硅压阻式轮胎气压传感器电路设计
202006 - 第6章 硅压阻式传感器【传感器技术案例教程】
d L L σL — 轴向应力 (Pa)； πL — 压阻系数(Pa-1 )，单位应力引起电阻率相对变化量
电阻变化率
dR R
d
dL L
2
dL L
L E
2
1 L
KL
常用半导体材料弹性模量 1.3×1011～1.9×1011 Pa，压阻系数 50×10-11～138×10-11 Pa-1，故 πLE 范围 65～265；半导体压阻 效应等效应变灵敏系数远大于金属
n 12 11 12 44 0 12
(001)面上<010>晶向 纵向、横向示意图
→ 对 P 型硅，本算例压阻效应为零；应采用 N 型硅
(第6章 硅压阻式传感器)
6.1 硅压阻式变换原理
6.1.3 压阻系数
3. 计算实例
(2) 计算(100)面上 011 晶向纵向、横向压阻系数
44
44
P 型硅(空穴导电)可忽略 π11、π12； π44＝138.1×10-11 Pa-1； N型硅(电子导电)可忽略 π44 ； π12 ≈ -0.5π11；π11= -102.2×10-11 Pa-1
(第6章 硅压阻式传感器)
6.1 硅压阻式变换原理
6.1.3 压阻系数
2. 任意晶向压阻系数 1，2，3 为单晶硅立方晶格主轴方向；在
7.044107 Pa
圆平膜片结构
在上述压力范围，考虑非线性的压力-位移特性，与线性情况
相比，最大相对偏差 -0.062％；
→ 圆平膜片具有较好线性特性
(第6章 硅压阻式传感器)
6.2 硅压阻式传感器的典型实例
6.2.1 硅压阻式压力传感器
2. 圆平膜片几何结构参数设计【讨论一计算实例】 取圆平膜片半径 R=1mm；则厚度 H=0.061mm=61μm； 边界结构参数为
硅压阻式轮胎气压传感器电路设计
［ １ ） （ ＋ ｒ］ （ ＋ 口 一 ３ ）
ＡＥ１ ＜ ＋ ） 一 （ ＋ ３ ｒ］ 口 １ ）。
Ａ ＝ ＝ ＝
（） １
（） ２
（ 一（ ） （） ６
＝
Ｒ
一
… ＫＥ
（） ７
作者简介： 刘文光（ ９ ７） 男， １ ７ 一， 山东泰安人 ， 青岛理 工大学在
式 中。 为泊松 比 ， 为离 圆心 的 径 向距 离 ， 硅 ｒ ｈ为
膜 厚度 。
压变化 。硅 压阻式压 力传感 器 的特点 是灵敏 度高 、 测 量范 围宽 、 率响应好 、 于微小 型化 、 作可靠 频 易 工
和寿命 长 。由于硅 压 阻式 压力 传感 器 能满 足 轮胎
膜 片 内任 一 点的径 向和切 向应 变分别 为 ：
￡ 一 （ １一 。 （ 一 ３ 。 ）口 ｒ） （ ） ３
气压检测 对传感器 的要 求 ， 因此可用 作轮胎气 压传
感器。本文介绍硅压阻式压力传感器电路设计。
１ 工作 原理及 电源选择
￡ ＝
（ １一 ） ａ Ｃ 一
（ ） ４
式 中 ， 为材料 的 弹性 模量 。 Ｅ
—
．
一
一
／＼
（ 变计区） 应 压 力（ ） ，
｜
（ 变计 区） 应
输 出灵敏度一 致且具有互换 性 ， 电路设 计及调 整更 方便 。传感 器元件 一 般是 具有 一定 形 状 的应 变元
件， 受压力作用 时 ， 电阻发生 变化 ， 而引起输 出电 从
图 ｌ 硅 压 阻 式压 力传 感 器 基 本 结构
维普资讯
第 ５期
刘文光 ．硅压阻式轮胎气压传感器电路设计
一种硅微压阻式压力传感器的研究
ｍ ｍ ｌ ａｉ ｅｐｅｏｅｉｏ ｅ ｒ ｉｅ ｍ ｒ ｅｔｅｓｎｉｖｔ Ｆ ｒ ｅｍ ｒ，ｈ ｔ ｓ ｄｓ ｉｕ ｕ ，ｏ ｔ ｎｏ ｔ ｉ ｒ ｓ ｒｉ ｄ ｔ ｍ ｎ ｄｔ ｉｐ ｏ ｈ ｅ ｓ ｉ ｙ ｕｔ ｒ ｏｅ ｔｅｓ ｅｓ ｉｒ — ｃ ｏ ｆｈ ｚ ｓｔ ｓ ｅ ｏ ｖ ｔｉ． ｈ ｒ ｔｂ ｔ ｎｉ ｓ ｌｔｄｆｒ ｉｅｅ ｔ ｒｓｕｅｔ ｏ ｔ ｎｒｌ ｉｎｓｈ ｍｅｂ ｔｅ ｎｉ ｕ ｄｏｔｕ ａｕ ｎ ｅｋ ｉ ｉ ａｅ ｆ ｒｎ ｅｓ ｒ ｏ ｂａ ｅ ｏ ｃｅ ｅｗ ｅ ｐ ｔ ｕ ｔ ｌｅａｄｐ ａ ｏ ｓ ｍｕ ｏｄ ｐ ｉ ａ ｔ ｎ ａ ｎ ｐ ｖ ｓ ｅｓ ｈｓｓ ｄ ｐ ｏｉｅ ｆ ｒｎ ｅ ｏ ｅｉ ｎ ｔ ｚ ｉ ｔｅ ｃｏ ｒｓｕｅ ｅ ｓｒ ｔ ｓ． ｉ ｔ ｙ ｒｖｄ ｓ ｒ ｅｅ ｃ ｆ ｒ ｓ ｎａ ｄｏ ｉ ａ ｏ ｏ ｈ ｒ ｐｅｓｒ ｓｎｏ． ｒ Ｔ ｕ ａｅ ｄ ｇ ｐ ｍｉ ｎｆ ｔ ｍｉ
