压力传感器设计
压力传感器信号调理电路设计
压力传感器信号调理电路设计一、前言压力传感器广泛应用于各种在工业和医疗行业的测量和控制系统中，它能将压力转换成电信号，并通过信号调理电路输出标准的电压或电流信号。
本文将介绍一种简单实用的压力传感器信号调理电路的设计方法。
二、信号收集首先需要将传感器输出的信号进行虑波处理，以去除不必要的噪声，使得输出信号更加清晰和稳定。
可以通过使用放大器对信号进行增益，以便更好地收集传感器输出的信号。
在信号前端还可以添加加热电路，以使得传感器输出的电信号稳定、准确。
三、信号转换在信号的转换过程中，有两种基本的方法：通过变送器进行模拟信号的转换，或通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号。
模拟信号的处理主要通过信号放大和频率滤波进行，而数字信号转换后需要经过数字滤波和数字信号处理进行处理。
四、信号处理一旦信号被转换成了数字信号，就可以进行进一步的处理。
这通常涉及到使用计算机进行数据分析，以便更好地识别并拟合信号所对应的数据模型。
计算机可以对数据进行加工和处理，包括对数据进行排序、取平均、去除偏差等。
这种信号处理可以大大提高数据的精度和准确性。
五、信号输出在信号处理完成后，输出电路将根据信号处理的结果将数字信号转换为电压或电流信号。
通常使用运算放大器或寄生参数放大器来放大来自信号处理链的某些信号，并将它们转换为恰当的电压或电流信号。
理想情况下，该信号输出应该是在以标准信号输出的范围内，常见的标准信号包括（0-5V）、（0-10V）和（4-20mA）。
六、总结压力传感器信号调理电路是一个复杂的系统，需要考虑到多种因素，例如传感器的特性、信号的变化范围等。
调整好相应的电路可以提高电信号量的精确度和准确性，实现更加稳定和可靠的数据测量。
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种基于光纤传感技术和MEMS技术相结合的新型传感器。
它通过对光纤的应变进行监测和测量，实现压力信号的获取和传输。
光纤压力传感器具有体积小、重量轻、精度高、响应速度快等优点，在工业、医疗、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
本文对MEMS光纤压力传感器的检测电路系统进行了设计和分析。
一、MEMS光纤压力传感器的工作原理MEMS光纤压力传感器由光纤传感元件和光电检测电路组成。
光纤传感元件一端固定，另一端则与受力物体相连。
当受力物体受到外界压力作用时，光纤被应变，导致传感元件长度发生微小变化，从而改变光纤传输的光功率。
光电检测电路通过检测光功率的变化来获得压力信号。
二、MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计要点1. 光纤传感元件的选用：光纤传感元件的选择应考虑其灵敏度、稳定性、线性度等因素。
一般而言，采用光纤光栅或光纤光学腔等结构较为常见。
2. 光电检测电路的设计：光电检测电路的设计需要考虑光电二极管的工作点选择、放大电路的设计等因素。
由于传感器的输出光功率较小，因此需要采用高灵敏度的光电二极管，并通过放大电路将微小的光功率变化放大到适合A/D转换的电压范围。
3. 温度补偿电路的设计：光纤传感元件的灵敏度和稳定性受到温度的影响较大，因此需要设计温度补偿电路来抵消温度引起的误差。
一种常见的方法是采用温度传感器测量环境温度，并通过微处理器进行温度补偿。
三、MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计分析1. 光纤传感元件的设计分析：光纤传感元件的设计需要考虑其应变灵敏度和机械结构的可靠性。
光纤光栅可以通过周期性的折射率调制来实现对光纤传输的调控，具有灵敏度高、线性度好的优点，适用于高精度的压力测量。
光纤光学腔则通过改变光纤的长度来改变光纤的传输特性，具有响应速度快的优点，适用于需要快速响应的场合。
MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计需要综合考虑光纤传感元件的选用、光电检测电路的设计和温度补偿电路的设计等因素。
智能压力传感器系统设计
智能压力传感器系统设计随着现代化工业的不断发展，传统的压力传感器已经无法满足现代化工业生产的要求。
新一代传感器既需要具备传感功能和运算功能，也需要能与其他设备一起共同组成实时监测系统，通过分布式信息处理技术充分发挥传感器性能，在监测生产环境数据的同时对采集的信息进行处理并将数据传输到监控后台，保障工业生产过程的可靠进行。
因此，智能压力传感器系统具备上述优势，广泛应用于工业生产电子设备中。
目前，智能压力传感系统正不断通过完善配套智能化驱动，针对传感器进行各类修正、自动校准等处理，使传感器具有更高的智能化。
1 传感器工艺过程压力传感器由于功能和原理不同因而传感器种类较多，其中智能式压力传感器是基于电子压阻效应以及微电子技术制造而成，通过智能化驱动软件对传感器采集数据进行自动修正、自动校准等数据传输到后台监控系统。
智能压力传感器不仅具有良好的数据采集性能，同时灵敏度较高、自动化程度较高。
因此，智能压力传感器被广泛应用于现代化工业生产之中，是一种新型物理传感器。
智能压力传感器由于输出信号无法作为A/D信号转换器的输入量，所以在采集数据前会通过传感器智能驱动软件对输出信号进行信号预处理，将输出模拟量、输出数字量、输出开关量信号统一转换成电压信号。
采集后的数据经过预处理后输出电压信号并通过模拟转化器转化为数字信号。
转化后的数字信号由于无法直接被计算机接受、处理，因此转化后的数字信号通过后续智能化软件进行修正、补偿处理后经过计算机进行处理并通過智能网络进行传输。
2 智能压力传感器系统结构设计智能传感器与传统压力传感器相比，由于能够将传感元件与微型电子元件进行集成，具有良好的数据采集性能、信号处理能力并能对信号进行预处理、修正、自检、计算等功能。
智能压力传感器的结构图如图1所示，其中微型机是智能压力传感器的核心，它将对压力传感器采集的信号进行信息处理与软件校正。
传感器采集被测数据通过预处理后将模拟信号转化成数字信号，由微型机处理后经过D/A转化驱动电路将数字信号转化为模拟信号，最后将数据进行传输和记录。
压力传感器温度漂移补偿的控制电路设计
压力传感器温度漂移补偿的控制电路设计摘要：许多新型的工业生产方法已经被广泛运用，但是，在真正的使用过程中，我们经常会发现这些新型的技术有很多潜在的风险。
例如，在使用压力传感器时，多种原因可能导致温度变化造成的误差，这种情况对传感器的精确性有很大的影响，可能导致测量数据的偏离，进而对工业生产以及其他的检测设备造成不良效果。
本篇论文详细研究了压力传感器温度漂移的成因及其特定的处理方法，同时也深入研究了压力传感器温度漂移补偿的控制电路的设计，目的是确保在工业生产领域中，压力传感器的灵敏度都能够被满足。
关键词：压力传感器；灵敏度；温度漂移；电路设计传感器的核心有效作用在于准确地掌握生产或监测过程中所有元素的数据。
但通常，人们普遍认为，越是灵敏的设备，就越能够迅速地反应出外部环境的变化，因此更容易受到外部因素的影响。
特别是对于压力传感器，它们的数据常常会随着温度的波动而产生变化，这种现象与它们的运行机制以及所处的环境密切相关。
尽管生产与监测这类需要对数据具备相当精确的掌握能力，但是如果数据的测量偏差过大，往往可能引发严重的操作错误，从而带来无谓的损耗，这在很大程度上增加了技术人员工作成本，同时也削弱了工作所获得的效能。
1 分析压力传感器温度漂移的具体原因经由探究压力传感器故障产生的主要原因，实施压力传感器的温度漂移补偿是十分重要的，这将极大地推动电路结构的优化。
一般来说，我们必须关注压力传感器的灵敏度，因为其在操作过程中可能出现故障，从而对压力传感器的数据造成干扰。
对于前者的分析，我们必须将多种公式融入其中，通常我们将其视作气体残余的作用。
这种情况的出现，主要归咎于当压力传感器处理密闭的参照压力腔时，可能会受到气体残余的干扰，从而对测量数值产生影响。
然而，对于相对简单的压力传感器来说，无须对此做出过多的关注。
另外，我们还必须留心由于桥臂电阻的不同而产生的温度偏离漂移，通常我们将其归咎于电阻数值的不同。
同时，未知膜的厚度也可能对其产生影响，而这些因素最后都可能导致温度的漂移。
压力传感器温度补偿仪的设计
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Ｉ 字 技 术 教
髓
应 用研 究
压力传感器温度补偿仪的设计
廖 红 卫
什 堰 市特 种设 备 检验 检 测 所 湖北 十 堰 ４ ２ ０ ） ４ ０ ０
摘 要 ： 常 ， 感 器 的输 入 与 输 出存 在 非 线 性 ， 在 工 作环 境 温 度 改 变的情 况 下 ， 通 传 且 其零 点 、 灵敏 度 均 会发 生改 变。 即若 被 测 的 目标 参 量 为 零或 为恒 定值 时 ， 变工作 环境 温 度Ｔ， 感 器 的零 点或输 出电压 值 均发 生 变化 ， 将给 测 量 目标参 量 带来 误差 ， 改 则传 这 而这 次研 究 的 目的就是 为了
压力传感器信号调理电路设计
压力传感器信号调理电路设计压力传感器是工业自动化中常见的一种传感器，通过其可以测量物体表面的压力及其变化。
在实际工程应用中，传感器采集到的信号需要经过一定的处理和调理，以提高测量精度并减少误差。
本文将介绍一种基于运算放大器的压力传感器信号调理电路的设计方法。
1. 信号调理电路基础信号调理电路通常由四个部分组成：输入级、滤波电路、增益电路和输出级。
其中输入级接收传感器的模拟信号，滤波电路用于去除高频噪声，增益电路可以将信号放大至合适的范围，输出级最终将信号送入控制系统进行处理。
2. 压力传感器信号特性压力传感器输出的信号通常为微小的电压信号，其幅值与被测物体的压力成正比。
由于压力传感器常常需要在恶劣的环境中工作，因此其输出信号往往存在一定的噪声和漂移。
为了减小这些误差，我们需要将信号放大并进行滤波处理。
3. 压力传感器信号调理电路设计流程3.1 输入级设计输入级通常由一个运算放大器和一个 RC 滤波器组成，其中RC 滤波器用于去除高频噪声。
假设传感器输出电压为 V，那么输入级的运算放大器输入电压应设计为 V/2，通过调整 R 和C 的值可以得到合适的截止频率，同时保证输入电阻尽量大，以避免对传感器输出的干扰。
3.2 滤波电路设计滤波电路可以采用低通或带通滤波器，以去除输入信号中的高频干扰。
常见的滤波器类型有二阶 Butterworth 滤波器、Sallen-Key 滤波器以及多极 RC 滤波器。
选择滤波器类型时需要考虑频率响应、阶数、带宽和幅值响应等因素。
3.3 增益电路设计增益电路的作用是将输入信号放大至合适的范围，以方便后续数字化处理或控制。
增益电路可以采用单级或多级放大器，也可以采用可调增益放大器，以便根据实际应用场景灵活调整增益大小。
3.4 输出级设计输出级通常由一个运算放大器和一个反馈电阻网络组成，反馈电阻网络可以通过调整电阻比例实现信号输出的零漂和增益校准。
同时需要考虑输出电压的范围、输出阻抗和功率等因素，以确保输出信号能够被控制系统准确接收。
压力传感器单片机课程设计
压力传感器单片机课程设计第1 章前言电力压力器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。
其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失(这个高温就是所谓的“居里点”)。
由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低)，所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。
而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。
磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。
早在1954年美国C.S.Smith首先确认了半导体压电效应，1955年C.Herring 指出:这种压电电阻效应是由于应力的作用，引起导体与价电子带能量状态的变化，以及载流子数量与迁移率变化所产生的一种现象。
日本从1970年开始研究开发，首先应用在血压计上，之后在过程控制领域及轿车发动机控制部分都获得了广泛的应用。
最近几年在家用电器、装配机器人等应用领域普遍采用电子压力传感器作为压力控制、压力监控和判断真空吸附的效果。
图1 电子压力器模型1第2章电子压力器的工作原理 2.1 电子压力器的工作原理电子压力器由压力传感器，A/D转换器，数码显示等组成。
当用手按压传感器，腔体内外就会产生压差，这些压差就会转化成电压，电压转化成数字量后，根据压力变化1Kpa，输出电压变化为120mV的关系，依照采样的输出电压，采用线性插值法可计算出实际压力值。
然后将实际压力值送数码管显示。
图2.1.1为PS压力传感器的截面结构图，图2.1.2为其传感器部分的结构。
如图所示，在压力传感器半导体硅片上有一层扩散电阻体，如果对这一电阻体施加压力，由于压电电阻效应，其电阻值将发生变化。
受到应变的部分，即膜片由于容易感压而变薄，为了减缓来自传感器底座应力的影响，将压力传感器片安装在玻璃基座上。
压力传感器调理电路的设计
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载压力传感器调理电路的设计地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容天津大学毕业设计（论文）题目：压力传感器信号调理电路的设计学院电气与自动化工程学院专业电气自动化技术学生姓名汪文腾学生学号 4009203024指导教师陈曦提交日期 2012年 6月 2日摘要随着微电子工业的迅速发展，压力传感器广泛的应用于我们的日常生活中，为了使同学们对压力传感器有较深入的理解。
经过综合的解析选择了由实际中的应用作为研究项目，本文通过介绍一种基于压力传感器实现的实际电路搭建的设计方法，该控制器以压力传感器为核心，通过具备运放来实现放大电路等功能。
另外，使用运放的压力传感器再实际电路搭建中被广泛应用。
通过对模型的设计可以非常好的延伸到具体的应用案例中。
关键词：压力传感器；运放；电路；目录TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc326965022" 第一章绪论 PAGEREF _Toc326965022 \h 1HYPERLINK \l "_Toc326965023" 1.1器械基本组成及制作工艺PAGEREF _Toc326965023 \h 1HYPERLINK \l "_Toc326965024" 1.2压力传感器 PAGEREF_Toc326965024 \h 3HYPERLINK \l "_Toc326965025" 1.2.1压力传感器的原理 PAGEREF _Toc326965025 \h 3HYPERLINK \l "_Toc326965026" 1.3通过运放实现的放大电路的压力传感器 PAGEREF _Toc326965026 \h 4HYPERLINK \l "_Toc326965027" 1.3.1三运放差分放大电路 PAGEREF _Toc326965027 \h 4HYPERLINK \l "_Toc326965028" 1.3.2 UA741运放型号的介绍PAGEREF _Toc326965028 \h 5HYPERLINK \l "_Toc326965029" 1.3.3运算放大器在实际中的应用PAGEREF _Toc326965029 \h 5HYPERLINK \l "_Toc326965030" 第二章电路仿真 PAGEREF_Toc326965030 \h 6HYPERLINK \l "_Toc326965031" 2.1 EWB简介 PAGEREF_Toc326965031 \h 6HYPERLINK \l "_Toc326965032" 2.2 EWB5.0的基本功能 PAGEREF _Toc326965032 \h 6HYPERLINK \l "_Toc326965033" 2.2.1建立电路原理图方便快捷PAGEREF _Toc326965033 \h 6HYPERLINK \l "_Toc326965034" 2.2.2用虚拟仪器仪表测试电路性能参数及波形准确直观 PAGEREF _Toc326965034 \h 6HYPERLINK \l "_Toc326965035" 2.3实际电路的搭建流程 PAGEREF _Toc326965035 \h 7HYPERLINK \l "_Toc326965036" 2.4实际电路在EWB上的波形图PAGEREF _Toc326965036 \h 11HYPERLINK \l "_Toc326965037" 第三章实际电路的搭建 PAGEREF _Toc326965037 \h 21HYPERLINK \l "_Toc326965038" 3.1实际实验电路的搭建 PAGEREF _Toc326965038 \h 21HYPERLINK \l "_Toc326965039" 第四章误差分析 PAGEREF_Toc326965039 \h 24HYPERLINK \l "_Toc326965040" 4.1误差分析 PAGEREF_Toc326965040 \h 24HYPERLINK \l "_Toc326965041" 第五章总结与展望 PAGEREF _Toc326965041 \h 24HYPERLINK \l "_Toc326965042" 5.1总结 PAGEREF_Toc326965042 \h 24HYPERLINK \l "_Toc326965043" 5.2展望 PAGEREF_Toc326965043 \h 25HYPERLINK \l "_Toc326965044" 致谢 PAGEREF_Toc326965044 \h 26HYPERLINK \l "_Toc326965045" 参考文献 PAGEREF_Toc326965045 \h 27第一章绪论传感器是将各种非电量(包括物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。
压力传感器混合信号调理电路的设计与实现
压力传感器混合信号调理电路的设计与实现压力传感器的混合信号调理电路，听起来就像是高科技的黑科技，其实呢，就是把物理世界的压力变化转化成电信号的一个小玩意儿。
想象一下，当你在炎热的夏天喝冰镇饮料，瓶子里产生的压力就像是个小精灵，时刻提醒你小心别喝得太急，这时候，压力传感器就像个小侦探，帮你监测瓶子里的压力变化，及时传递信息。
这些小设备在我们生活中无处不在，汽车、家电、甚至医疗设备里，都能看到它们的身影。
在设计和实现这个调理电路时，我们就像是在做一道复杂的菜，材料得选对，火候得掌握好，才能煮出美味的佳肴。
压力传感器获取的信号可不是那种干净利落的，而是带着噪音的小家伙，像是那些在你耳边叽叽喳喳的小鸟。
我们得想办法把这些噪音过滤掉，确保我们听到的是重点信息。
想象一下，一个吵闹的市场，能听见的只有小贩的叫卖声和顾客的谈话，这样一来，重要的东西才能被听到，调理电路就是这么个道理。
再说到混合信号，顾名思义，就是模拟信号的结合。
简单来说，就是把传统的模拟信号转成数字信号，这样一来，计算机就能轻松处理。
就像是你用手机拍照，按下快门的那一瞬间，光线被转化为数字信息，保存下来的不仅仅是一张图片，还有你那一瞬间的心情与记忆。
调理电路在这里发挥的作用就像是一个翻译官，把压力变化翻译成数字，让大脑能够理解。
设计调理电路的过程中，电阻、电容这些元件就像是厨房里的调味料，各有各的用处。
有时候加点盐，有时候加点糖，绝不能多也不能少。
电阻可以限制电流的流动，保护电路，电容则可以存储能量，释放的时候帮助平衡信号。
这些小配件在一起，仿佛是乐队里的乐器，缺一不可，齐心协力演奏出动人的旋律。
当我们把这些元件拼在一起，就像搭积木一样，得小心翼翼。
每一个连接都得确认，避免发生短路，就像拼乐高，拼错了就得重新来。
这时候，焊接工艺显得尤为重要，细致的手工活儿，能决定整个电路的质量。
想象一下，拼完了乐高，突然掉了几块，那种心疼可不是一般的，得花多少时间才能重新捡起来。
柔性温度—压力传感器的设计与制备
柔性温度—压力传感器的设计与制备目录一、内容简述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.1 温度-压力传感器的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2 柔性温度-压力传感器的研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.3 本研究的目的与贡献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4二、柔性温度-压力传感器的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.1 传感器的定义与分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.2 柔性温度-压力传感器的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.3 传感器的关键技术参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8三、设计与制备技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.1 设计概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.2 制备工艺流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.3 材料选择与性能要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.4 制备中的关键技术问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14四、柔性温度-压力传感器的制备过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．154.1 材料准备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.2 制备步骤详解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．