压力传感器的信号特征及误差分析

?传感器的误差

只要有测量就一定存在误差。对于具体应用而言，即使有误差，从某种意义上来讲，误差却也是相对的，只要误差在允许的范围之内，就可以被接受，并且专业的用户一般在实际应用中会遵循“适用，优选”的原则来选择传感器。压力传感器在应用中，其关注的特性包括但不限于以下几种特征：

?压力测量范围：FSO-kPa（差压/静压，表压/密封表压，绝压）

?压力测量误差：±kPa

?测量分辨率：kPa/bit

?工作电压/电流

?存储、工作温度范围，测量介质

?压力测量响应特性,重复性，长期稳定性

在这些压力参数之下，掩藏着一颗将压力转换为电信号的压力传感器芯体或者模块。测量压力有多种原理方式，但不是每种原理都可以涵盖所有的压力类型及压力范围：

?硅压阻

?溅射薄膜

?硅谐振

?电容式

?电涡流

?力平衡熔石英波登管

?应变片…

关于误差分析，以下内容将针对硅压阻方式的压力传感器进行一个简单的说明。

图-1硅阻压力传感器从硅片到各型封装应用

在图-1中，列举了当前在各个领域中广泛应用的基于硅压阻压力传感器从裸片到若干封装的几个典型形式。产品类型中有的仅作外部封装，有的将对应量程输出模拟信号经过温度补偿和校准，可以进行互换操作的，有的进一步将模拟信号放大处理的，及进一步数字化处理后输出，有的进行数字化校准后使用相应的接口协议在工业界广泛应用的压力变送器形式的，以及在汽车，医疗等行业的应用中，集成其它诸如温度或者气体等传感器的成为一种综合形式的模块。当然，也有利用待测介质的压力特性测量其它对应的物理量，比如用于呼吸机等领域的基于低差压传感器的流量传感器等。

一般而言，在未经数字化处理之前的压力传感器，多会在产品的特性栏中描述迟滞（压力、温度）及线性度、温度系数等特征参数，而经过数字化处理后的压力传感器或者变送器，在描述输出信号特性的时候，大多不再描述这些参数指标，而是提供总体的测量精度等参数。这种差异并不是因为数字化可以消除类似迟滞等特性，而是数字化处理后很难再区分是因为传感器元件的测量信号还是固件处理本身引起的某些类似迟滞等特性，因此一般均把迟滞、温度特性等引起的元件测量误差和量化处理误差综合成为了产品最终的测量精度、误差及长期稳定性的描述上更为合理。

数字调理往往较少对传感器电桥的对称性进行处理。如果考虑到硅阻压力传感器在0负载点输出的偏差 (Offset)分布对于前端放大电路增益的影响，以及后续ADC部分对有效信号（FSO）因增益的变化导致的分辨率变化，则需要统筹考虑。数字化后的输出除非需要，否则Offset都从指定的0点计算。

模拟补偿和校准，可以在ADC参与处理之前通过改善对称性(0点Offset输出接近于0V输出)、温度敏感性及输出一致性等方面，使得产品的互换性方面有明显的提升。因此两种方式均有各自的特点，这里我们在分析压力传感器的误差时，将不会对数字化之后的压力产品进行进一步分析，而仅限于利用电阻网络进行温补和校准后的压力产品。

基于硅阻压力传感器的特性，其误差处理时，一般分为两种类型的误差：

?可补偿误差（一般为温度影响所致，具重复性）

?不可补偿误差（一般为压力、温度及封装应力等所致，不可重复）

当然，即使是可补偿部分的误差，也会因为不同的补偿处理方式获得不同精度的误差抵消。

图-2硅阻压力传感器在固定温度下的输出曲线（绿色）

特性与理想压力传感器输出曲线（蓝色）比较

为后续误差分析，在图-2中，展示了硅阻压力传感器一般的输出特性。图中所示术语如下：?Zero: 理想参考零点

?Offset: 实际零负载输出偏差，即施加0负载压力时的输出电压信号

?FSO：满量程输出，从施加满量程压力时输出到零点输出信号差

?BFSLNL：相对最佳拟合直线的非线性度 (Non-Linearity/Best Fit Straight Line)

?传感器的特征值及误差分析

以下我们以Amphenol NOVA的一款中压100kPaG硅阻压力传感器进行封装、校准温补之后的316L 不锈钢硅油隔离性产品NPI-19-101G进行初步分析。计算中并不涉及周边放大电路及信号处理部分。

