高考申論題
105年
[醫學工程] 醫學工程概論
第 三 題
如何利用應變規(strain gauge)設計一個量測架構來量測材料的楊氏係數(Young's modulus)。(20分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
面對此類醫工儀器設計題，應採用『物理原理→硬體架構→數學推導→系統限制』的邏輯鏈作答。首先定義楊氏係數與應變規的物理關係，接著繪製或描述惠斯登電橋與儀表放大器的電路架構，最後列出公式推導過程並從雜訊解析度、表面測量限制等工程維度分析其缺點。
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【破題】 量測材料的楊氏係數 (Young's modulus, $E$) 核心在於同時獲取材料受到的「應力 (Stress, $\sigma$)」與產生的「應變 (Strain, $\epsilon$)」。本設計採用單軸拉伸試驗結合應變規與惠斯登電橋 (Wheatstone bridge)，將微小的機械形變轉換為電壓訊號進行精準量測。 【論述】
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