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擴散硅壓阻式壓力傳感器的壓力測量實驗
日期:2013年05月29日  文章點擊數:

 
一、實驗目的: 
    
了解擴散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理與方法。 
二、實驗儀器 
    
壓力傳感器???、溫度傳感器???、數顯單元、直流穩壓源+4V、±15V。 
三、實驗原理 
    
在具有壓力傳感器壓阻效應的半導體材料上用擴散或離子注入法,,形成4個阻值相等的電阻條。并將它們連接成惠斯通電橋,電橋電源端和輸出端引出,用制造集成電路的方法封裝起來,制成擴散硅壓阻式壓力傳感器。平時敏感芯片沒有外加壓力作用,內部電橋處于平衡狀態,當傳感器受壓后芯片電阻發生變化,電橋將失去平衡,給電橋加一個恒定電壓源,電橋將輸出與壓力對應的電壓信號,這樣傳感器的電阻變化通過電橋轉換成壓力信號輸出。 
四、實驗內容與步驟 
    
   1. 擴散硅壓力傳感器MP×10已安裝在壓力傳感器??檣?,將氣室1、2的壓力傳感器活塞退到20ml處,并按圖4-1接好氣路系統。其中P1端為正壓力輸入、P2端為負壓力輸入,P×10有4個引出腳,1腳接地、2腳為 Uo+、3腳接+5V電源、4腳為Uo﹣;當P1>P2時,輸出為正;當P1<P2時,輸出為負。   
     
   2. 檢查氣路系統,分別推進氣室1、2的兩個活塞,對應的氣壓計有顯示壓力值并能保持不動。 
    
   3. 接入+4V、±15V直流穩壓電源,??槭涑齠薝o2接控制臺上數顯直流電壓表,選擇20V檔,打開實驗臺總電源。]
    
   4. 調節Rw2到適當位置并保持不動,用導線將差動放大器的輸入端Ui短路,壓力傳感器然后調節Rw3使直流電壓表200mV檔顯示為零,取下短路導線。 
    
   5. 退回氣室1、2的兩個活塞,使兩個氣壓計均指在“零”刻度處,將MP×10的輸出接到差動放大器的輸入端Ui,調節Rw1使直流電壓表200mv檔顯示為零。 
    
   6. 保持負壓力輸入P2壓力零不變,增大正壓力輸入P1的壓力,每隔0.005Mpa記下??槭涑鯱o2的電壓值。直到P1的壓力達到0.095Mpa;填入表4-1。 
P(KP)          Uo2(V)   
     
   7. 保持正壓力輸入P1壓力0.095Mpa不變,增大負壓力輸入P2的壓力,壓力傳感器每隔0.005Mpa記下??槭涑鯱o2的電壓值。直到P2的壓力達到0.095Mpa;填入表4-2。 
P(KP)          Uo2(V) 
     
   8. 保持負壓力輸入P2壓力0.095Mpa不變,減小正壓力輸入P1的壓力,壓力傳感器每隔0.005Mpa記下??槭涑鯱o2的電壓值。直到P1的壓力達到0.0Mpa;填入表4-3。 
P(KP)          Uo2(V) 
    
   9. 保持負壓力輸入P1壓力0Mpa不變,減小正壓力輸入P2的壓力,每隔
0.005Mpa記下??槭涑鯱o2的電壓值。直到P2的壓力達到0.0Mpa;填入表4-4 
P(KP)          Uo2(V)  
五、實驗報告 
    
  1. 根據表4-1、4-2、4-3所得數據,計算壓力傳感器輸入P(P1-P2)-輸出Uo2曲線。計算靈敏度L=△U/△P,非線性誤差δf。

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