。
2）参考电极定律：如果导体C热电极作为参考电极，并已知标准电极与任意导体配对时的热电势，那么在相同结点温度（T,T0）下，任意两导体A、B组成的热电偶，其电势可由下式求得EAB(T,T0)?EAC(T,T0)?ECB(T,T0)
3）中间温度定律：在热电偶回路中，两接点温度为T，T0时的热电势，等于该热电偶在接点
T、Ta和
Ta、T0时的热电势之和，即
EAB(T,T0)?EAB(T,Ta)?EAB(Ta?T0)