(1)

参数数值单位注

压力量程100 kPa

参考激励10 VDC 25℃

输入阻抗10000±20%Ohm 25℃

输出阻抗4000±20%Ohm 25℃

环境

工作温度范围-40~125 ℃

存储温度范围-55~150 ℃

测量特性参数

零点偏差±1mV

满量程100±1mV

线性度±0.25 (Typical ±0.1) %FSO

压力迟滞和重复性±0.05%FSO 0-FSO-0

0~70℃温度影响系数±0.75(Typical ±0.2) %FSO 0~70℃

温度迟滞±0.2(Typical ±0.1) %FSO 25-0-70-25℃

短期OFFSET稳定性 5 μV/V

短期FSO稳定性 5 μV/V

长期OFFSET稳定性0.1 μV/V

长期FSO稳定性0.1 μV/V

误差产生源原值及影响变化值可补偿误差 %FSO[1]不可补偿误差 %FSO[1]

零点偏差±1mV±1[3]

满量程100±1mV±1[3]

线性度±0.2 %FSO±0.2

压力迟滞和重复性±0.05 %FSO±0.05

0~70℃温度影响系数±0.75 %FSO±0.75

温度迟滞±0.2 %FSO±0.2

短期OFFSET稳定性5μV/V±0.05[2]

短期FSO稳定性5μV/V±0.05[2]

长期OFFSET稳定性0.1μV/V±0.001[2]

长期FSO稳定性0.1μV/V±0.001[2]

分类最大总误差 1.613[4] [7]0.218[4] [7]

综合最大误差 1.628[5] [6] [7]

[1]可补偿是指可以经过温补和压力校准之后进一步缩小范围和大小的误差特性

[2]一般长期稳定性包涵在短期稳定性特性中，所以计算误差使用短期稳定性即可

?5μV/V×10V×0.001/100mV=0.05%

?0.1μV/V×10V×0.001/100mV=0.001%

[3]Offset和FSO偏差所致误差计算：(±1mV/100mV×100)=1%

[4]Error1 R.S.S.Max = √12+12+0.22+0.752(%FSO)

[5]Error2 R.S.S.Max = √0.052+0.22+0.052+0.052(%FSO)

[6]综合最大误差=√(Error1)2+(Error2)2(%FSO)

[7]传感器电桥固有的热噪声包涵在以上各项测试参数中

从最后结果来看，很难想象这个硅压传感器在校准之前同样情况下的偏差可以达到±10%FSO以上。

?后记

如果有兴趣，大家可以对比一下硅阻压力传感器温补校准前后的参数特性，经过专业的操作，看起来天马行空的产品也可以被驯服稳定可靠，精度满足各种应用。小小乾坤，大有文章。当前安费诺传感器技术集团（ASTG）旗下有多个全球品牌引领压力传感器的研发、生产和应用。

品牌

压力产品特点 ? 晶元,硅片 ? 各种封装 ? 低压~高压 ? 10inH2O~15000psi ? 模拟，数字高精度

? 低压高精度产品 ? 0.25inH2O~150psi ? 各种封装 ? 模拟，数字高精度 ? 高压,高精度 ? 各种隔离型封装 ? >0.2bar ? 模拟，数字 ? 各种隔离型封装 ? 3psi~7500psi

? 模拟，数字高精度

注

包括压力产品，及以上各品牌的其它多种主流产品广泛应用于工业、医疗、汽车及航天航空等

领域

(1) ASTG NOVA NPI-19VC Specification

以上产品的规格及功能如有更新，恕不另行通知。

https://www.360docs.net/doc/6316086647.html, https://www.360docs.net/doc/6316086647.html,

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传感器的种类及特性分析

一、传感器地特性 ()传感器地动态性.动特性是指传感器对随时间变化地输入量地响应特性.动态特性输入信号变化时，输出信号随时间变化而相应地变化，这个过程称为响应.传感器地动态特性是指传感器对随时间变化地输入量地响应特性.动态特性好地传感器，当输入信号是随时间变化地动态信号时，传感器能及时精确地跟踪输入信号，按照输入信号地变化规律输出信号.当传感器输入信号地变化缓慢时，是容易跟踪地，但随着输入信号地变化加快，传感器地及时跟踪性能会逐渐下降.通常要求传感器不仅能精确地显示被测量地大小，而且还能复现被测量随时间变化地规律，这也是传感器地重要特性之一.文档来自于网络搜索()传感器地线性度.通常情况下，传感器地实际静态特性输出是条曲线而非直线.在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度地读数，常用一条拟合直线近似地代表实际地特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度地一个性能指标.拟合直线地选取有多种方法.如将零输入和满量程输出点相连地理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差地平方和为最小地理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线.文档来自于网络搜索()传感器地灵敏度.灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△对输入量变化△地比值.它是输出一输入特性曲线地斜率.如果传感器地输出和输入之间显线性关系，则灵敏度是一个常数.否则，它将随输入量地变化而变化.灵敏度地量纲是输出、输入量地量纲之比.例如，某位移传感器，在位移变化时，输出电压变化为,则其灵敏度应表示为.当传感器地输出、输入量地量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数.文档来自于网络搜索()传感器地稳定性.稳定性表示传感器在一个较长地时间内保持其性能参数地能力.理想地情况是不论什么时候，传感器地特性参数都不随时间变化.但实际上，随着时间地推移，大多数传感器地特性会发生改变.这是因为敏感器件或构成传感器地部件，其特性会随时间发生变化，从而影响传感器地稳定性.文档来自于网络搜索 ()传感器地分辨力.分辨力是指传感器可能感受到地被测量地最小变化地能力.也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化.当输入变化值未超过某一数值时，传感器地输出不会发生变化，即传感器对此输入量地变化是分辨不出来地.只有当输入量地变化超过分辨力时，其输出才会发生变化.通常传感器在满量程范围内各点地分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化地输入量中地最大变化值作为衡量分辨力地指标.上述指标若用满量程地百分比表示，则称为分辨率.文档来自于网络搜索 ()传感器地迟滞性.迟滞特性表征传感器在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出输入特性曲线不一致地程度，通常用这两条曲线之间地最大差值△与满量程输出·地百分比表示.迟滞可由传感器内部元件存在能量地吸收造成.文档来自于网络搜索()传感器地重复性.重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致地程度.各条特性曲线越靠近，说明重复性越好，随机误差就越小.如图所示为输出特性曲线地重复特性，正行程地最大重复性偏差为.反行程地最大重复性偏差为.取这两个最大偏差中地较大者为,再以其占满量程输出地百分数表示，就是重复误差，即一士×()重复性是反映传感器精密程度地重要指标.同时，重复性地好坏也与许多随机因素有关，它属于随机误差，要用统计规律来确定.文档来自于网络搜索二、常见地传感器种类 .电阻式传感器电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样地一种器件.主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件.文档来自于网络搜索 .变频功率传感器变频功率传感器通过对输入地电压、电流信号进行交流采样，再将采样值通过电缆、光

(完整版)四种压力传感器的基本工作原理及特点

(1) 1 dR d R dA A 四种压力传感器的基本工作原理及特点一：电阻应变式传感器 1 1电阻应变式传感器定义被测的动态压力作用在弹性敏感元件上，使它产生变形，在其变形的部位粘贴有电阻应变片，电阻应变片感受动态压力的变化，按这种原理设计的传感器称为电阻应变式压力传感器。 1.2电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片箔式应变片是以厚度为0.002―― 0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料，，箔栅宽度为0.003――0.008mm 。丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝（直径0. 015--0. 05mm ），平行地排成栅形（一般2――40条），电阻值60――200 ?，通常为 120 ?，牢贴在薄纸片上，电阻纸两端焊有引出线，表面覆一层薄纸，即制成了纸基的电阻丝式应变片。测量时，用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于待测的弹性敏感元件表面上，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，电阻片也跟随变形。如下图所示。B 为栅宽，L 为基长。 I 绘式应吏片 b ）笹式应变片材料的电阻变化率由下式决定:

式中; R—材料电阻2

3 —材料电阻率由材料力学知识得; K —金属电阻应变片的敏感度系数式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数，将微分 dR 、dL 改写成增量出、/L,可得由式(2)可知，当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出，从而得到了 ZR 的变化，也就得到了动态压力的变化，基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。 1.3电阻应变式传感器的分类及特点「测低压用的膜片式压力传感器常用的电阻应变式压力传感器包括彳测中压用的膜片一一应变筒式压力传感器 -测高压用的应变筒式压力传感器 1.3.1膜片一一应变筒式压力传感器的特点该传感器的特点是具有较高的强度和抗冲击稳定性，具有优良的静态特性、动态特性和较高的自震频率，可达30khz 以上，测量的上限压力可达到9.6mp a 。适于测量高频脉动压力，又加上强制水冷却。也适于高温下的动态压力测量，如火箭发动机的压力测量，内燃机、压气机等的压力测量。 1.3.2膜片式应变压力传咸器的特点 A 这种膜片式应变压力传感器不宜测量较大的压力，当变形大时，非线性较大。但小压力测量中由于变形很小，非线性误差可小于 0.5%，同时又有较高的灵敏度，因此在冲击波的测量中，国内外都用过这种膜片式压力传感器。 B 这种传感器与膜片一应变筒式压力传感器相比，自振频率较低，因此在低dR "R [(1 2 ) C(1 2 )]

