实验二扩散硅压阻压力传感器差压测量

四 扩散硅压阻压力传感器差压测量

一、实训目的：

了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。

二、实训仪器

压力传感器模块、温度传感器模块、数显单元、直流稳压源+5V 、±15V 。

三、相关原理

在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，摩托罗拉公司设计出X 形硅压力传感器如下图所示：在单晶硅膜片表面形成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。

扩散硅压力传感器的工作原理：在X 形硅压力传感器的一个方向上加偏置电压形成电流i ，当敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当有剪切力作用时，在垂直电流方向将会产生电场变化i E ??=ρ，该电场的变化引起电位变化，则在端可得到被与电流垂直方向的两测压力引起的输出电压Uo 。

i d E d U O ???=?=ρ （4-1） 式中d 为元件两端距离。

实验接线图如图4-2所示，MPX10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；P1

图4-1 扩散硅压力传感器原理图

四、实训内容与操作步骤

1．接入+5V 、±15V 直流稳压电源，模块输出端Vo2接控制台上数显直流电压表，选择20V 档，打开实训台总电源。

4．调节Rw2到适当位置并保持不动，用导线将差动放大器的输入端Ui 短路，然后调节Rw3使直流电压表200mV 档显示为零，取下短路导线。

5．气室1、2的两个活塞退回到刻度“17”的小孔后，使两个气室的压力相对大气压均为0，气压计指在“零”刻度处，将MPX10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的压力到0.01MPa ，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 ；填入下表。

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，从0.01MPa

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，每隔0.005Mpa

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

P(kP)

Uo2（V）

10．实验结束后，关闭实训台电源，整理好实验设备。

五、实训报告

1．根据实验所得数据，计算压力传感器输入P（P1-P2）—输出Uo2曲线。计算灵敏度L=ΔU/ΔP，非线性误差δf。

图4-2 扩散硅压力传感器接线图