压阻式压力传感器压力测量实验优化

【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。

【实验原理】

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。将这一变化引入测量电路，其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。

【实验仪器与设备】

三通套件、指针式压力表、压力传感器实验模块、数显单元、直流稳压源±4 V及±15 V。

【实验步骤】

（1）按照图8.6.1接好传感器供压回路。传感器具有2个气咀、1个高压咀和1个低压咀，当高压咀接入正压力时（相对于低压咀）输出为正，反之为负。另一端软导管与压力传感器（已固定在压力传感器模块上）接通。压力传感器有4个端子：3端子接+4 V电源，1端子接地线，2端子为U o+，4端子为U o-。

图8.6.1　压力传感器压力实验接线图

（2）将加压皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝拧松，加压气体回路如图8.6.2所示。

（3）实验模块上Rw2用于调节零位，Rw1可调节放大倍数，模块的放大器输出Vo2引到主控箱数显表的Vi插座。将显示选择开关拨到20 V挡，反复调节Rw2（此时Rw1顺时针旋转1～2圈，Rw3处于电位器中间位置）使数显表显示为0。

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图8.6.2　压力传感器接线端子图

（4）拧紧加压皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝，轻按加压皮囊，注意不要用力太大，当压力表达到4 kPa左右时，记下电压表读数，然后每隔4 kPa压力，记下压力与电压读数，并将数据填入表8.6.1。

表8.6.1　压力与电压数据表

根据所得的结果计算系统灵敏度S=ΔV/ΔP关系曲线，找出线性区域。当作为压力计使用时，请进行标定。

标定方法：拧松加压皮囊上的锁紧螺丝，调差动放大器的调零旋钮使电压表的读数为0，拧紧锁紧螺丝，手压加压皮囊使压力达到所需的最大值40 kPa，调差动放大器的增益使电压表的指示与压力值的读数一致。这样重复操作，零位、增益调试多次直到满意为止。

【注意事项】

（1）如在实验中压力不稳定，应检查加压气体回路是否有漏气现象、加压气囊上单向调节阀的锁紧螺丝是否拧紧。

（2）如读数误差较大，应检查气管是否有折压现象，从而造成传感器的供气压力不均匀。

（3）如果差动放大器增益不理想，可调整其增益旋钮，不过此时应重新调整零位。调好以后在整个实验过程中不得再改变其位置。

【思考与分析】

差压传感器是否可用于真空度以及负压测试？