算， 确定 了压敏 电 阻最佳放置位 置， 高灵敏度 ； 各个不 同的压 力下仿 真 出应力分布 图、 出输 入一 来提 并在 得
输 出关系图及应力峰值。研究为压阻式微压力传感器的结构以及优化、 稳健设计提供 了 一定参考。 关 键词 ： 压力传 感器 ； 敏 电阻 ； 微 压 弹性膜 片 ； 真 仿 【 ｂｔａｔ ｈ ｒ ｓｒ ｓｎｏ ｏ ｉ ｏ ｐｅｏｉｉ ｉ ０Ｐ ｌ ｓ ｌ ｓａ ｎ ｙ ｄａｄ Ａ ｓ ｃ］Ｔｅｐｅ ｕｅ ｅｓｒ ｆ ｍｃ ｉ ｓ ｔｅｗｔ ２ｋ ａ ｕ ｃ ｅ ｐ ｎｉ ａａ ｚ ， ｒ ｓ ｒ ｚ ｓｖ ｈ ｆ ｌ ａ ｓ ｌ ｅ ｎ
第 １ 期 ２１ ０ ２年 １ 月
文 章 编 号 ：０ １ ３９ （ ０ ２ ０ — １３ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）１ ０ ０ — ３
一种硅压阻式压力传感器温度补偿算法及软件实现-基础电子
一种硅压阻式压力传感器温度补偿算法及软件实现-基础电子摘要：硅压阻式压力传感器的零点温度漂移和灵敏度温度漂移是影响传感器性能的主要因素之一，如何能使该类误差得到有效补偿对于提高其性能很有意义。
通过对硅压阻式压力传感器建立高阶温度补偿模型进行温度误差补偿是一种有效的方法，并在该模型基础上给出了拟合系数计算方法，并用Matlab GUI 软件来实现温度补偿系数计算，进而实现传感器输出的动态温补，达到了很好的输出线性性。
实验结果表明，补偿后传感器输出的非线性误差小于0.5% F.S.0 引言硅压阻式压力传感器利用半导体材料的压阻效应来进行压力测量，以其体积小、灵敏度高、工艺成熟等优点，在各行业中得到了广泛应用。
实际工程应用中由于硅材料受温度的影响，导致零点漂移和灵敏度漂移，因此温度补偿问题是提高传感器性能的一个关键环节。
目前压力传感器主要有两种温度补偿方法：硬件补偿和软件补偿。
硬件补偿方法存在调试困难、精度低、成本高、通用性差等缺点，不利于工程实际应用；利用数字信号处理技术的软件补偿能够克服以上缺点，也逐渐成为研究热点。
目前软件补偿的方法主要有：查表法、二元插值法、BP神经网络法、小波神经网络方法、曲线曲面拟合方法等。
查表法需要占用很大内存空间，而神经网络方法存在网络不稳定、训练时间较长的缺点不利于工程应用。
在研究各类软件补偿方法的基础上对压力传感器采用建立高阶温度补偿模型进行温度误差补偿，并且在Matlab GUI软件平台下实现高阶温度补偿系数的计算，通过实验对该方法进行验证。
1 高阶温度补偿模型的建立1.1 高阶温度补偿建模压力传感器输出非线性误差主要是由零点温度漂移和灵敏度温度漂移产生，零点温度漂移是由于电阻掺杂不同而导致电阻的温度系数不同，灵敏度温度漂移主要由于压阻系数易随温度的升高而减少。
针对温度对传感器输出影响，采用对零点温度漂移和灵敏度漂移建立高阶补偿模型进行统一补偿，补偿后压力值Press（T ）表示为温度传感器电压输出VT 和压力传感器电压输出VP 的函数：将Press（T ）补偿转换成曲面拟合问题，采用高阶多项式拟合方法构造曲面方程：式中系数矩阵中元素CI,J 是式（2）中VP VT 项对应系数。
硅压阻式压力传感器四线制自动补偿验证测试系统设计
本文设计的测试系统，采用四线制压力传感器温度补偿测试的 方案，测试时连接方式如图 2 所示，分别依次单独关闭开关 KR1、 KR2、KR3、KR4，并用万用表 G 测量网络电路阻值 Rk1、Rk2、Rk3、 Rk4，可得桥路电阻阻值。