光纤压力传感器实验

光纤压力传感器实验一、实验目的 1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用二、实验内容 l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验； 2、发光二极管驱动及探测器接收实验； 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。三、实验仪器 1、光纤压力传感器实验仪1台 2、气压计1个 3、气压源l套 4、光纤1根 5、2#迭插头对若干 6、电源线1根四、实验原理通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高。本实验仪所用到的光纤压力传感器属于非功能型光纤传感器。本实验仪重点研究传导型光纤压力传感器的工作原理及其应用电路设计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一电一光一光一电的转换来实现压力的测量。主要应用在恶劣环境中，用光纤代替普通电缆传送信号，可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力，提高测量精度。相关参数： l、光源高亮度白光LED，直径5mm

压力传感器的灵敏度产品

一、传感器的定义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。二、传感器的分类目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种：１、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器２、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。３、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量(“１”和"０”或“开”和“关”)的开关型传感器；输出为模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。关于传感器的分类： 1.按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，角度传感器等； 2.按照传感器的工作原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等； 3.按照传感器转换能量的方式分： (1)能量转换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等； (2)能量控制型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等； 4.按照传感器工作机理分：结构型：如：电感式、电容式传感器等； (2)物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等； 5.按照传感器输出信号的形式分： (1)模拟式：传感器输出为模拟电压量； (2)数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。三、传感器的静态特性

压力传感器的特性试验

压力传感器的特性及非平衡电桥信号转换技术【实验目的】（1）了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。（2）了解非电量的转换及测量方法 —— 电桥法。（3）掌握非平衡电桥的测量技术。（4）掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。（5）了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。【实验原理】压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力（重量）作用下产生形变（应变），导致（按电桥方式连接）粘贴于弹性体中的应变片产生电阻变化。压力传感器的主要指标是它的最大载重（压力）、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压（激励电压）（V IN ）范围、输出电压（V OUT ）范围。压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体以及电阻应变片、温度补偿电路组成，并采用非平衡电桥方式连接，最后密封在弹性体中。 1. 弹性体一般由合金材料冶炼制成，加工成S 形、长条形、圆柱形等。为了产生一定弹性，挖空或部分挖空其内部。 2. 电阻应变片金属导体的电阻R 与其电阻率ρ、长度L 、截面A 的大小有关。 L R A ρ= （4.3.1）导体在承受机械形变过程中，电阻率、长度、截面都要发生变化，从而导致其电阻变化。 R L A R L A ρρ????=+- （4.3.2）这样就把所承受的应力转变成应变，进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用黏合剂黏合而成。电阻应变片的结构如图4.3.1所示。电阻应变片结构示意图4.3.1 1—敏感栅（金属电阻丝）；2—基底片；3—覆盖层；4—引出线（1）敏感栅。敏感栅是感应弹性应变的敏感部分。敏感栅由直径约0.01～0.05 mm 的高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。敏

传感器与检测技术第3章传感器基本特性参考答案

第3章传感器基本特性一、单项选择题 1、衡量传感器静态特性的指标不包括（）。 A. 线性度 B. 灵敏度 C. 频域响应 D. 重复性 2、下列指标属于衡量传感器动态特性的评价指标的是（）。 A. 时域响应 B. 线性度 C. 零点漂移 D. 灵敏度 3、一阶传感器输出达到稳态值的50%所需的时间是（）。 A. 延迟时间 B. 上升时间 C. 峰值时间 D. 响应时间 4、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（）。 A. 延迟时间 B. 上升时间 C. 峰值时间 D. 响应时间 5、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（） A．线性度、灵敏度、阻尼系数 B．幅频特性、相频特性、稳态误差 C．迟滞、重复性、漂移 D．精度、时间常数、重复性 6、传感器的下列指标全部属于动态特性的是（） A．迟滞、灵敏度、阻尼系数 B．幅频特性、相频特性 C．重复性、漂移 D．精度、时间常数、重复性 7、不属于传感器静态特性指标的是（） A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移 8、对于传感器的动态特性，下面哪种说法不正确（） A．变面积式的电容传感器可看作零阶系统 B．一阶传感器的截止频率是时间常数的倒数 C．时间常数越大，一阶传感器的频率响应越好 D．提高二阶传感器的固有频率，可减小动态误差和扩大频率响应范围9、属于传感器动态特性指标的是（） A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移

