扩散硅压阻式压力传感器的压力测量试验.docx
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1、实验一扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验一、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+5V、± 15V。三、实验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
2、时,在垂直 电流方向将会产生电场变化E =AP i,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。U。=d E =d 0P i(11-1)式中d为元件两端距离。实验接线图如图11-2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<P2时,输出为负。图11-1扩散硅压力传感器原理图四、实验内容与步骤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,打开实验台总电源。4. 调节Rw2到适当位置并保持不动,用导线将差动放大器的
3、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1。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 每隔0.005Mpa记下模块输
4、出 Uo2的电压值。直到 P2的压力达到 0.095Mpa ;填入下表 2。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记下模块输出 Uo2的电压值。直到 P1的压力为0.005Mpa ;填入下表 3。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的压力为0.005Mpa;填入下表。10. 实验结束后,关闭实验台电源,整理好实验设备。五、实验数据记录与分析1、保持负压力输入 P2压力零不变,增大正压力输入P1的压力P1(kP)0.010.0150.020
5、0.0250.0300.0350.0400.0450.050Uo2( V)1.6082.283.023.544.224.895.456.076.63P1(kP)0.0550.0600.0650.0700.0750.0800.0850.0900.095Uo2(V)7.057.798.218.739.259.6210.0310.5811.04(表1)用matlab绘制P1-Uo2曲线图如下图所示P1-Uo2线图J0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 0.065 0.07 0.075 0.08 0.085
6、0.09 0.095 0.1P1/kP2 01 14 2wv/2 o U2、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P2(kP)0.010.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.050Uo2( V)10.149.769.328.828.367.857.416.796.23P2(kP)0.0550.0600.0650.0700.0750.0800.0850.0900.095Uo2( V)5.725.084.593.853.262.561.681.120.32(表2)用matlab绘制P2-Uo2曲线图如下图所示减/P2-Uo曲线JK-
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