北航生物医学传感器作业.docx

“电容式传感器”作业1、 已知平板形电容式传感器，极板间介质为空气，极板的初始间距为1 mm，初始电容值记为。试求：（1）当极距减少0.1 mm时，其电容变化量和传感器的灵敏度？（2）将其改为差动结构，若初始参数不变（即动极板与上极板之间、动极板与下极板之间的距离均为1 mm），当极距变化（动极板移动）0.1 mm时，求其电容变化量和传感器的灵敏度。并说明差动传感器为什么能提高灵敏度和减少非线性误差。2、 如图所示，被测介质中放入两个同心圆柱形极板1和极板2，若容器内液体介质的介电常数为，容器内液体介质上面的气体介电常数为，为圆柱形极板1的半径。圆柱形极板2的半径。为电容器的高度。为被测液面高度。当容器内液面高度发生变化时，极板1和极板2之间的电容量就要发生变化。设容器中的介质是非导电的，试推导电容式液面计电容的公式。3、 变介质型电容式传感器如图所示，介质块A可移动，移入电容中的距离为，试求：（1）电容中无介质块A时的电容；（2）介质块A移入电容中的距离为时的电容，以及与距离为何种关系。电阻式传感器作业1. 金属应变片的工作原理是什么效应？写出其公式，并解释其中变量的含义。2. 写出金属材料的灵敏度系数公式，并解释其中变量的含义。3. 应变片的灵敏系数与其金属材料的灵敏系数之间存在什么样的关系？导致这一现象的原因是什么？4. 什么叫应变片的应变极限？什么叫应变片的机械滞后？什么参数用于衡量应变片对时间的稳定性？5. 半导体应变片的工作原理是什么？写出其公式，并解释其中变量的含义。6. 写出半导体材料的灵敏度系数公式。并简述半导体应变片的特性。7. 写出图1中电桥的平衡条件，及开路电压U0和等效电阻R0的计算公式。8. 电路如图2所示，E=5V，不计其内阻；R1=100，R2=200，R3=1000，R4=2000，R4=5，检流计内阻RL=100，检流计灵敏度KL=10mm/A。求输出电压UL及检流计的偏转大小。9. 当电桥电压U一定时，写出等臂电桥、差动半桥、差动全桥的电压灵敏度公式。10. 图3为直流电桥的实际补偿电路，请简述其中各补偿电阻的作用。11. 简述下图中各传感器的主要用途。电感式传感器1 以变气隙式电感传感器为例，说明差动式结构的优势及其原因。2 电感式传感器的测量电路中需要有相敏检波，其作用是什么？3 什么叫电涡流效应？压电式传感器1. 请简要描述正、逆压电效应及其能量转换关系。2. 请写出压电常数矩阵中两个下标的含义。3. 通过下图中第1幅的信息，画出后3幅中压电晶体极板上的电荷分布。4.5. 请画出压电元件的两种等效电路。6. 请简单描述压电元件的串联和并联，并写出串联和并联时电容、电压和电荷的关系。7. 请简述压电式传感器的电路特性，及测量电路中放大器的主要作用。8. 请简述电缆长度对电压放大器和电荷放大器测量结果的影响。9. 请简述用电压式传感器测量加速度的原理。10. 请问什么叫压电谐振现象？这一现象有什么作用？11. 请简述多普勒效应，及其在血液流速测量中的作用。磁传感器1 简述恒磁通式和变磁通式磁电传感器的工作原理。2 什么是霍尔效应？影响霍尔电势的因素有哪些？光学传感器1、试述内、外光电效应的产生机理。2、简述光电倍增管的基本结构及原理。与普通光电管相比，它有哪些优点？3、根据传光原理，试述光纤传感器是如何工作的？4、试计算n1=1.46，n2=1.45 的阶跃折射率光纤的数值孔径 NA 值？如果外部媒质为空气n0=1，该种光纤的最大入射角是多少？5、简述光纤微弯传感器、反射式光纤压力传感器的原理。热电式传感器1. 请简述热敏电阻的工作原理，写出其公式表达。2. 请写出金属热电阻和半导体热电阻各自的优缺点。3. 简述半导体热敏电阻的三种类型和各自的应用。4. 简述半导体热敏电阻的两种线性化方法。5. 请写出热电偶传感器的测量原理。6. 请写出热电偶的四大基本定则的名称。7. 请简述PN结型温度传感器的测温原理及特点。8. 请写出集成电路温度传感器的三种