实验 压力传感器特性的研究
LTCC高温压力传感器温漂特性研究
LTCC高温压力传感器温漂特性研究罗涛;谭秋林;熊继军;纪夏夏;王晓龙;薛晨阳;张文栋【摘要】Temperatures drift characteristics of wireless passive pressure sensor based on Dupont951 LTCC ( Low-Temperature Co-fired Ceramics) is investigated. By building high temperature test system,temperature characteristic of the sensor is tested within 0 ~600 ℃. Measurement results show rather large temperature drift of the sensor responses. Comparative study is carried out for a fabricated sensor with no-cavity sensing capacitor and on-chip planar spiral inductor under high temperature. The results indicate that the relative permittivity of DuPont951 LTCC material increases from 7 . 8 at room temperature to 9 . 04 at 600 ℃. The conclusion can be obtained that relative permittivity of LTCC material is the main factor which results in great temperature drift of the sensor.%研究了利用杜邦951 LTCC 材料制备的无线无源压力传感器的温漂特性。
压力传感器研究报告
压力传感器研究报告1. 引言在现代科技快速发展的时代，传感器技术的应用越来越广泛。
压力传感器作为一种重要的传感器类型，被广泛应用于各个领域，如工业自动化、医疗设备、汽车工业等。
本报告将对压力传感器进行全面、详细、完整的研究与探讨。
2. 压力传感器原理及分类2.1 压力传感器原理压力传感器是通过将压力信号转化为电信号来实现测量的一种传感器。
其工作原理基于压阻、电容、电势差或热敏等不同的物理效应。
2.2 压力传感器分类根据不同的测量原理和应用场景，压力传感器可以被分为以下几类：1.压阻式传感器–电阻式–导线式–薄膜式2.电容式传感器3.热敏式传感器4.振动式传感器3. 压力传感器的应用领域压力传感器的广泛应用使其在各个领域都发挥了重要作用。
以下是一些常见的应用领域：3.1 工业自动化•工业过程监控•液位测量•气体流量测量3.2 汽车工业•发动机控制系统•车辆稳定性控制系统•车辆能源管理系统3.3 医疗设备•血压测量•呼吸机•输液控制4. 压力传感器的性能参数4.1 精确度精确度是评估压力传感器性能的重要指标，表示传感器输出值与真实值之间的偏差程度。
4.2 响应时间响应时间是指压力传感器从受到压力变化到输出结果稳定的时间。
4.3 工作温度范围工作温度范围是指压力传感器可以正常工作的温度范围。
超出该范围可能导致传感器输出不准确甚至损坏。
4.4 防护等级防护等级用于评估压力传感器的防护能力，包括防尘、防水等级。
5. 压力传感器的市场格局当前，世界上主要的压力传感器制造商主要集中在美国、德国、日本等发达国家。
6. 压力传感器的发展趋势随着科技的不断进步和社会的需求不断增加，压力传感器也在不断发展。
以下是压力传感器的一些发展趋势：6.1 运用新材料与新技术•采用新型材料，提高传感器的可靠性和精确度。
•运用纳米技术、微机电系统（MEMS）等新技术，实现更小型化、更高精度的压力传感器。
6.2 可穿戴设备中的应用随着可穿戴设备的兴起，压力传感器作为其中的一个重要组成部分，将在医疗、运动监测等领域发挥关键作用。
压力传感器特性研究实验报告
压力传感器特性研究实验报告1.研究对象本次实验研究的对象是压力传感器，通过对压力传感器的特性进行研究，可以更好地了解该传感器在压力检测方面的应用情况。
2.实验原理通过外加一定压力使传感器产生应变，可得到传感器的输出电压VOUt。
传感器的灵敏度定义为输出电压VoUt与压力间的比率，即S=AVout/AP。
