压阻式压力传感器的特性测试实验
传感器实验部分
实验一金属箔式应变片一一单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金届箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：：R/ R = K ;式中AR/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，&=A l/l为电阻丝长度相对变化，金届箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压U OI =EK&/4。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、石去码、数显表、士5V电源、也V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：1、根据图1-1应变式传感器已装丁应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R l、R2、R3、R4O加热丝也接丁模块上，可用万用表进行测量判别，R1= R2= R3=R4=350Q，加热丝阻值为50 Q左右。
应变片托盘图1-1应变式传感器安装示意图2、接入模块电源i15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器RW3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上的数显表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器R W4,使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。
关闭主控箱电源。
3、将应变式传感器的其中一个应变片 R 1 （即模块左上方的R i ）接入电桥作为一 个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电 位器Rw i,接上桥路电源&V （从主控箱引入）如图1-2所示。
检查接线无误后，合 上主控箱电源开关。
调节 Rw i,使数显表显示为零。
O 。
加热4、在电子秤上放置一只石去码，读取数显表数值，依次增加石去码和读取相应的数显 表值，直到500g （或200g ）石去码加完。
压阻式压力传感器
掩膜版
步骤四：标准淡硼预扩散或离子注入，在经过标准再分布或退火 形成方块电阻率在80-250W可控的压阻，结深1-3微米。
• 恒定表面源扩散：在整个扩散过程中，硅片表面的杂质浓度 始终不变。
• 有限表面源扩散：扩散之前在硅片表面先淀积一层杂质，在 整个扩散过程中以这层杂质作为扩散的杂质源，不再有新源 补充。
1 硅片的清洗处理
2涂胶：涂胶的目的是在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没有缺陷的光刻胶薄膜。
3 前烘：经过甩胶之后的光刻胶虽然液态的光刻胶已经成为固态的薄膜，但含有10%~ 30%的溶剂，容易沾染灰尘。通过在较高温度下进行烘焙，使溶剂从光刻胶中挥发出来。 4 对准与曝光：曝光的光源为紫外光的汞灯，形成平行光束垂直照射到硅片上。受到光照 的光刻胶发生光化学反应，其内部分子结构发生变化。 5 显影：把曝光后的基片放在显影液里，将应除去的光刻胶膜溶除干净，以获得所需要 光刻胶的图形。
2）湿氧氧化：氧气通过盛有950C高纯去离子水的石英瓶后携带水汽到硅片 表面发生氧化反应： Si+O2SiO2 Si+2H2OSiO2+2H2 优点：生长速率较快；缺点：与光刻胶粘附性不好。
（3）氢氧合成氧化：在常压下分别是将纯H2 和纯氧直接通入石英管内，使之在一定温度燃 烧生成水，水在高温下氧化后与硅反应生成 SiO2，生长速度比湿氧快，膜质量好、纯度高。
• 两步扩散：实际生产中的扩散温度一般为900~1200℃，在
这样的温度范围内，常用杂质，如硼、砷等在硅中的固溶度
随温度变化不大，因而采用恒定表面源扩散很难得到低表面
浓度的杂质分布形式。实际生产中将扩散过程分为两步完成。
其中第一步称为预扩散或者预淀积，第二步称为主扩散或再
压力传感器实验报告
压力传感器实验报告压力传感器实验报告引言：压力传感器是一种广泛应用于工业、医疗、航空等领域的传感器。
它能够将物体受力转化为电信号，并通过测量这些电信号来获取物体所受的压力大小。
本实验旨在通过搭建一个简单的压力传感器实验装置，了解压力传感器的工作原理和应用。
实验装置：本实验所需的装置包括压力传感器、电源、模拟转换器、示波器和计算机。
压力传感器是实验的核心部分，它通常由感应元件和信号处理电路组成。
感应元件可以是压阻、压电材料或半导体材料等。
在本实验中，我们使用了一种压阻式的压力传感器。
