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扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验
日期:2013年05月29日  文章点击数:

 
一、实验目的: 
    
了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。 
二、实验仪器 
    
压力传感器模块、温度传感器模块、数显单元、直流稳压源+4V、±15V。 
三、实验原理 
    
在具有压力传感器压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法,,形成4个阻值相等的电阻条。并将它们连接成惠斯通电桥,电桥电源端和输出端引出,用制造集成电路的方法封装起来,制成扩散硅压阻式压力传感器。平时敏感芯片没有外加压力作用,内部电桥处于平衡状态,当传感器受压后芯片电阻发生变化,电桥将失去平衡,给电桥加一个恒定电压源,电桥将输出与压力对应的电压信号,这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。 
四、实验内容与步骤 
    
   1. 扩散硅压力传感器MP×10已安装在压力传感器模块上,将气室1、2的压力传感器活塞退到20ml处,并按图4-1接好气路系统。其中P1端为正压力输入、P2端为负压力输入,P×10有4个引出脚,1脚接地、2脚为 Uo+、3脚接+5V电源、4脚为Uo﹣;当P1>P2时,输出为正;当P1<P2时,输出为负。   
     
   2. 检查气路系统,?#30452;鶩平?#27668;室1、2的两个活塞,对应的气压计有显示压力值并能保持不动。 
    
   3. 接入+4V、±15V直流稳压电源,模块输出端Uo2接控制台上数显直流电压表,选择20V档,打开实验台总电源。]
    
   4. 调节Rw2到?#23454;?#20301;置并保持不动,用导线将差动放大器的输入端Ui短路,压力传感器然后调节Rw3使直流电压表200mV档显示为零,取下短路导线。 
    
   5. 退回气室1、2的两个活塞,使两个气压计均指在“零”刻度处,将MP×10的输出接到差动放大器的输入端Ui,调节Rw1使直流电压表200mv档显示为零。 
    
   6. 保持负压力输入P2压力零不变,增大正压力输入P1的压力,每隔0.005Mpa记下模块输出Uo2的电压值。直到P1的压力达到0.095Mpa;填入表4-1。 
P(KP)          Uo2(V)   
     
   7. 保持正压力输入P1压力0.095Mpa不变,增大负压力输入P2的压力,压力传感器每隔0.005Mpa记下模块输出Uo2的电压值。直到P2的压力达到0.095Mpa;填入表4-2。 
P(KP)          Uo2(V) 
     
   8. 保持负压力输入P2压力0.095Mpa不变,减小正压力输入P1的压力,压力传感器每隔0.005Mpa记下模块输出Uo2的电压值。直到P1的压力达到0.0Mpa;填入表4-3。 
P(KP)          Uo2(V) 
    
   9. 保持负压力输入P1压力0Mpa不变,减小正压力输入P2的压力,每隔
0.005Mpa记下模块输出Uo2的电压值。直到P2的压力达到0.0Mpa;填入表4-4 
P(KP)          Uo2(V)  
五、实验报告 
    
  1. 根据表4-1、4-2、4-3所得数据,计算压力传感器输入P(P1-P2)-输出Uo2曲线。计算灵敏度L=△U/△P,非线性误差δf。

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