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
壓力傳感器模塊、溫度傳感器模塊、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模塊上,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,模塊輸出端Uo2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記下模塊輸出Uo2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記下模塊輸出Uo2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記下模塊輸出Uo2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記下模塊輸出Uo2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。