扩散硅压阻式压力传感器.docVIP

贵州大学实验报告 学院：电气工程学院 专业：测控技术与仪器 班级：测仪111 姓名 余翔 学号 1108040039 实验组 1 实验时间 5月12号 指导教师 王明慧 成绩 实验项目名称 扩散硅压阻式压力传感器压力的测量 实验目的 1、了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法、基本结构、性能及应用。 2、 掌握扩散硅压阻式压力传感器标定方法和最小二乘法误差数据处理方法及获得方法。 实验要求 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，如图所示，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，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侧压力引起的输出电压Uo。 式中d为元件两端距离。 扩散硅压力传感器(MPX10)原理图 实验电路如下图所示，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P1P2时，输出为正；P1P2时，输出为负。 实验仪器 压力传感器模块、数显单元、直流稳压源+5V、±15V、NI数据采集卡 实验步骤 1、使用压力传感器模块，如图所示，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。 2、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。 3、检查气室和活塞是否连接紧密，将气室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。(如果调不到零请重新调节Rw2) 4、打开LabVIEW程序“”， 5、运行“扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验” 保持负压力输入P2压力零不变，按照设定的步长增大正压力输入P1的压力，按下“采样”采集对应的电压值，得到电压曲线，如图所示； 实验内容 连接好实物图，按照实验要求调解两个活塞，观察直流电压表的读数并记下。 实验数据 P(KP) 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 Uo2 (v) 130.6 124.6 120 114.1 107.9 101.9 96.1 88.0 81.1 表4-1。 P(KP) 0.055 0.06 0.065 0.07 0.075 0.08 0.085 0.09 0.095 Uo2(V) 72.9 65.3 56.3 48.5 39.7 31.1 21.6 9.7 3.0 表4-2 P(KP) 0.095 0.09 0.085 0.08 0.075 0.07 0.065 0.06 0.055 Uo2(V) -3.0 -7.0 -16.6 -26.0 -33.8 -41.7 -49.1 -55.9 -62.4 表4-3 P(KP) 0.095 0.09 0.085 0.08 0.075 0.07 0.065 0.06 0.055 Uo2(V) -115.6 -110.9 -106.2 -101.4 -97.1 -92 -87.1 -81.7 -76.3 表4-4 实验总结 由本实验