184.3 制备过程中的注意事项．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19五、性能表征与测试方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．205.1 性能表征指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．215.2 测试原理与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225.3 测试结果的评估与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23六、实验结果与分析讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1 实验方案的设计与实施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．266.2 实验数据的收集与处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.3 结果分析与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28七、柔性温度-压力传感器的应用前景及发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．297.1 应用领域与案例分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．307.2 技术发展的挑战与机遇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．317.3 未来发展趋势预测与建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32八、总结与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．348.1 研究成果总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．358.2 研究的局限性与不足之处．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．368.3 对未来研究的建议与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36一、内容简述本论文主要探讨了柔性温度—压力传感器的设计与制备过程。
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压力传感器设计 学院: 通信与电子工程学院 班级: 电子**** 学号: 2007****** 姓名: ***** 同组成员: 指导老师: ***** 日期: 2010年05月14日 传感器技术及应用大作业 摘 要 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应;当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压电传感器。 压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 关键词:压力 I 传感器技术及应用大作业 目 录 摘 要.............................................................................................................................I 第1 章 绪论 .............................................................................................................. 1 1.1 背景 ............................................................................................................. 1 1.2 应用实例 ..................................................................................................... 1 第2章 原理分析 ....................................................................................................... 3 2.1 工作原理 ..................................................................................................... 3 第3章 实现过程 ....................................................................................................... 5 3.1 电路图设计 ................................................................................................ 