10、无论二阶系统的阻尼比如何变化，当它受到的激振力频率等于系统固有频率时，该系统的位移与激振力之间的相位差必为（） A. 0° B.90° C.180° D. 在0°和90°之间反复变化的值 11、传感器的精度表征了给出值与( )相符合的程度。 A.估计值 B.被测值 C.相对值 D.理论值 12、传感器的静态特性，是指当传感器输入、输出不随( )变化时，其输出-输入的特性。 A.时间 B.被测量 C.环境 D.地理位置 13、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持( )关系的一种度量。 A.相等 B.相似 C.理想比例 D.近似比例 14、回程误差表明的是在( )期间输出-输入特性曲线不重合的程度。 A.多次测量 B.同次测量 C.正反行程 D.不同测量 =秒的一阶系统，当受到突变温度作用后，传感器输15、已知某温度传感器为时间常数τ3 出指示温差的三分之一所需的时间为（）秒 A．3 B．1 C． 1.2 D．1/3 二、多项选择题 1．阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些？（） A.上升时间 B.响应时间 C.超调量 D.重复性 2．动态响应可以采取多种方法来描述，以下属于用来描述动态响应的方法是：（） A.精度测试法 B.频率响应函数 C.传递函数 D.脉冲响应函数 3. 传感器静态特性包括许多因素，以下属于静态特性因素的有（）。 A．迟滞 B.重复性 C.线性度 D.灵敏度 4. 传感器静态特性指标表征的重要指标有：（） A.灵敏度 B.非线性度 C.回程误差 D.重复性 5．一般而言，传感器的线性度并不是很理想，这就要求使用一定的线性化方法，以下属于线性化方法的有:（） A.端点线性 B.独立线性 C.自然样条插值 D.最小二乘线性三、填空题 1、灵敏度是传感器在稳态下对的比值。 2、系统灵敏度越，就越容易受到外界干扰的影响，系统的稳定性就越。 3、是指传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。 4、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为，相频特性应为。

扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验

实验十一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，当有剪切力作用时,在垂直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 。 i d E d U O ???=?=ρ （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U ｏ＋、3脚接+5Ｖ电源、4脚为Uo-；当P1>Ｐ２时，输出为正;Ｐ1

压力传感器静态特性与动态特性的对比有什么不同

传感器有很多特性，所谓特性也就是传感器所独有的性质，压力传感器作为传感器中最普遍的一种传感器也有很多特性，压力传感器的特性一般可分为静态特性和动态特性。压力传感器的静态特性是指对静态的输入信号，压力传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即压力传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征压力传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。所谓动态特性，是指压力传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，压力传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为压力传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以压力传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/6316086647.html,/

【人力资源】实验4-18用压力传感器和温度传感器资料

第五章热学实验热学实验是大学物理实验中的重要内容。在理想热学实验中，应遵循两条基本原则：其一是保持系统为孤立系统；其二是测量一个系统的状态参量时，应保证系统处于平衡态。我们的实验内容设计了对空气的比热容比进行测定。 §5.1空气比热容比的测定气体的定压比热容与定容比热容之比称为气体的绝热指数，它是一个重要的热力学常数，在热力学方程中经常用到，本实验用新型扩散硅压力传感器测空气的压强，用电流型集成温度传感器测空气的温度变化，从而得到空气的绝热指数；要求观察热力学现象，掌握测量空气绝热指数的一种方法，并了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。【预习重点】 1．了解理想气体物态方程，知道理想气体的等温及绝热过程特征和过程方程。 2．预习定压比热容与定容比热容的定义，进而明确二者之比即绝热指数的定义。 3．认真预习实验原理及测量公式。【实验目的】 1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 2．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3．了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。【实验原理】理想气体的压强P 、体积V 和温度T 在准静态绝热过程中，遵守绝热过程方程：PV γ 等于恒量，其中γ是气体的定压比热容P C 和定容比热容V C 之比，通常称γ=V P C C /为该气体的比热容比（亦称绝热指数）。如图5.1.1所示，我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究的热学系统，试进行如下实验过程。

