自动检测技术第4版赖申江马西秦习题解答教学课件 习题与思考题解答5.doc

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1、习题与思考题解答（第5章）1.为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量？解：从压电传感器的等效电路可知，只有传感器内部信号电荷无泄漏，外部电路负载无穷大时，压电传感器受力后产生的电压或电荷才能长期保存下来，否则电路将以某时间常数按指数规律放电。这对于静态指标以及低频准静态测量极为不利，必然带来误差。事实上，传感器内部不可能有泄漏，外部电路负载也不可能为无穷大，只有外力以较高频率不断地作用，传感器上的电荷才能得以补充，从这个意义上讲，压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量。2.压电式传感器测量电路的作用是什么？其核心是解决什么问题？解：压电式传感器测量电路中

2、的前置放大器有两个作用：一是把压电式传感器的高输出阻抗变换成低输出阻抗；二是放大压电式传感器的微弱信号。其核心是解决传感器电荷泄漏问题，保证传感器和测试系统有一定的低频响应。3.一压电式传感器的灵敏度K1=10pC/Mpa，连接灵敏度K2=0.008V/pC的电荷放大器，所用的笔式记录仪的灵敏度K3=25mm/V，当压力变化△p=8Mpa时，记录笔在记录纸上的偏移为多少？解：测试系统总灵敏度为KKKK100.00825mm/Mpa=2mm/Mpa123当压力变化△p=8Mpa时，记录笔在记录纸上的偏移为16mm。4.某加速度计的校准振动台，它能作50Hz和1g的振动

3、，今有压电式加速度计出厂时标出灵敏度K=100mV/g，由于测试要求需加长导线，因此要重新标定加速度计灵敏度，假定所用的阻抗变换器放大倍数为1，电压放大器放大倍数为100，标定时晶体管毫伏表上指示为9.13V，试画出标定系统的框图，并计算加速度计的电压灵敏度。解：标定系统的框图如下5.压电效应除了本书上的应用外，还能干什么？请自己思考并撰写相关技术材料和绘制电路图，如果可能，可以自己制作。解：以下是压电效应在某些领域中的应用。（1）高分子压电材料的应用玻璃打碎报警装置将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受到玻璃破碎时会发出的振动，并将电压信号传送给集中报警系统。当玻璃遭暴力

4、打碎的瞬间，压电薄膜感受到剧烈振动，表面产生电荷Q，在两个输出引脚之间产生窄脉冲报警信号。交通监测将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型分类信息（包括轴数、轴距、轮距、单双轮胎）、车速监测、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及机场滑行道等。例如，将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，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。（2）压电陶瓷传感器的应用压电陶瓷多制成片状，称为压电片。压电片通常是两片（或两片以上）粘结在一起，一般常用的是并联接法。其总面积是单片的两倍，极板上总电

5、荷Q也为单片电荷Q的两倍。压电式传感器主要是用于动态力、振动加速度的测量，如车床动态切削力的测试。如下图所示，被测力通过传力上盖使压电晶片在沿轴方向受压力作用而产生电荷，两块晶片沿轴向反方向叠在一起，中间是一个片形电极。它收集负电荷。两压电晶片正电荷侧分别与传感器的传力上盖及底座相连。因此两块压电晶片被并联起来，提高了传感器的灵敏度。片形电极通过电极引出插头将电荷输出。电荷Q与只要用电荷放大器测出ΔQ，就可以测知ΔF。题5图为利用单向动态力传感器测量刀具切削力的示意图。压电动态力传感器位于车刀前端的下方。切削前，虽然车刀紧压在传感器上，压电晶片在压紧的瞬间也曾产生出很大的电荷，

6、但几秒之内，电荷就通过电路的泄漏电阻中和掉了。切削过程中，车刀在切削力的作用下，上下剧烈颤动，将脉动力传递给单向动态力传感器。传感器的电荷变化量由电荷放大器转换成电压，再用记录仪记录下切削力的变化量。