一、壓阻式壓力傳感器的壓力測量實驗?zāi)康模?/span>

了解擴散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理和標(biāo)定方法。

二、基本原理：

擴散硅壓阻式壓力傳感器的工作機理是半導(dǎo)體應(yīng)變片的壓阻效應(yīng)，在半導(dǎo)體受力變形時會暫時改變晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，因而改變了半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理，使得它的電阻率發(fā)生變化，這種物理現(xiàn)象稱之為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng) 。一般半導(dǎo)體應(yīng)變采用N型單晶硅為傳感器的彈性元件，在它上面直接蒸鍍擴散出多個半導(dǎo)體電阻應(yīng)變薄膜（擴散出敏感柵）組成電橋。在壓力（壓強）作用下彈性元件產(chǎn)生應(yīng)力，半導(dǎo)體電阻應(yīng)變薄膜的電阻率產(chǎn)生很大變化，引起電阻的變化，經(jīng)電橋轉(zhuǎn)換成電壓輸出，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。圖10—1為壓阻式壓力傳感器壓力測量實驗原理圖。

圖10—1  壓阻式壓力傳感器壓力測量實驗原理

三、需用器件與單元：

機頭靜態(tài)位移安裝架、壓阻式壓力傳感器、傳感器輸入插座、引壓膠管、銅三通、手捏氣泵、壓力表；主板中的F／V表、+4V直流電源、壓阻輸出口、差動放大器。

四、實驗步驟：

1、將壓阻式壓力傳感器安裝在機頭靜態(tài)位移安裝架上，并連接好引壓膠管、壓力表和手捏氣泵等。如圖10—2所示，并松開手捏氣泵的單向閥。

2、在主板上按圖10—3接線（注意：壓阻的電源端VS與輸出端Vo不能接錯），將F／V表量程切換開關(guān)切到2V檔。檢查接線無誤后合上實驗箱主電源開關(guān)，并將差動放大器的撥動開關(guān)撥到“開”位置。將差動放大器的增益電位器按順時針方向輕輕轉(zhuǎn)到底后再逆向回轉(zhuǎn)半圈，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使電壓表顯示電壓為零。

3、鎖緊手捏氣泵的單向閥，仔細(xì)地反復(fù)手捏(注意：用力不要過大) 氣泵并同時觀察

壓力表，壓力上升到3Kpa左右時調(diào)節(jié)差動放大器的調(diào)零電位器，使電壓表顯示為相應(yīng)的0.3V左右。再仔細(xì)地反復(fù)手捏氣泵壓力上升到19Kpa左右時調(diào)節(jié)差動放大器的增益電位器，使電壓表相應(yīng)顯示1.9V左右。

圖10—2   壓阻式壓力傳感器測壓實驗安裝圖

圖10—3   壓阻式壓力傳感器測壓實驗接線圖

4、仔細(xì)地慢悠悠松開手捏氣泵的單向閥，使壓力慢慢下降到3Kpa時鎖緊氣泵的單向閥，調(diào)節(jié)差動放大器的調(diào)零電位器，使電壓表顯示為相應(yīng)的0.300V。再仔細(xì)地反復(fù)手捏氣泵壓力上升到19Kpa時調(diào)節(jié)差動放大器的增益電位器，使電壓表相應(yīng)顯示1.900V。

5、重復(fù)步驟4過程，直到認(rèn)為已足夠精度時調(diào)節(jié)手捏氣泵使壓力在3～19KPa之間變化，每上升1KPa氣壓分別讀取電壓表讀數(shù)，將數(shù)值列于表10。

表10 壓阻式壓力傳感器測壓實驗數(shù)據(jù)

6、畫出實驗曲線計算本系統(tǒng)的靈敏度和非線性誤差。實驗完畢，關(guān)閉所有電源。