（1）首先打开放气阀A ，贮气瓶与大气相通，再关闭A ，瓶内充满与周围空气同温（设为0T ）同压（设为0P ）的气体。（2）打开充气阀B ，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀B 。此时瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时的气体处于状态I （1P ,1V ,0T ）。（3）迅速打开放气阀A ，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至0P 时，立刻关闭放气阀A ，将有体积为ΔV 的气体喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内保留的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热膨胀的过程。在此过程后瓶中的气体由状态I （1P ,1V ,0T ）转变为状态II （0P ,2V ,1T ）。2V 为贮气瓶容积，1V 为保留在瓶中这部分气体在状态I （1P ,0T ）时的体积。（4）由于瓶内气体温度1T 低于室温0T ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温 0T 为止，此时瓶内气体压强也随之增大为2P 。则稳定后的气体状态为III （2P ,2V ,0T ）。从状态II →状态III 的过程可以看作是一个等容吸热的过程。由状态I →II →III 的过程如图5.1.2所示。图5.1.1 试验装置简图图5.1.2 气体状态变化及P-V

实验九.进气管绝对压力传感器检修

实验九：进气管绝对压力传感器检测一、实验目的和要求： 1.掌握进气管绝对压力传感器的结构及工作原理。 2.掌握进气管绝对压力传感器的检测方法。二、实验设备及器材丰田8A电喷发动机故障实验台1台、数字万用表几块、手动真空泵三、实验内容及步骤本次实验的内容主要是检测进气管绝对压力传感器。在汽油机上，进气管绝对压力传感器是用来测量进气管内气体的绝对压力，并将信号送入ECU，作为燃油喷射控制和点火控制的主控制信号。进气管绝对压力传感器按照检测原理分为压敏电阻式、电容式、膜盒式、表面弹性波式等，但目前应用最广泛的是压敏电阻式和电容式。这里主讲述压敏电阻式进气管绝对压力传感器的检测方法，与ECU的连接电路如图1所示。图1 压敏电阻式进气管绝对压力传感器电路 ECU通过Vcc端子给传感器提供标准的5V参考电压，传感器信号经PIM端子输送给ECU，E2为搭铁端子。检测步骤如下： 1.电源电压检测：点火开关置于“OFF”位置，拆开线束插接器。然后将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），在线束侧用万用表电压当测量线束插接器电源端子Vcc 和搭铁端子E2之间的电压，其电压值应为4.5～5.5V。如有异常，应检查进气管绝对压力传感器与ECU 之间的线路是否导通。若断路，应更换或修理线束。 2.输出信号电压检测：将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进气歧管绝对压力传感器与进气歧管的真空软管，然后用真空泵向进气歧管绝对压力传感器内施加真空，同时在ECU侧用万用表电压挡测量端子PIM与E2之间的传感器输出信号电压，将测量的数据填入表1中。表1 输出信号电压测量记录表

压力传感器(大学物理)

一、实验目的 1. 了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。 2. 了解非电量的转换及测量方法——电桥法。 3. 掌握非平衡电桥的测量技术。 4. 掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。 5. 了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。二、实验原理压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力(重量)作用下产生形变(应变)，导致(按电桥方式联接)粘贴于弹性体中的应变片，产生电阻变化的过程。压力传感器的主要指标是它的最大载重(压力)、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压(激励电压)(VIN)、输出电压(VOUT)范围。压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体、电阻应变片、温度补偿电路组成；并采用非平衡电桥方式联接，最后密封在弹性体中。弹性体：一般由合金材料冶炼制成，加工成S 型、长条形、圆柱型等。为了产生一定弹性，挖空或部分挖空其内部。电阻应变片：金属导体的电阻R 与其电阻率ρ、长度L 、截面A 的大小有关。 A L R ρ = （1）导体在承受机械形变过程中，电阻率、长度、截面都要发生变化，从而导致其电阻变化。 A A L L R R ?- ?+ ?=?ρ ρ （2）这样就把所承爱的应力转变成应变，进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。电阻应变片的结构：电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用粘合剂粘合而成。电阻应变片的结构如图1所示： 1－敏感栅(金属电阻丝) 2－基底片 3－覆盖层 4－引出线图1 电阻丝应变片结构示意图敏感栅：是感应弹性应变的敏感部分。敏感栅由直径约0.01～0.05毫米高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分．敏感栅用粘合剂固定在基底片上。b ×l 称为应变片的使用面积（应变片工作宽度，应变片标距（工作基长）l ），应变片的规格一般以使用面积和电阻值来表示，如3×10平方毫米，350欧姆。基底片：基底将构件上的应变准确地传递到敏感栅上去．因此基底必须做得很薄，一般为0.03～0.06毫米，使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起，另外它还具有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性．基底材料有纸、胶膜和玻璃纤维布等。引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1-0.2毫米低阻镀锡钢丝制成，并与敏感栅两输出端相焊接，覆盖片起保护作用．

