医用传感器生工

1 第一章习题第一章习题 1 什么是应变效应 什么是压电效应 试比较金属应变片和半导体应变片的异什么是应变效应 什么是压电效应 试比较金属应变片和半导体应变片的异 同同 5 试分析比较医用传感器主要分类方法有何优缺点医用传感器主要分类方法有何优缺点 6 人体信息的特殊性及检测的特点人体信息的特殊性及检测的特点 对医用传感器有哪些特殊要求 第二章习题第二章习题 1 何谓传感器的静态特性何谓传感器的静态特性 写出静态特性的一般数学模型及三种典型形式 并 说明物理意义 2 衡量静态特性的指标主要有哪些 分别说明其定义和物理意义 衡量静态特性的指标主要有哪些 分别说明其定义和物理意义 3 线性度对应的几种拟和方法的特点及使用时应注意的问题线性度对应的几种拟和方法的特点及使用时应注意的问题 4 何谓传感器的动态特性何谓传感器的动态特性 写出动态特性的数学模型并说明各个量的物理意义 5 阶跃响应分析中的时域性能指标有哪些 各自的定义及意义阶跃响应分析中的时域性能指标有哪些 各自的定义及意义 6 何谓传感器的频率特性 如何描述何谓传感器的频率特性 如何描述 7 分别写出零阶 一阶 二阶传感器对应的特征参数的物理意义及响应特性并写出零阶 一阶 二阶传感器对应的特征参数的物理意义及响应特性并 说明各自的特点 说明各自的特点 9 设 X Y 分别为传感器的输入值 输出值 下表列出的为测试结果 计算其 端点线性度 平均选点线性度 最小二乘法线性度 并进行比较 根据比较结果得 出什么结论 假设另有一组测量值将如何计算 X1 002 003 004 005 006 007 008 009 00 10 00 Y7 2311 9616 9221 9526 9032 1636 9141 94 47 11 52 03 10 10 分别在下面两幅图中标出以下各量 分别在下面两幅图中标出以下各量 1 上升时间 2 稳定时间 3 峰值时间 4 最大超调量 Y t Y t 1 1 t t 12 12 将某温度计放入将某温度计放入 100 100 的恒温水中 测得如下数据 忽略记录仪惯性 的恒温水中 测得如下数据 忽略记录仪惯性 2 t s t s 0 00 01 21 23 03 05 65 68 08 011 011 015 015 018 018 0 T T 20204040606080809090959598989999 根据所列数据 判断此系统是否为一阶系统 如果是 请用最小二乘法求出时间常根据所列数据 判断此系统是否为一阶系统 如果是 请用最小二乘法求出时间常 数数 提示 对假定的一阶模型提示 对假定的一阶模型 作 作与时间与时间 t t 的曲的曲 t yABe ln YAy 线 判断是否为一阶系统线 判断是否为一阶系统 13 传感器静态特性指标中 准确度和精密度的区别在何处准确度和精密度的区别在何处 其分别反映了系其分别反映了系 统的哪一种特性 统的哪一种特性 第三章习题第三章习题 1 1 2 电感式传感器主要有哪些部分 4 推导差动自感式传感器的输出特性和灵敏度 并于单极式相比较 6 简述电阻应变片产生温度误差的原因及补偿方法电阻应变片产生温度误差的原因及补偿方法 8 分别画出常用的四种测量桥路 说明各种桥路的特点 并比较其灵敏度 画出常用的四种测量桥路 说明各种桥路的特点 并比较其灵敏度 11 举例说明电阻式传感器在医学测量中的应用 电阻式传感器在医学测量中的应用 12 有人在使用电阻应变仪时 发现灵敏度不够 他在差动工作的两臂中各增有人在使用电阻应变仪时 发现灵敏度不够 他在差动工作的两臂中各增 加了一片串联的电阻应变片 其参数与原来的应变片相同 问这样做能否达到提高加了一片串联的电阻应变片 其参数与原来的应变片相同 问这样做能否达到提高 电桥灵敏度的目的电桥灵敏度的目的 为什么为什么 应该怎样提高其灵敏度应该怎样提高其灵敏度 13 13 为了测量悬臂梁的应变 把一个电阻为了测量悬臂梁的应变 把一个电阻 以及室温时温度以及室温时温度1 Rk 2 0K 系数为系数为的应变片安装在梁上 并与图的应变片安装在梁上 并与图 P4 10P4 10 所式的电桥相连接 电桥检所式的电桥相连接 电桥检 151 10C 波器电阻为波器电阻为 灵敏度为 灵敏度为 忽略电源内阻抗 求 忽略电源内阻抗 求 100 1 A 1 1 如果应变片变化如果应变片变化 0 1 0 1 计算检波器偏转多少 计算检波器偏转多少 2 2 假设应变片电阻变化主要由温度变化所引起 试计算室温上升假设应变片电阻变化主要由温度变化所引起 试计算室温上升 10 10 时等效时等效 应变的变化量 应变的变化量 3 15 15 下图为测量示意图 分析说明其测量原理 为使其灵敏度最高 应如何连下图为测量示意图 分析说明其测量原理 为使其灵敏度最高 应如何连 接接 桥路 桥路 a a 图为差动式结构 图为差动式结构 b b 图为非差动式结构 图为非差动式结构 R R1 1 R R2 2 R R 1 第三章习题 第三章习题 2 2 2 常见的平行板式电容式传感器有几种形式常见的平行板式电容式传感器有几种形式 分别说明其测量原理 6 试比较分析四种桥路形式的灵敏度 分析四种桥路形式的灵敏度 7 写出等效电容的表达式 并分析可得出什么结论等效电容的表达式 并分析可得出什么结论 8 右图中当右图中当 R R 时 时 和和 成正比 成正比 当当 R 0R 0 时时 和和 成正比 成正比 9 在理想情况下 交流电桥在理想情况下 交流电桥 时 时 时 时 12 a aZZ 12 电压灵敏度最大 电压灵敏度最大 a a 时 时 时 电压灵敏度最小 时 电压灵敏度最小 10 10 对面积为对面积为 1cm1cm2 2的平行板电容传感器 其阻抗为的平行板电容传感器 其阻抗为 100M 100M 求通过高于 求通过高于 20HZ20HZ 的音频所需要的极距的音频所需要的极距 X X 极板间介质为空气极板间介质为空气 第三章习题 第三章习题 3 3 1 何谓电感式传感器 分为几类电感式传感器 分为几类 分别说明每种类型的基本工作原理 4 写出差动自感传感器与差动变压器式传感器的输出特性并比较有何不同差动自感传感器与差动变压器式传感器的输出特性并比较有何不同 5 零点残余电压零点残余电压的产生及消除方法 6 简述电涡流式传感器的工作原理简述电涡流式传感器的工作原理 7 7 带有两个电感线圈的可变阻抗差压传感器 由于压力作用 一个电感变化带有两个电感线圈的可变阻抗差压传感器 由于压力作用 一个电感变化 另一个电感变化 另一个电感变化 以两种方法接入电桥 电桥电阻 以两种方法接入电桥 电桥电阻 R R 求两种接法的 求两种接法的L L 4 灵敏度并比较之灵敏度并比较之 见图见图 P4 11 P4 11 LL 第三章习题 第三章习题 4 4 1 磁电式心音传感器有几种形式磁电式心音传感器有几种形式 针对其中一种说明其测量原理及特征 2 简述电磁血流量传感器的原理 写出其输出电压与流体的体积流量电磁血流量传感器的原理 写出其输出电压与流体的体积流量 Q Q 的关系的关系 式 并说明为什么要用交流激励 式 并说明为什么要用交流激励 3 何谓霍尔效应 霍尔电势的表达式 有何应用 何谓霍尔效应 霍尔电势的表达式 有何应用 4 何谓磁阻效应 它的存在对霍尔元件的性能有何影响 磁阻效应 它的存在对霍尔元件的性能有何影响 5 磁敏管与霍尔元件相比有何特点磁敏管与霍尔元件相比有何特点 第三章习题 第三章习题 5 5 1 何谓压电效应和何谓压电效应和 2 对压电材料来说哪些参数是比较重要的 为什么 压电材料来说哪些参数是比较重要的 为什么 3 常用的压电材料有哪些 各有什么特点常用的压电材料有哪些 各有什么特点 4 分别说明横向 纵向效应压电晶片串 并联时的效率 有什么作用和要求 5 压电传感器有什么特点 对测量电路有何要求 前置放大器的功能 压电传感器有什么特点 对测量电路有何要求 前置放大器的功能 6 何谓电荷放大器 简述其功能及特性何谓电荷放大器 简述其功能及特性 7 采用电压放大器作压电传感器的前置放大器有何特点 采用电压放大器作压电传感器的前置放大器有何特点 9 9 某石英晶体受纵向作用力某石英晶体受纵向作用力 F Fx x 9 8 9 8 N N 其截面积其截面积 S Sx x 5cm5cm2 2 厚度厚度 d 0 5cm d 0 5cm 试求 试求 1 1 此电压元件两极片间的电压值 此电压元件两极片间的电压值 2 2 若压电元件与高阻抗运算放大器之间连接电缆的电容为若压电元件与高阻抗运算放大器之间连接电缆的电容为 C Cc c 4pF 4pF 求此时压 求此时压 5 电式传感器的输出电压 电式传感器的输出电压 10 10 试计算压电陶瓷试计算压电陶瓷 PZT 8PZT 8 纵向压电传感器的静态电容纵向压电传感器的静态电容 已知已知 A 1cmA 1cm2 2 t 