208
多年来随着测量与控制设备的迅猛发展，使得压力传感器测试 系统的研发更具有多样性，许多生产商自研的测试系统也已经具备 多种测试功能，如何使传感器测试更简单、更有效率，则是所有测 试系统研发者的宗旨。本文设计的压力传感器自动测试系统，避免 了半开桥硅压阻式压力传感器芯体测试时四线制与五线制转换的问 题，把压力传感器温度补偿测试与验证测试，恒流供电验证测试与 恒压供电验证测试等功能集成到一起，真正的实现了一机多用；针 对温度补偿后传感器的验证测试，采用了多路恒流源供电，保证测 试数据的准确性；该系统可根据使用情况和规模，拓展多路测试通 道，实现多通道压力传感器的自动测试功能，是一套适用于压力传 感器批量生产测量工作的自动化设备。
如图 3 所示为转换电路的连接方式。开关 K1-Kn 可控制测试 通道，开关 K1 至开关 Kn 对应第 1 只至第 n 只传感器，测试时只 有一组开关可以闭合，即测试该路通道传感器；开关 KV1-KVn 可为 传感器提供供电或断电，开关 KV1 至开关 KVn 对应第 1 只至第 n 只 传感器，验证测试时所有开关闭合，为传感器通电，温度补偿测试 时无需供电，断开即可；矩阵开关 1-8 可灵活搭配测量传感器桥臂 电阻和电信号输出值，实现压力传感器四线制温度补偿和恒压恒流 验证测试。
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。
硅压阻式压力传感器小型化设计
硅压阻式压力传感器小型化设计作者：李仁刚马明宇张鹏来源：《中国科技博览》2018年第23期中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0302-010 摘要压力测量居热工测量四大物理量之首，在工业控制、汽车、航空航天、国防装备等领域用途广泛。
利用硅的压阻效应和微电子技术制作的硅压阻式压力传感器是近30年来发展非常迅速的一种压力传感器。
它具有灵敏度高、响应快、可靠性好、精度高、低功耗、易于小型化与集成化等一系列突出优点，广泛应用于测控领域。
但是由于硅压阻式压力传感器芯片的特性，要求制作中必须进行封装保护。
本课题将着眼于硅压阻式压力传感器小型化封装难点，对于小结构尺寸约束下，产品壳体内部合理布局设计、外部小型化波纹膜片设计、以及波纹膜片与壳体焊接可靠性设计，降低压力传感器尺寸，满足特殊领域对传感器小型化的需求[1]。
1 封装设计1.1 封装要求硅压阻式压力传感器芯片的尺寸在2.5×2.5mm，高度1.0mm，硅材料不能抗腐蚀，所以制作好的硅压阻式压力传感器芯片不能裸露直接应用，而是在使用前对裸片进行封装。
封装必须提供硅压阻式压力传感器芯片与外部系统的接口。
硅压阻式压力传感器芯片封装必须保护在多种环境下使用的微机械部分，另外还要提供电信号连接，某些时候还需要接触外界环境并与之相互作用[2]。
对于压力传感器的封装，概括起来，应该满足以下几方面的要求：（1）机械可靠，抗振动，抗冲击；（2）避免热应力对芯片的影响；（3）电气上要求芯片与环境或大地是绝缘的；（4）电磁屏敝；（5）用气密的方式隔离腐蚀气体或流体，或通过非气密隔离方式隔离水气；（6）成本低，封装形式与标准制造工艺兼容。
目前硅压阻式压力传感器应用最为广泛的三种形式是：金属封装、塑料封装和陶瓷封装。
为了提高传感器的抗环境能力，本文采用金属封装。
1.2 封装结构设计硅压阻式压力传感器的总体装配是根据压力敏感芯片的尺寸和测量工况对传感器的尺寸要求进行小型化设计。
实验一扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验
实验一扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验实验目的：1. 熟悉扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和特性。
2. 了解扩散硅压阻式压力传感器的使用方法和注意事项。
3. 利用扩散硅压阻式压力传感器进行压力测量实验。
实验器材：1. 扩散硅压阻式压力传感器2. 数字万用表3. 压力泵4. 接线板、导线等实验原理：扩散硅压阻式压力传感器是利用扩散硅作为敏感元件的压力传感器。
当扩散硅受到外界压力作用时，会产生微小的形变，从而改变扩散硅的电阻值。
通过电路对电阻值的变化进行放大和处理，最终转换成电压信号作为输出，实现压力的测量。
实验步骤：1. 将扩散硅压阻式压力传感器连接到接线板上，注意仔细阅读连接图并正确连接。
2. 将数字万用表连上扩散硅压阻式压力传感器的输出端口，选择电压测量档位，并将数显切换为直流电压。
3. 将压力泵连接到扩散硅压阻式压力传感器的压力输入端口，打开压力泵。
4. 按照设定步骤开始进行实验，观察和记录压力泵的压力输出值以及扩散硅压阻式压力传感器的电压输出值。
5. 在测量结束后，关闭压力泵，并将扩散硅压阻式压力传感器从电路中拆开。
实验结果分析：通过扩散硅压阻式压力传感器测量实验，我们能够得出被测压力值和输出电压值之间的关系。
由于具有较好的灵敏度和稳定性，扩散硅压阻式压力传感器被广泛应用于压力测量领域，如航空、采矿、化工、医疗等领域。
注意事项：1. 在进行实验前，必须确认设备和电路是否连接正确，避免短路或其他故障发生。
2. 在使用压力泵时，应注意安全防范措施，避免压力泵爆炸等危险事件发生。
3. 在电路连接和处理信号时，应注意干扰和噪声的影响，保证测量精度的准确性。
4. 在实验过程中，如有异常情况发生应及时停止实验，并排除故障，确保实验结果可靠有效。
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刘文光 1 硅压阻式轮胎气压传感器电路设计
299
硅压阻式轮胎气压传感器电路设计
刘文光
(青岛理工大学 汽车与交通学院 ,山东 青岛 266033)
摘要 :分析硅压阻式压力传感器工作原理并比较电流源和电压源供电方式下温度变化时的测量效果 ,指出电流源 供电电路所测结果不受温度变化的影响 ,可保证检测结果的真实性 。硅压阻式压力传感器前置放大电路采用同相并 联差动放大及级联对称全耗尽 CMOS 运放 ,具有较高增益和共模抑制比 、低功耗及可在高温环境下稳定工作的特点 。 采用硅压阻式压力传感器可以满足轮胎气压检测的要求 。 关键词 :硅压阻式压力传感器 ;电压源 ;电流源 ;放大器 ;轮胎气压 中图分类号 :TQ330. 4 + 92 ; TP212. 9 文献标识码 :B 文章编号 :100628171 (2006) 0520299203
并联差动放大 。前置放大器第 1 级是有深度电压
串联负反馈的电路 ,输入电阻很高 ;采用相同特性
的运放并联 ,共模输出电压和漂移也相同 ,组成的
差分式电路可以互相抵消漂移 , 使整个电路有很
强的共模抑制能力和较小的输出电压漂移 , 同时
具有较高的差模电压增益 。由于采用级联对称全
耗尽 CMOS 运放 ,可抑制高温条件下器件泄漏电
I1
=
R1
R3 + R2
+ R4 + R3
+ R4 I0
I2
=
R1
R1 + R2
+ R2 + R3
+ R4 I0
输出电压为
(11) (12)
U
=
R1
R2 R3 + R2
+
R1 R3
R4 +
R4
I0
(13)
图 4 恒流源供电的压阻全桥结构
设 R1 , R2 , R3 和 R4 的阻值均为 R 。无压力时 U 为零 ;受压力作用时 , 因 R1 和 R4 有负增量 , 则输 出电压为
参考文献 :
[ 1 ] 刘迎春. 传感器原理设计与应用[ M ] . 长沙 :国防科技大学出 版社 ,1989. 243.
[ 2 ] 王雪文 ,张志勇. 传感器原理及应用 [ M ] . 北京 : 北京航空航 天大学出版社 ,2004. 346. 收稿日期 : 2005212207
三角集团大型宽基工程机械 子午线轮胎通过技术鉴定
和非线性等问题 , 影响传感器的精度 , 需要采取
其它措施减小并补偿这些因素带来的误差 , 以
提高传感器精度 。
2 传感器电路设计 硅压阻式压力传感器由恒流源和前置放大器
两 部 分 组 成 , 电 路 原 理 如 图 5 所 示 。其 输 出 电 压为
U =-
R9 R10
(1
+
2 R12 ) R11
合资协议已于 2005 年 12 月底获中国政府有 关当局批准 。
位于荣成市的成山公司是中国第 3 大轮胎生 产商 ,年销售额为 5 亿美元 ,产品包括半钢子午线 轮胎 、全钢子午线轮胎和载重斜交轮胎 。
库珀公司说 ,与成山公司合资是库珀亚洲战 略中的又一个重要步骤 。成山公司是一家盈利 的优秀公司 ,在世界各地 ,特别是中国销售许可 轮胎 ,而库珀计划未来在中国市场占有重大的 份额 。
汽车轮胎气压传感器是轮胎气压实时检测的 关键设备 ,要求精度高 、成本低、尺寸小且工作可 靠 。硅压阻式压力传感器是利用单晶硅压阻效应 制成的器件 ,采用先进的半导体电子技术微细加 工 ,经激光微调 ,电桥零位输出电压小于 ±1 mV , 输出灵敏度一致且具有互换性 ,电路设计及调整更 方便 。传感器元件一般是具有一定形状的应变元 件 ,受压力作用时 ,电阻发生变化 ,从而引起输出电 压变化。硅压阻式压力传感器的特点是灵敏度高 、 测量范围宽 、频率响应好 、易于微小型化、工作可靠 和寿命长 。由于硅压阻式压力传感器能满足轮胎 气压检测对传感器的要求 ,因此可用作轮胎气压传 感器 。本文介绍硅压阻式压力传感器电路设计 。
出电压 U 的大小会受温度影响 。在车辆行驶过 程中 ,轮胎温度变化较大 ,因此采用恒压源供电会
产生很大测量误差 。
采用恒流源为传感器压阻全桥供电的结构如
图 4 所示 ,则有以下关系 :
I0 = I1 + I2
(9)
I1 ( R1 + R2 ) = I2 ( R3 + R4 )
(10)
由式 (9) 和 (10) 可得 :
流 ,有效降低功耗 。全耗尽 CMOS 器件高温环境
下阈值电压变化小 ,改善了器件的退化特性 ,可使 电路在高温下正常稳定地工作 。
3 结语 在汽车轮胎气压传感器设计中采用硅压阻式
压力传感器 ,并选用恒流源供电 ,前置放大电路采 用同相并联差动放大 ,并采用级联对称全耗尽 CMOS 运放 ,可减小测量的电压漂移 、提高差模 电压增益和共模抑制比 ,同时还可降低功耗和改 善器件的退化特性 。
图 2 压阻全桥结构示意
图 3 恒压源供电的压阻全桥结构
示 。受压力作用时 ,其中两个桥臂增大的电阻值 为ΔR ,而另外两个桥臂电阻值则减小 ΔR ,若由 于温度变化 ,引起每个电阻阻值的变化为 ΔR T , 则电桥的输出电压[2 ] 为
U
=
R
EΔR +ΔR T
(8)
式中 , E 为恒压源电压 。由公式 (8) 可知 ,电桥输
成压阻全桥 ,如图 2 所示 。阻值均为 R 时 ,应变
区内沿径向和切向布置的电阻相对变化关系为
(ΔR)
R
r
=-
(ΔR)τ
R
(6)
ΔR = Kε
(7)
R
式中 , K 为校正率 ,ε为应变量 。
采用恒压源供电的压阻全桥结构如图3所
300
轮 胎 工 业 2006 年第 26 卷
膜片内任一点的径向和切向应变分别为 :
εr
=
A (1 - μ2 ) ( a2
E
-
3 r2 )
(3)
ετ = A (1 - μ2 ) ( a2 - r2 )
(4)
E
式中 , E 为材料的弹性模量 。
因膜片内应力不能超过许用应力 [σb ] ,因此
膜片厚度应为
h=
3 Fa2 4[σb ]
(5)
在硅膜片上存在正负两个应力区 ,可以设计
(U1
-
U2 )
(15)
在恒流源中通过调节 R5 和 R8 的比例可设定
基准电压 ,调节 R7 可调节供电电流 ,电流大小为
图 5 硅压阻式压力传感器的电路原理
第5期
刘文光 1 硅压阻式轮胎气压传感器电路设计
301
I
=
ER 8 R7 ( R5 + R8 )
(16)
硅压阻式压力传感器前置放大电路采用同相
大型三段多鼓缠绕式成型机组为世界首创 , 成型效率很高 ,班产达 30 条以上 ;大型内衬层压 延机 、大型帘布裁断机和硫化机等均有很高的技 术难度和创新性 ,这些设备为工程机械子午线轮 胎的产 业 化 奠 定 了 良 好 的 基 础 。该 项 目 将 于 2007 年达到年产 20 万条的规模 ,为我国工程机 械轮胎的子午化创造了生产条件 ,具有显著的经 济效益和社会效益 。
中图分类号 : TQ3361 1 ; U463. 341 + . 5 文献标识码 :D
2006 年 4 月 7 日 ,中国石油和化学工业协 会 、中国橡胶工业协会在威海市主持召开了三角 集团大型宽基工程机械子午线轮胎生产技术开发 项目成果鉴定会 ,鉴定委员会专家对三角集团研 发的以 26. 5R25 ,29. 5R25 和 29. 5R29 为代表规 格的大型宽基工程机械子午线轮胎生产技术文件 进行了审核 ,听取了研发单位报告 ,并考察了生产 现场 ,最后通过了该项目的鉴定 。
该项目在轮胎结构设计 、配方设计 、工艺设计 等方面具有重大创新 ,产品填补了国内空白 ,总体 达到国际先进水平 。该项目已形成年产 10 万条 的产业化规模 ,产品主要用于出口 ,为卡特比勒 、 约翰 ·迪尔和沃尔沃等世界知名企业产品配套 。 产品经使用部门路试 ,寿命达 3 000 h 以上 ,各项 性能均达到国外同类产品的先进水平 。
U = ΔRI0
(14)
由公式 (14) 可以看出 , 采用恒流源供电时 ,
输出电 压 与 压 敏 电 阻 增 量 及 恒 流 源 电 流 成 正
比 ,不受温度影响 , 传感器的测量精度仅受恒流
源影响 。因此设计的硅压阻式压力传感器采用
恒流源供电 ,但由于制造工艺和温度影响 , 电桥
Байду номын сангаас
仍然存在零点输出 、热零点漂移 、热灵敏度漂移
(1)
στ = A [ (1 +μ) a2 - (1 + 3μ) r2 ]
(2)
A
=
3F 8 h2
作者简介 :刘文光 (19772) ,男 ,山东泰安人 ,青岛理工大学在 读硕士研究生 ,主要从事轮胎气压检测的研究 。
图 1 硅压阻式压力传感器基本结构
式中 ,μ为泊松比 , r 为离圆心的径向距离 , h 为硅 膜厚度 。
1 工作原理及电源选择 硅压阻式压力传感器基本结构如图 1 所示 ,
其工作原理是将气体压力作用在硅膜上的应力分
布转换为硅片上选择性扩散制成的应变区内电阻
的变化 。设半径为 a 的圆形薄硅膜片上作用均匀
压力 ( F) ,则硅膜中产生的径向应力 (σr) 和切向应
力 (στ) 分别为[1] :
σr = [ (1 +μ) a2 - (3 +μ) r2 ]