压阻式压力传感器的压力测量实验

实验二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。图一压阻式压力传感器压力测量实验三、需用器件与单元：主机箱、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、引压胶管。四、实验步骤： 1、将压力传感器安装在实验模板的支架上，根据图二连接管路和电路（主机箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计已接好）。引压胶管一端插入主机箱面板上气源的快速接口中（注意管子拆卸时请用双指按住气源快速接口边缘往内压，则可轻松拉出），另一端口与压力传感器相连。压力传感器引线为4芯线： 1端接地线，2端为U0＋，3端接＋4V电源， 4端为Uo－，接线见图9-2。

2、实验模板上R W2用于调节放大器零位，R W1 调节放大器增益。按图9-2将实验模板的放大器输出V02接到主机箱(电压表)的Vin插孔，将主机箱中的显示选择开关拨到2V档，合上主机箱电源开关，R W1 旋到满度的1／3位置(即逆时针旋到底再顺时针旋2圈)，仔细调节R W2 使主机箱电压表显示为零。 3、输入气压，压力上升到4Kpa左右时调节调节Rw2（低限调节），，使电压表显示为相应的0.4V左右。再仔细地反复调节旋钮使压力上升到19Kpa左右时调节差动放大器的增益电位器Rw1（高限调节），使电压表相应显示1.9V左右。 4、再使压力慢慢下降到4Kpa，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示为相应的0.400V。再仔细地反复调节汽源使压力上升到19Kpa时调节差动放大器的增益电位器，使电压表相应显示1.900V。 5、重复步骤4过程，直到认为已足够精度时仔细地逐步调节流量计旋钮，使压力在4－19KPa之间变化，每上升3KPa气压分别读取电压表读数，将数值列于表1。作业： 1、画出实验曲线，并计算本系统的灵敏度和非线性误差。实验完毕，关闭所有电源。

压力传感器原理【详解】

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金属电阻应变片的内部结构 1、应变片压力传感器原理如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。电阻应变片的工作原理金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω?cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m）我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长

压力传感器原理

目录 1 概述 2 工作原理 1. 2.1 电阻应变片 2. 2.2 陶瓷型 3 选型要点 4 常见故障 5 四个无法避免的误差 6 抗干扰措施 7 八大发展趋势将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件（或应变计）组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功能集于一体。压力传感器广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器有电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器，光纤压力传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量轻，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。压阻式应变压力传感器的主要由电阻应变片按照惠斯通电桥原理组成。电阻应变片

一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变电阻应变片内部结构片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。金属电阻应变片的内部结构如图所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。惠斯通原理

传感器基本特性

第2章传感器的基本特性（知识点）知识点1 传感器的基本特性传感器的基本特性是指传感器的输入－输出关系特性，是传感器的内部结构参数作用关系的外部特性表现。不同的传感器有不同的内部结构参数，决定了它们具有不同的外部特性。传感器所测量的物理量基本上有两种形式：稳态（静态或准静态）和动态（周期变化或瞬态）。前者的信号不随时间变化（或变化很缓慢）；后者的信号是随时间变化而变化的。传感器所表现出来的输入-输出特性存在静态特性和动态特性。知识点2 传感器的静态特性传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入-输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出关系式中不含时间变量。衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。2.1.1 线性度；线性度（Linearity）是指传感器的输出与输入间成线性关系的程度。传感器的实际输入-输出特性大都具有一定程度的非线性，在输入量变化范围不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段，这就是传感器非线性特性的“线性化”。所采用的直线称为拟合直线，实际特性曲线与拟合直线间的偏差称为传感器的非线性误差，取其最大值与输出满刻度值（Full Scale，即满量程）之比作为评价非线性误差（或线性度）的指标。灵敏度灵敏度(Sensitivity)是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值。对于线性传感器，它的灵敏度就是它的静态特性曲线的斜率；非线性传感器的灵敏度为一变量。分辨率分辨率(Resolution)是指传感器能够感知或检测到的最小输入信号增量，反映传感器能够分辨被测量微小变化的能力。分辨率可以用增量的绝对值或增量与满量程的百分比来表示。 2.1.4 迟滞迟滞(Hysteresis)，也叫回程误差，是指在相同测量条件下，对应于同一大小的输入信号，传感器正（输入量由小增大）、反（输入量由大减小）行程的输出信号大小不相等的现象。产生迟滞的原因：传感器机械部分存在不可避免的摩擦、间隙、松动、积尘等，引起能