1mmt 1mm r r 1000 1000 d d33 33 225x10 225x10 12 12C N C N 当电压放大器输入电阻当电压放大器输入电阻 R RI I 10 1010 10 C CI I 1000PF C 1000PF Cc c 100PF 100PF 试计算电压放大器的灵敏度 当电荷放大器的反馈电阻试计算电压放大器的灵敏度 当电荷放大器的反馈电阻 R Rf f 10 1010 10 C Cf f 1000PF 1000PF 求低求低 频截止频率 若施加频截止频率 若施加 10g10g 的力 求其电荷放大器的输出电压 的力 求其电荷放大器的输出电压 11 11 对面积为对面积为 1cm1cm2 2厚为厚为 1mm1mm 的纵向压电式传感器的纵向压电式传感器 若施加若施加 20g20g 的力 求其输出的力 求其输出 电压 电压 对石英 对石英 d d11 11 2 3PC N 2 3PC N r r 4 5 4 5 对钛酸钡对钛酸钡 d d33 33 140PC N 140PC N r r 1700 1700 第三章习题 第三章习题 6 6 1 何谓玻尔帖电势 何谓汤姆逊电势何谓玻尔帖电势 何谓汤姆逊电势 简要说明其产生的机理 2 热电偶传感器的测温原理 热电势的组成 它与哪些因素有关 热电偶传感器的测温原理 热电势的组成 它与哪些因素有关 3 热电偶传感器的四个基本定则是什么 试解释之 热电偶传感器的四个基本定则是什么 试解释之 4 4 已知热电偶材料是已知热电偶材料是 38 7 V 38 7 V 和和 0 082 V 0 082 V 的康铜与铂构成的标准的康铜与铂构成的标准 热电偶 假设参比端的温度为热电偶 假设参比端的温度为 0 0 求 求 50 50 时热电偶的热电势时热电偶的热电势 E E 并求其热电灵 并求其热电灵 敏度敏度 5 5 写出写出 NTCNTC 型热敏电阻的型热敏电阻的 R TR T 特性及对应的温度系数 若特性及对应的温度系数 若 T 300K BT 300K Bn n 4000K 4000K 计算其电阻温度系数计算其电阻温度系数 7 某热敏电阻材料系数的某热敏电阻材料系数的 B B 值为值为 2900K2900K 若冰点电阻为 若冰点电阻为 500k 500k 求热敏电阻 求热敏电阻 在在 100 100 时的阻值 时的阻值 8 说明热敏电阻的伏安特性的意义是什么 热敏电阻的伏安特性的意义是什么 第三章习题 第三章习题 7 7 1 何谓外光电效应 何谓光电导效应 何谓光生伏特效应 何谓外光电效应 何谓光电导效应 何谓光生伏特效应 2 光电倍增管的组成及结构 其检测基础是什么 简述其测量原理 光电倍增管的组成及结构 其检测基础是什么 简述其测量原理 4 何谓光敏电阻 何谓光敏电阻 写出两种制作光敏电阻的材料 5 光电倍增管阳极光照灵敏度为光电倍增管阳极光照灵敏度为 10A lm10A lm 阳极暗电流为 阳极暗电流为 4 4 1010 9 9A A 问 问 EADCIEADCI 为多少为多少 8 何谓光敏电阻的暗电流和亮电流 如何计算光电流 何谓光敏电阻的暗电流和亮电流 如何计算光电流 6 9 9 金属表面受光照射发生光电效应时逸出电子的最大动能金属表面受光照射发生光电效应时逸出电子的最大动能 V Vmax max与哪些因素有关 与哪些因素有关 逸出电子数目多少与哪些条件有关 逸出电子数目多少与哪些条件有关 11 PNPN 结型光电池和光敏二极管的工作原理有何不同 结型光电池和光敏二极管的工作原理有何不同 12 12 试解释光纤压力传感器的工作原理 光纤传感器具有哪些优点 试解释光纤压力传感器的工作原理 光纤传感器具有哪些优点 第五章第五章 电化学传感器电化学传感器 3 3 现有氟离子选择电极与现有氟离子选择电极与 Ag AgClAg AgCl 电极组成电池测定组分中氟离子浓度 该电电极组成电池测定组分中氟离子浓度 该电 池内阻为池内阻为 5x105x108 8 若要求测定电池电动势的相对误差为 若要求测定电池电动势的相对误差为 0 0050 005 问使用具有多 问使用具有多 大输入阻抗的电位计才能满足上述要求 大输入阻抗的电位计才能满足上述要求 4 4 试根据试根据 ISEISE 的一般式证明等活度法在干扰离子价与待测离子价相同时测定的一般式证明等活度法在干扰离子价与待测离子价相同时测定 的公式为的公式为 pot A X K pot 12