传感器的非线性度定义为传感器的输出电压与压力之间的非线性程度。
而传感器的回复时间则定义为传感器输出电压从压力停止作用到其回复的时间。
3.实验设备•通用数字万用表•压力传感器•气压泵•CRO示波器4.实验过程4.1实验步骤1.将压力传感器与示波器相连，测试电压信号的大小。
2.关闭气压泵，调整压力传感器的位置。
3.打开气压泵，使气压流入压力传感器，观察示波器的输出曲线变化。
4.记录气压变化的曲线，包括气压变化时间及变化量，并计算出压力传感器的灵敏度以及非线性度。
5.按照4中得到的数据计算出传感器的回复时间，并进行记录。
4.2实验结果实验得到的结果如下：灵敏度将压力传感器放入箱子中，依次加入IOkg、20kg>30kg>40kg>50kg的质量,记录相应的气压和输出电压，计算出灵敏度。
结果如下：质量0.097201.12072.16300.146301.62062.67400.195401.42057.95500.244501.22050.82非线性度将压力传感器放入箱子中，依次加入IOkg、20kg、30kg、40kg、50kg的质量,在每个质量级别下分别测量得到的输出电压与理论值的误差，计算得到非线性度。
结果如下：质量（kg）理论值（mV）实际值（mV）误差（mV）误差百分数（％）102222.222198.1424.08 1.08204444.444373.9170.53 1.58306666.676587.9778.70 1.18408888.898763.31125.58 1.415011111.1110995.87115.24 1.04回复时间通过开关气泵，使压力传感器的压力输出突然变化，记录下传感器从压力变化到输出电压变化的时间，该时间被定义为传感器的回复时间，测试结果如下：从50MPa下降至U45MPa,回复时间为0.5秒；从30MPa下降至U25MPa,回复时间为06秒。
压力传感器动态特性研究
图 １ 激 波 管 标 定 装 置 系 统 原 理 框 图
１ 一高压室 ； 氐压室 ；一膜 片 ；一被标定 的传感器 ； ２ ３ ４
５６ 、一测速压力传感器 ； ７ 一测 速前 置级 ； ８ 一数字频率计 ；
９ 测压前置级 ；０ 一 １一记 录显示装置 ；
１ 一气瓶 ； 一 气压 表 ； 一泄气 门 １ １ ２ ｌ ３
安徽省 高校 自然科学基金项 目（ 编号 ：５ ２０ ８ ０ ０ １２ ）
２０ ０８年第 ５ 期
煤
矿
机
电
・９・ ２
①压力幅值 范 围广 ； ②频率 范 围（ ｋ ｚ ２ ５ Ｈ ） ２ Ｈ 一 ． Ｍ ｚ 充分覆盖被校压力传感器 的各种模态 ： ③产生较理
想 的阶跃 信号 ， 于分 析 和 处 理 实 验 数 据 。激 波 管 便
仿 真研 究 。
关键 词 ： 压 力传 感器 ；动 态校 准 ；建模
中 图分类 号 ：Ｍ９ ８ ８ Ｔ ３．１ 文 献标 识码 ： Ｂ 文章编 号 ：０ １— ８４（０ ８ Ｏ ０ ２ １０ ０ ７ ２ ０ ）５— ０ ８—０ ３
Hale Waihona Puke Ｓｔ ｄ ｐ Ｄ ｎ ｍｉ Ｃｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ｆＰｒ ｓ ｕ ｅ Ｓｅ ｓ ｒ ｕ ｙｕ ｙ ａ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｏ ｓｃ
陈玉 ， 刚 李
（． １安徽 工程科 技学院 机械系 ， 安徽 芜湖 ２ １０ ； ． ４０ ０ ２ 国投电厂电建一公司 项 目部 ，安徽 宣城 ２ ２ ５ ） ４０ ２
摘
要 ： 建 立 了压力 传感 器 的激 波管校 准 实验 系统 和传感 器 的动态数 学模 型 ， 行 了实验研 究和 进
压力传感器特性研究及其应用
压力传感器特性研究及其应用•相关推荐压力传感器特性研究及其应用压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。
按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。
下面是小编整理的压力传感器特性研究及其应用，欢迎大家分享。
压力传感器压力传感器是一种能够感知压力信号，并根据一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号的装置。
在压力测量中，有表压、负压、绝对压力、真空度之分。
工业上使用的压力示值大多是表压，所以绝对压力是表压和大气压之和。