基于单片机的压力传感器实验

课程设计说明书题目：压力传感器设计学院（系）：年级专业：电子信息科学与技术学号：学生姓名：指导教师：

目录摘要---------------------------- -------------------------------------------------------------------------2 关键字---------------- ----------------------------------------------------------------------------------2 第一章总体设计方案及模块划分---------------------------------------------------------------2 1.1总体设计方案--------------------------------------------------------------------------------3 1.2模块划分--------------------------------------------------------------------------------------4 1.3设计框图如下图所示-----------------------------------------------------------------------5 第二章各模块设计参数-------------------------------------------------------------------------------5 2.1传感器元件模块------------------------------------------------------------------------------5 2.2 A/D转换模块---------------------------------------------------------------------------------8 2.3控制器处理模块-----------------------------------------------------------------------------12 2.4 AD0809接口电路及LED接口电路------------------------------------------------------14 第三章压力传感器实验数据采集、显示及程序---------------------------------------------14 3.1数据采集及显示-----------------------------------------------------------------------------14 第四章心得体会--------------------------------------------------------------------------------------15 附录-----------------------------------------------------------------------------------------------------16 程序设计--------------------------------------------------------------------------------------16 参考文献资料---------------------------------------------------------------------------------25 实物图--------------------------------------------------------------------------------------25

带你认识基本的传感器特性参数

带你认识基本的传感器特性参数 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

带你认识基本的传感器特性参数传感器的关键性能参数有多种，其中最为基本的有：量程、灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、带宽，本文将对这些参数进行一一介绍。量程每个传感器都有自身的测量范围，被测量处在这个范围内时，传感器的输出信号才是有一定的准确性的。传感器的量程X FS、满量程输出值Y FS、测量上限X max、测量下限X min的关系见下图。灵敏度传感器的灵敏度是指其输出变化量ΔY与输入变化量ΔX的比值，可以用k表示。对于一个线性度非常高的传感器来说，也可认为等于其满量程输出值Y FS与量程X FS的比值。灵敏度高通常意味着传感器的信噪比高，这将会方便信号的传递、调理及计算。 k=ΔY ΔX 线性度传感器的线性度又称非线性误差，是指传感器的输出与输入之间的线性程度。理想的传感器输入-输出关系应该是程线性的，这样使用起来才最为方便。但实际中的传感器都不具备这种特性，只是不同程度的接近这种线性关系。实际中有些传感器的输入-输出关系非常接近线性，在其量程范围内可以直接用一条直线来拟合其输入-输出关系。有些传感器则有很大的偏离，但通过进

行非线性补偿、差动使用等方式，也可以在工作点附近一定的范围内用直线来拟合其输入-输出关系。选取拟合直线的方法很多，上图表示的是用最小二乘法求得的拟合直线，这是拟合精度最高的一种方法。实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称之为传感器的非线性误差δ,其最大值与满量程输出值Y FS的比值即为线性度γL。 γL=± δ Y FS ×100% 迟滞当输入量从小变大或从大变小时，所得到的传感器输出曲线通常是不重合的。也就是说，对于同样大小的输入信号，当传感器处于正行程或反行程时，其输出值是不一样大的，会有一个差值ΔH，这种现象称为传感器的迟滞。产生迟滞现象的主要原因包括传感器敏感元件的材料特性、机械结构特性等，例如运动部件的摩擦、传动机构间隙、磁性敏感元件的磁滞等等。迟滞误差γH的具体数值一般由实验方法得到，用正反行程最大输出差值ΔH max的一半对其满量程输出值Y FS的比值来表示。 γH=±H max 2Y FS ×100% 重复性一个传感器即便是在工作条件不变的情况下，若其输入量连续多次地按同一方向（从小到大或从大到小）做满量程变化，所得到的输出曲线也是会有不同的，可以用重复性误差γR来表示。重复性误差是一种随机误差，常用正行程或反行程中的最大偏差ΔY max的一半对其满量程输出值Y FS的比值来表示。 γR=±Y max 2Y FS ×100%