实验步骤：1. 连接实验装置：首先，将压力传感器连接到电源和模拟转换器上。
确保连接正确，避免损坏设备。
2. 施加压力：在实验中，我们可以使用一个标准的压力源，如液体或气体，来施加压力。
将压力源与压力传感器连接，并逐渐增加压力。
3. 读取数据：通过示波器和计算机，我们可以读取压力传感器输出的电信号，并将其转化为压力数值。
示波器可以显示电信号的波形，而计算机可以进行数据处理和分析。
实验结果：通过实验，我们可以得到压力传感器输出的电信号波形，并将其转化为压力数值。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 压力传感器的输出信号与施加的压力成正比。
当施加的压力增加时，输出信号也相应增加。
2. 压力传感器的输出信号是连续变化的，而不是离散的。
这使得我们可以实时监测和记录物体所受的压力变化。
3. 压力传感器的灵敏度可以根据实际需求进行调整。
通过调整电路参数或使用不同类型的传感器，我们可以获得不同范围和精度的压力测量。
实验应用：压力传感器在现代社会中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 工业控制：压力传感器可以用于监测和控制工业设备中的液体或气体压力。
例如，在液压系统中，压力传感器可以帮助维持系统的稳定性和安全性。
2. 医疗设备：压力传感器在医疗设备中被广泛使用，如血压计、呼吸机和体重计等。
它们可以帮助医生监测患者的生理状态，并提供准确的数据支持。
压阻式压力传感器
压阻式压力传感器1. 引言压阻式压力传感器是一种用于测量压力的传感器。
该传感器的工作原理是通过应变电阻的变化来检测受力物体的压力。
它广泛应用于工业控制、汽车制造等许多领域。
本文将介绍压阻式压力传感器的工作原理、特点以及应用。
2. 工作原理压阻式压力传感器的工作原理基于应变电阻效应。
当传感器受到压力作用时，传感器内的金属薄片或薄膜会发生形变，导致金属材料的电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，我们可以得知受力物体的压力大小。
通常，压阻式压力传感器由两个电极之间夹着一层薄膜或薄片构成。
当压力作用在传感器上时，薄膜或薄片会发生拉伸或压缩，从而改变电流的通道，使电阻值发生变化。
这种变化可以被测量电路检测到并转换为相应的电压或电流信号。
3. 特点压阻式压力传感器具有以下特点：•灵敏度高：由于应变电阻效应是线性的，压阻式压力传感器在测量范围内具有较高的灵敏度。
•稳定性好：传感器内部的金属材料通常经过特殊处理，以增加其稳定性和可靠性。
•宽测量范围：压阻式压力传感器可以适应广泛的测量范围，从几千帕到几百兆帕不等。
•耐用性强：传感器通常采用金属或陶瓷材料制成，具有较好的耐用性。
4. 应用压阻式压力传感器在许多领域有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：4.1 工业控制压阻式压力传感器可用于测量流体压力，如液体或气体。
在工业控制中，压力传感器常被用于监测管道或容器中的压力变化，以确保系统正常运行。
4.2 汽车制造压阻式压力传感器在汽车制造中起着重要作用。
它们可用于测量发动机燃油压力、轮胎气压等数据，以确保汽车的安全性和性能。
4.3 医疗设备压阻式压力传感器在医疗设备中也有应用。
例如，它们可用于测量患者的血压、呼吸气道压力等数据，以协助医生进行诊断和治疗。
4.4 环境监测压阻式压力传感器可用于环境监测，如大气压力、海洋水深等数据的测量。
这些数据对于气象研究、海洋科学等领域非常重要。
5. 总结压阻式压力传感器是一种用于测量压力的重要传感器。
压阻式压力传感器的压力测量实验
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和方法。
二、基本原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。
在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。
三、需用器件与单元：压力源(已在主控箱)、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源±4V、±15V。
四、实验步骤：1、根据图2-1连接管路和电路，主控箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计主控箱内部已接好。
将压力表放置传感器支架上，三通连接管中硬管一端插入主控板上的气源快速插座中(注意管子拉出时请用手按住气源插座边缘往内压，则硬管可轻松拉出)。
其余两根软导管分别与标准表和压力传感器接通。
这里选用的差压传感器两只气咀中，一只为高压咀，另一只为低压咀。
本实验模板连接见图2-2，压力传感器有4端：3端接+4V电源，1端接地线，2端为U0+，4端为U0-。
1、2、3、4端顺序排列见图2-2。
端接线颜色通过观察传感器引脚号码判别。
图2-1 压阻式压力传感器测量系统2、实验模板上R w2用于调节零位，R w2可调放大倍数，按图2-2接线，模板的放大器输出V02引到主控箱数显表的V i插座。
将显示选择开关拨到20V档，反复调节R w2(R w1旋到满度的1/3)使数显表显示为零。
3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮，开通流量计。
图2-2 压力传感器压力实验接线图4、合上主控箱上的气源开关K3，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠浮起悬于玻璃管中。
5、逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度。
6、仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使在4～14KP之间每上升1KP 分别读取压力表读数，记下相应的数显表值列于表(2-1)表(2-1)压力传感器输出电压与输入压力值7、计算本系统的灵敏度和非线性误差。
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。
传感器实验报告
传感器实验报告实验⼀、⼆、三应变⽚单臂、半桥、全桥特性实验⼀、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定⼯艺粘贴电阻应变⽚来组成。
⼀种利⽤电阻材料的应变效应将⼯程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过⼀定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变⽚将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
可⽤于能转化成变形的各种⾮电物理量的检测，如⼒、压⼒、加速度、⼒矩、重量等，在机械加⼯、计量、建筑测量等⾏业应⽤⼗分⼴泛。
根据表中数据画出实验曲线后，计算灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和⾮线性误差δ(⽤最⼩⼆乘法)，δ=Δm/yFS ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最⼤偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g。
四、思考题1、ΔR转换成ΔV输出⽤什么⽅法?通过电阻的分压，将电阻两端的电压测量出来经过差动放⼤器。
从⽽将ΔR转换成ΔV。
2、根据图4机头中应变梁结构，在振动台放置砝码后分析上、下梁⽚中应变⽚的应变⽅向(是拉?还是压?+压变⼤)。
所连接的应变⽚电阻中，带有符号↑是拉伸，电阻会变⼤；带有符号↓的是压缩，电阻会减⼩。
3、半桥测量时两⽚不同受⼒状态的电阻应变⽚接⼊电桥时，应接在：（1）对边?（2）邻边?为什么?应该接在邻边，这样能保证测量的灵敏度，同时能使⼀些去除⼲扰因素的影响。
4、应变⽚组桥时应注意什么问题?要注意应变⽚的受⼒状态和接⼊电路时的位置。
实验五应变直流全桥的应⽤—电⼦秤实验⼀、实验原理常⽤的称重传感器就是应⽤了箔式应变⽚及其全桥测量电路。
数字电⼦秤实验原理如图5—1。
本实验只做放⼤器输出Vo实验，通过对电路的标定使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为⼀台原始电⼦秤。
图5—1 数字电⼦称原理框图⼆、实验结果表5电⼦称实验数据⼆、实验分析实验⼋移相器、相敏检波器实验⼀、实验原理1、移相器⼯作原理：图8—1为移相器电路原理图与实验箱主板上的⾯板图。
实验七 扩散硅压阻式压力传感器压力实验
自动化与电气工程类基础实验实验报告实验名称：压力传感器、电容式传感器实验指导老师：雷璐宁班级：智能电网0861202班成员：彭伟平2012212822、吴志辉2012212807实验七 扩散硅压阻式压力传感器压力实验一、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、气室、气压表、差动放大器、电压放大器、电压温度频率表 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，可以制备各种压力传感器。
摩托罗拉公司设计出X 形硅压力传感器，如图7-1所示，在单晶硅膜片表面形成4个阻值相等的电阻条。
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如图7-1，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，当有剪切力作用时（本实验采用改变气室内的压强的方法改变剪切力的大小），在垂直于电流方向将会产生电场变化i E ⋅∆=ρ，该电场的变化引起电位变化，则在与电流方向垂直的两侧得到输出电压Uo 。
i d E d U O ⋅∆⋅=⋅=ρ （7-1） 式中d 为元件两端距离。
实验接线图如图7-2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（P1与P2为传感器的两个气压输入端所产生的压强）。
图7-1 扩散硅压力传感器原理图图7-2 扩散硅压力传感器接线图四、实验内容与步骤1． 按图7-2接好“差动放大器”与“电压放大器”，“电压放大器”输出端接电压温度频率表（选择U ，20V 档），打开直流电源开关。
（将“2~20V 直流稳压电源”输出调为5V）2．调节“差动放大器”与“电压放大器”的增益调节电位器到中间位置并保持不动，用导线将“差动放大器”的输入端短接，然后调节调零电位器使电压温度频率表显示为零。
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压阻式压力传感器的特性测试实验
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和标定方法。
二、实验内容
掌握压力传感器的压力计设计。
三、实验仪器
传感器检测技术综合实验台、压力传感器实验模块、压力传感器、导线。
四、实验原理
扩散硅压阻式压力传感器的工作机理是半导体应变片的压阻效应，在半导体受到力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化，这种物理现象称之为半导体的压阻效应。
一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出多个半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅）组成电桥。
在压力（压强）作用下弹性元件产生应力，半导体电阻应变薄膜的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，经电桥转换成电压输出，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。
图13-1为压阻式压力传感器压力测量实验原理图。
+
-
放大单元主台体上电压表
+4V 压阻式压力传感器Vo+
VS+
Vo-
Vs-
图13-1 压阻式压力传感器压力测量实验原理
五、实验注意事项
1、严禁将信号源输出对地短接。
2、实验过程中不要带电拔插导线。
3、严禁电源对地短路。
六、实验步骤
1、将引压胶管连接到压力传感器上，其他接线按图13-2进行连接，确认连线无误且打开主台体电源、压力传感器实验模块电源。
电电电电
电电电电电电
Vin
Vin
Vout GND
电电电电电电±15V 电电
D5
C4++E2
C5
D4D6R29S1C1
R12
R13
R17R16
C2
R1
IC1
R14
R3
R5R4
R6
D1IC4
R7R20
R19
R9
C3
RW1
-15V GND
+15V VCC GND Vout-Vout+R8R10
D2
R21电电电电电
D3E1D5R28IC2
IC3
R2
R18RW2
电电电电电电电电
电电电
电
电电
电电
电电电电电电电
R30
R31R21R21
1234567
810K 20K 51K
100K
P1
+5V
电电电电
电电电电电电
Vin
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+15V VCC GND Vout-Vout+R8R10
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电
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电电电电电电电
R30
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P1
+5V
图13-2 压阻式压力传感器的特性测试实验接线图
2、打开气源开关，调节流量计的流量并观察压力表，压力上升到4Kpa 左右时，根据计算所选择的第二级电路的反馈电阻值，接好相应的短接帽；再调节调零电位器RW2，使得图13-3中Vx 与计算所得的值相符；再调节增益电位器RW1，使电压表显示为0.4V 左右。
3、再仔细地反复调节流量使压力上升到18KPa 左右时，根据计算，电压表将显示1.8V 左右。
4、重复步骤2和3过程，直到认为已足够精度时调节流量计使压力在4~18KPa 之间，每上升1Kpa 气压分别读取电压表读数，将数值列于表3。
表3 P （Kpa ） V o(p-p)
5、画出实验曲线计算本系统的灵敏度和非线性误差（具体的公式）。
6、实验完毕，关闭所有电源，拆除导线并放置好。