如果测得的压力低于大气压，则称为负压或真空度。
测量压力的传感器在工作原理上分为压阻式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、压磁式压力传感器、霍尔式压力计等。
压阻式压力传感器半导体应变片式传感器在实际应用中被称为压阻式压力传感器，压阻式压力传感器在早期利用半导体应变片粘贴在弹性体上制成。
工业上使用的压力指示大多是表压，所以绝对压力是表压和大气压之和。
如果测得的压力低于大气压，则称为负压或真空度。
压阻式压力传感器的主要特点是体积小、重量轻、易于集成、灵敏度和分辨率高，适合于微压力检测。
但由于它是由半导体硅材料制成的，所以对温度很敏感。
没有温度补偿，温度误差会很大。
压阻式压力传感器应用由于压阻式压力传感器具备一系列优点，在航天、航海、医疗设备、石油化工中都得到了广泛应用。
在如今的社会形势下，全球市场对呼吸机、制氧机、血压计等医疗设备的'需求呈爆炸式增长，其中压阻式压力传感器是呼吸机的关键部件。
在家用呼吸机、医用呼吸机和高精度血压计的应用中，压阻式压力传感器供不应求。
压阻式压力传感器产品压阻式压力传感器工艺复杂，制造工艺要求高。
下面列出了两种典型的压阻式压力传感器的技术参数，以便进行客观的比较和说明。
图来自工控论坛压力范围0～10kPa压力范围属于相对较小的压力测量范围。
在实际应用中，选择的范围应略大于所用范围。
工作温度一般工业应用与集成电路系统的要求在－40℃～80℃之间，两款产品达到了－40℃～125℃的工作温度范围，能够满足大多数应用。
压力传感器特性的研究
压力传感器特性的研究压力传感器是一种用于测量物体或环境中的压力的仪器。
它们可以在不同的应用中发挥作用，例如测量车辆轮胎的气压、测量管道中的液体或气体的压力以及用于医疗设备和工业流程控制中的压力测量。
在进行精确测量时，必须了解压力传感器的特性以确保数据的准确性和可靠性。
首先，对于压力传感器来说，它应该是具有高精度的特性。
传感器应能精确测量压力，并输出准确的数值，以提供准确的反馈。
在某些应用中，准确度尤其重要，例如在测量医疗设备中血压时。
传感器的测量准确度受到许多因素的影响，例如传感器所用的材料、尺寸、工作温度和压力范围。
从这个意义上说，压力传感器的优劣之分在于它的准确度和误差水平。
其次，压力传感器应该具有线性特性，即传感器输出与测量的压力可以精确地对应。
这意味着随着压力的增加，传感器的输出应该成比例增加，以保持线性响应。
这对于工业流程控制和精确的测量应用尤其重要。
如果传感器具有非线性特性，那么输出数据将无法准确地反映所测量的压力，因此我们需要采用一些技术手段来保证其线性特性。
第三，压力传感器应该具有高稳定性的特性，即传感器输出应该随着时间的推移而保持稳定。
这意味着传感器应该能够防止漂移和故障，这通常是通过选择合适的材料和设计来实现的。
例如，为了保证稳定性和可靠性，有些传感器会使用具有高稳定性的材料，例如无铅玻璃或陶瓷等。
另外，压力传感器还应该具有高灵敏度的特性，可以检测到细微的压力变化。
这对于需要进行非常准确的测量的应用尤其重要，例如在高精度测量中。
通常情况下，高灵敏度的特性可以通过增加传感器的灵敏度来实现，尤其是采用微电子机械系统（MEMS）技术制造的压力传感器，通常可以实现基本上没有保护改善措施的高度精确测量。
最后，压力传感器还应该具有高可靠性的特性，具备足够的耐久性和可靠性以保证其在各种环境和应用中工作正常。
例如，在高温或湿度环境下使用的传感器需要具备防水、耐腐蚀和高温性能，以保证其可靠性。
光纤位移压力传感特性的研究实验报告
光纤位移压力传感特性的研究实验报告一、实验目的通过对光纤位移压力传感器的实验研究，掌握其基本工作原理、测量范围及精度等参数，并探究其在实际应用中的优越性。
二、实验原理光纤位移压力传感器的工作原理是利用光纤的受力柔顺性，将光纤上的光束引到探头中，并通过探头感应光纤的受力变化，从而获得被测物体的位移及压力等动态信息。
光纤位移压力传感器主要包括探头、光源和检测器等部分，其中光源产生光波，光束在光纤中传输，光纤上部分受力变形，产生较大的力致光纤光路长度的微小变化，这一微小变化将会对传输的光波偏移一定的角度，经过探头捕获到的信号经过能量变换后传递到检测器，从而实现对光纤位移压力的测量。
三、实验器材光纤位移压力传感器、电源、光源、光电检测器、滑块导轨等。
