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問答題用石英晶體加速度計及電荷放大器測量機器的振動，已知：加速度計靈敏度為5pC/g，電荷放大器靈敏度為50mV/pC，當(dāng)機器達(dá)到最大加速度值時相應(yīng)的輸出電壓幅值為2V，試求該機器的振動加速度。

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1.問答題 石英晶體壓電式傳感器，面積為100mm²，厚度為1mm，固定在兩金屬板之間，用來測量通過晶體兩面力的變化。材料的彈性模量為9×10¹⁰Pa，電荷靈敏度為2pC/N，相對介電常數(shù)是5.1，材料相對兩面間電阻是10¹⁴Ω。一個20pF的電容和一個100MΩ的電阻與極板并聯(lián)。若所加力F=0.01sin（1000t）N，求：
（1）兩極板間電壓峰—峰值；
（2）晶體厚度的最大變化。

參考答案：

2.問答題分析壓電加速度傳感器的頻率響應(yīng)特性。若測量電路為電壓前量放大器C_總=1000pF，R_總=500MΩ；傳感器固有頻率f₀=30kHz，阻尼比ζ=0.5，求幅值誤差在2%以內(nèi)的使用頻率范圍。

參考答案：

3.問答題 某壓電晶體的電容為1000pF，k_q=2.5C/cm，電纜電容C_C=3000pF，示波器的輸入阻抗為1MΩ和并聯(lián)電容為50pF，求：
（1）壓電晶體的電壓靈敏度足K_u；
（2）測量系統(tǒng)的高頻響應(yīng)；
（3）如系統(tǒng)允許的測量幅值誤差為5%，可測最低頻率是多少？
（4）如頻率為10Hz，允許誤差為5%，用并聯(lián)連接方式，電容值是多大？

參考答案：

4.問答題 有一壓電晶體，其面積為20mm²，厚度為10mm，當(dāng)受到壓力p=10MPa作用時，求產(chǎn)生的電荷量及輸出電壓：
（1）零度X切的縱向石英晶體；
（2）利用縱向效應(yīng)的BaTiO₃。

參考答案：

5.問答題 圖（a）所示差動式同心圓筒柱形電容傳感器，其可動內(nèi)電極圓筒外經(jīng)d=9.8mm，固定電極外圓筒內(nèi)經(jīng)D=10mm，初始平衡時，上、下電容器電極覆蓋長度L₁=L₂=L₀=2mm，電極間為空氣介質(zhì)。試求：
（1）初始狀態(tài)時電容器C₁、C₂的值；
（2）當(dāng)將其接入圖（b）所示差動變壓器電橋電路，供橋電壓E=10V（交流），若傳感器工作時可動電極筒最大位移Δx=±0.2mm，電橋輸出電壓的最大變化范圍為多少？

參考答案：