5 .2 电路仿真 .................................................................................................... 6 3 心得体会........................................................................................................................ 8 II 传感器技术及应用大作业 第1 章 绪论 1.1 背景 压力传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失(这个高温就是所谓的“居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低)，所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。 早在1954年美国C.S.Smith首先确认了半导体压电效应，1955年C.Herring指出:这种压电电阻效应是由于应力的作用，引起导体与价电子带能量状态的变化，以及载流子数量与迁移率变化所产生的一种现象。日本从1970年开始研究开发，首先应用在血压计上，之后在过程控制领域及轿车发动机控制部分都获得了广泛的应用。最近几年在家用电器、装配机器人等应用领域普遍采用电子压力传感器作为压力控制、压力监控和判断真空吸附的效果。
图1 电子压力传感器模型 1.2 设计目的 图2是压力传感器在全自动洗衣机中的应用实例。如图所示，利用气室， 将在不同水位情况下水压的变化，作为空气压力的变化检测出来，从而可以 在设定的水位上自动停止向洗衣机注水。 1 传感器技术及应用大作业
图2 压力传感器在全自动洗衣机中的应用 2 传感器技术及应用大作业 第2章 原理分析 2.1 工作原理 图1为PS压力传感器的截面结构图，图2为其传感器部分的结构。如图所 示，在压力传感器半导体硅片上有一层扩散电阻体，如果对这一电阻体施加 压力，由于压电电阻效应，其电阻值将发生变化。受到应变的部分，即膜片 由于容易感压而变薄，为了减缓来自传感器底座应力的影响，将压力传感器 片安装在玻璃基座上。 如图2(b)所示，当向空腔部分加上一定的压力时，膜片受到一定程度的拉伸或收缩而产生形变。压电电阻的排列方法如图3所示，受到拉伸的电阻R2和R4的阻值增加;受到压缩的电阻R1和R3阻值减小。
图4 由于各压电电阻如图4那样组成桥路结构，如果将它们连接到恒流源上，则由于压力的增减，将在输出端获得输出电压ΔV， 当压力为零时的ΔV等于偏置电压Voffset,在理想状态下我们希望Voffset=0V， 3 传感器技术及应用大作业 实际上在生成扩散电阻体时，由于所形成的扩散电阻体尺寸大小的不同和存在杂质浓度的微小差异，因此总是有某个电压值存在。压力为零时， R1=R2=R3=R4=R，我们把加上一定压力时R1、R2电阻的变化部分记作ΔR;相应R3、R4电阻的变化部分记作-ΔR，于是ΔV=ΔRI 。 这个ΔV相对压力呈现几乎完全线性的特性，只是随着温度的变化而有所改变。 4 传感器技术及应用大作业 第3章 实现过程 3.1 电路图设计 图5是PS压力传感器的外围电路设计实例，图中用恒流源来驱动压力传感器。
图5 压力传感器设计电路 由于桥路失衡时的输出电压比较小，所以必须用运放IC1b和IC1C来进行放大。图中VR1为偏置调整，VR2为压力灵敏度调整，VR3为没有加压时输出电压调整，C1、C2用于去除噪声。另外，如果电源电压波动的话，将引起输出电压的变化，所以必须给电路提供一个稳定的电源。 5 传感器技术及应用大作业 3.2 电路仿真 6 传感器技术及应用大作业
7 传感器技术及应用大作业 心得体会 传感器技术是一门理论性和实践性都很强的专业基础课，也是一门综合性的技术基础学科，它需要数学、物理学、电子学、力学、机械等知识，同时还要掌握各种物理量的变换原理、各种静态和动态物理量(如力、振动、噪声、压力和温度等)的测定，以及实验装置的设计和数据分析等方面所涉及的基础理论。在做此次实验前，我把老师所讲的传感器教材通读了一遍，对传感技术有了一定得了解。因为在这之前，没有接触过类似的课程设计，所以这次实验，我感觉有些困难。 传感技术是一门综合性的课程知识，想做好这次实验，必须要有较好的理论知识，例如:电路，模电，还有画图时，也要用软件画图multisim仿真软件的使用。只有熟悉了这些们课程才能真正的完成这次实验。首先，是电路图的设计，要明白传感器的原理及在电路中的作用是什么。虽然最终设计出的电路图不是很复杂，但是也是几经周折。其次，是在multisim中连接电路元件，让我进一步得熟悉了这个软件的功能，并能运用自如。虽然画图时比较麻烦，经过大概一个小时的时间才画完，但看着自己画的图，觉得很有成就感。最后，是电路的仿真，者可以说是最关键的一部了，前面所有的工作都是在为它打基础，一旦仿真失败就意味着所有得努力可能全部白费。仿真的结果虽然显示出数字来了，但是和是要得要求相差很远。因此，就一次一次的调试，改变电阻的阻值，以及滑动变阻器的阻值，最终把结果调试出来了。 通过这次传感器技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.在这次实验的过程中我们要培养自己的独立分析问题，和解决问题的能力。在调试电路图的过程中，要自己学会思考。 最后，通过这次实验我不但对理论知识有了更加深刻的理解，更加增强了我的综合能力，希望以后能多有这样的作业，使我们能把所学的专业知识实践运用。使我们整体对各个方面都得到了不少的提高让我们得到更好的锻炼。 8 传感器技术及应用大作业