四、实验流程1.按照实验器材使用说明书将光纤位移压力传感器安装在滑块导轨上；2.将电源连接至光源和光电检测器；3.调整光源和光电检测器的位置，使得光束能够形成一个封闭的光路；4.测量光纤位移压力传感器的初始状态；5.将较大的物体作用在光纤位移压力传感器上，测量其变形后的状态；6.根据读数计算出物体的位移及压力等数据，并进行分析。
五、实验结果本次实验的光纤位移压力传感器的测量范围为0至1000牛，精度可达0.1%。
实验结果表明，在受到外来压力影响时，光纤位移压力传感器能够产生一定的光路长度变化，通过对这种变化的测量，能够较为准确地对外来压力进行测量。
此外，在位移测量方面，本次实验中的光纤位移压力传感器也表现出了较为优越的性能，能够实现对微小变形的高精度测量。
本次光纤位移压力传感器的实验研究表明，该传感器具有较高灵敏度，能够实现高精度的位移、压力测量，适用于需要实时监控、远距离测量等多种应用场景。
通过对其功耗、精度等方面的分析，进一步优化传感器的性能，可以提升其在实际应用中的可靠性和适用性。
[精品]压力传感器特性研究
![[精品]压力传感器特性研究](https://img.taocdn.com/s3/m/7981178664ce0508763231126edb6f1afe007178.png)
[精品]压力传感器特性研究压力传感器是一种重要的传感器类型，在工业控制系统和自动化、医疗设备、汽车工业等领域有广泛的应用。
其主要作用是将物理量转换为相应的电信号，用于测量各种压力变化。
本文将探讨压力传感器的特性及其研究。
一、压力传感器的基本原理压力传感器的基本原理是压阻效应。
即在金属或半导体材料中，当其受到外部压力作用时，材料电阻发生变化，与压力成正比。
压力传感器使用了压阻效应，将压力变化转变为电信号。
1. 按测量范围分类：分为绝对压力传感器、相对压力传感器和差压传感器。
2. 按材料分类：分为金属片式、半导体、石英玻璃、陶瓷等材料。
3. 按工作原理分类：分为膜式、振动式、电容式、电感式、压电式、共振式等。
1. 灵敏度：指输出电信号与输入压力之间的线性关系。
2. 精度：指测量值与真实值之间的误差。
3. 响应时间：指传感器检测到压力变化后输出电信号的时间。
4. 稳定性：指传感器在长时间使用后，保持其性能的能力。
5. 重复性：指在相同条件下，传感器输出相同电信号的能力。
6. 范围和分辨率：指传感器能够测量的压力范围和精度。
四、压力传感器的研究方向1. 研究优化传感器的结构设计，提高其灵敏度、精度、响应时间等性能参数。
2. 研究传感器的微纳加工技术，实现制造过程的自动化和微型化。
3. 研究应用新材料开发高性能传感器，提高传感器的工作温度，减小灵敏性温度漂移。
4. 研究数据分析算法，实现对传感器输出数据的准确分析、判别和处理。
五、总结本文对压力传感器的基本原理、分类、特性和研究方向做了简要的介绍。
随着物联网技术的不断发展，压力传感器将会有更广泛的应用和更高的要求。
因此，传感器的研究将成为未来的热点之一。
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一、 (1) 了解压力传感器的工作原理。 (2) 研究压力传感器的静态特性。 (3) 了解电位差计的工作原理, 熟悉其使用方法。 二、 压力传感器、 电位差计、 稳压电源、 电压表和砝码等。
三、 1. 应变与压力的关系
电阻应变片是将机械应变转换为电阻阻值的变化。将电阻应变片粘贴在悬臂 梁式弹性体上。常见的悬臂梁形式有等截面梁、等强度悬臂梁、带副梁的悬臂梁 以及双孔、单孔悬臂梁。
表3 - 2 - 2 输出电压随工作电压变化数据表(压力不变)
工作电压/V 加压输出 U/mv 减压输出 U/mv 加压输出 U/mv 减压输出 U/mv 加压输出 U/mv 减压输出 U/mv 加压平均 U/mv 减压平均 U/mv
2
3
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7
8
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五、 (1) Us一定时,做U～F关系曲线。(分别将加载三次平均, 卸载三次平均, 做两个曲 线。) (2) F一定时,做U～Us关系曲线。(分别将加载三次平均, 卸载三次平均,做两个曲 线。) (3) 用U～F曲线, 测给定物体的质量。
(3) 测量传感器工作电压Us与输出电压U的关系: 保持加载的砝码为5kg。 ① 调节工作电压Us从1.0V到10.0V,分别记录10次的输出电压值(每次1V)。同样,降 低电压时,分别再记录10次的输出电压值(每次1V)。 ② 重复上述步骤, 进行三次测量, 将输出电压记录在表3 - 2 - 2中。
如图3-2-1所示是等截面梁结构示意图。弹性体是一端固定,截面积S处处相等 的等截面悬臂梁(S＝bh,宽度为b,厚度为h)。在距载荷F着力点L0的上、下表面, 沿 L方向粘贴有受拉应变片R1、R3和受压应变片R2、R4。粘贴应变片处的应变为
f 6 FL0 0 2 Y bh Y
(3-2-1)
四、 实验内容 (1) 按图3-2-7连接电路,图中, PF1为压力传感器, UJ33a为电位差计。
(2) 测量加载力F与输出电压U的关系: 保持工作电压Us为10.0 V。
① 加载砝码,每次1kg,分8次加到8kg,记录每次加载时的输出电压值。 ② 加到额定值后 , 开始卸载 , 分 8 次卸完 , 记录每次卸载时的输出电压值。 ③ 重复上述两步骤, 进行三次测量, 将输出电压记录在表3 -2-1中。
3. 压力传感器的静态特性 1) 灵敏度S
传感器在静态工作条件下,其单位压力所产生的输出电压, 称为静态灵敏度。
在通常意义上, 如指一台传感器灵敏度高, 也指其 F 0 F dF
敏度是不相同的, 对于线性传感器灵敏度则为
R
U R.max
U U0
100%
(3-2-8)
图 3 - 2 - 6 重复性特性
5) 动态特性(响应) 动态特性是指输入随时间而变化的特性。此时,要求传感器能够随时精确地跟 踪输出量,输出能够按照输入的变化规律而变化,这个过程又称为响应。响应是描述 动态特性的重要参数。 这里不研究该特性。
(3-2-4)
这实际上就是传感器输入-输出特性曲线上某点的斜率。非线性传感器各处的灵
U U0 S F F0
(3-2-5)
图 3 - 2 - 3 灵敏度的图解表示
2) 线性度(非线性误差)L 大多数传感器的输入和输出具有比例关系,这种输入、 输出具有线性比例关系的 传感器称为线性传感器。衡量线性传感器线性特性好坏的指标为非线性误差 ,或称线 性度。随着参考直线的性质和引法的不同 , 线性度有多种 , 下面仅介绍端点线性度。 端点线性度特性曲线如图3-2-4所示。将传感器的实际零点和满量程端点连线作为理 论直线, 传感器实际平均输出(正反行程平均)特性曲线对理论直线的最大偏差与传感
H
U H .max
U U0
100%
(3 - 2 - 7)
如图3 - 2 - 5所示为传感器的迟滞特性曲线。
图3 - 2 – 5 传感器的迟滞特性曲线
4) 重复性R 多次重复测量时 , 在同是正行程 (或同是反行程)中对应同一输入量 , 传感器 的输出值也不相同 , 这种差值称为重复差值。全量程中的最大重复差值与满量程 输出值之比称为重复性, 重复性特性如图3 - 2 - 6所示。 重复性R的表达式如下：
附注 电位差计的测量原理及使用方法
1. 补偿法测电动势
如图3-2-8(a)所示,用电压表测量电动势时,由于电压表内阻不可能无穷大,当有电
流I通过时,它在被测电动势内阻r上的电压降为Ir,则电压表测出的值应为Ex-Ir, 而不是 电动势Ex。
R1 R1 R4 R4 U US US R1 R1 R2 R2 R3 R3 R4 R4
(3 - 2 - 2)
若R1=R2=R3=R4和ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4，则有
R1 R1 R1 R1 R1 U US US US 2 R1 2 R1 R1 (3 - 2 - 3)
图3-2-1
等截面梁结构示意图
2. 电阻的变化与电压的关系 由于弹性体的应变发生了变化,粘贴在其上的电阻应变片的电阻值也随之发生
变化,受拉的电阻应变片电阻值增大, 而受压的电阻应变片电阻值减小。把四个电
阻应变片组成一个电桥, 这便成为差动电桥, 如图3 - 2 - 2所示。 此时, 电桥的输出电 压U
图 3-2-7 实验电路图
表3 - 2 - 1 输出电压随加载力变化数据表(工作电压不变)
加载力/KG 加载输出 U/mv 卸载输出 U/mv 加载输出 U/mv 卸载输出 U/mv 加载输出 U/mv 卸载输出 U/mv 加载平均 U/mv 卸载平均 U/mv 0 1 2 3 4 5 6 7 8
L
U L.max
U U0
100%
(3 - 2 - 6)
图 3 - 2 - 4 端点线性度特性曲线
3) 迟滞(迟滞误差)H 传感器在正(输入量增加)、反(输入量减少)行程中, 输入-输出曲线不重合的
现象称为迟滞。 也就是说,对应于同一输入量, 它的输出量值有差别。迟滞可用传
感器最大正反差值与满量程输出的百分比来表示: