扩散硅压阻式压力传感器

学院：电气工程学院贵州大学实验报告姓名余翔学号1108040039实验组1实验时间5月12号指导教师王明慧成绩专业：测控技术与仪器班级：测仪111实验项目名称 扩散硅压阻式压力传感器压力的测量1、 了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法、基本结构、性能及应用2、 掌握扩散硅压阻式压力传感器标定方法和最小二乘法误差数据处理方法及获得目方法实 验 要 求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，如图所示，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E二Ap・i，该电场的变化引起电位变化,实 验 原 理则在端可得到被与电流垂直方向的两侧压力引起的输出电压UoU = d - E = d - Ap - iO式中d为元件两端距离[Lo |~ * 电克 | yUs扩散硅压力传感器(MPX10)原理图实验电路如下图所示，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

实 验 仪 器压力传感器模块、数显单元、直流稳压源+5V、±15V、NI数据采集卡、计算机等实 验 步 骤1、 使用压力传感器模块，如图所示，接入+5V、±15V直流稳压电源，模块输出端 Vo2接控制台上数显直流电压表，选择20V档，打开实验台总电源2、 调节Rw2到适当位置并保持不动，用导线将差动放大器的输入端Ui短路，然后 调节Rw3使直流电压表200mV档显示为零，取下短路导线3、 检查气室和活塞是否连接紧密，将气室1、2的两个活塞退回到刻度“17”的小 孔后，使两个气室的压力相对大气压均为0,气压计指在“零”刻度处，将MPX10的输 出接到差动放大器的输入端Ui,调节Rw 1使直流电压表200mv档显示为零如果调不 到零请重新调节Rw2）4、 打开LabVIEW程序“扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验”，在步长中输 入每次采样输入电压的变化量（一般设为0.01MP）5、 运行“扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验”保持负压力输入P2压力零 不变，按照设定的步长增大正压力输入P1的压力，按下“采样”采集对应的电压值， 经过十次采样后得到得到电压压力曲线，如图11-3所示；6、 实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。

实验连接好实物图，按照实验要求调解两个活塞，观察直流电压表的读数并记下 内容P(KP)0.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.05Uo2 (v)130.6124.6120114.1107.9101.996.188.081.1表 4-1P(KP)0.0550.060.0650.070.0750.080.0850.090.095Uo2(V)72.965.356.348.539.731.121.69.73.0表4-2 实P(KP)0.0950.090.0850.080.0750.070.0650.060.055Uo2(V)-3.0-7.0-16.6-26.0-33.8-41.7-49.1-55.9-62.4表4-3P(KP)0.0950.090.0850.080.0750.070.0650.060.055Uo2(V)-115.6-110.9-106.2-101.4-97.1-92-87.1-81.7-76.3表4-4实 验 总 结1、 由本实验的测量结果可知，用扩散硅式压阻压力传感器测量压力，其压力与输出的 电压成正比关系2、 通过本实验的学习，让我了解的扩散硅式压力传感器的工作原理及测量安装，即原 理是当压力作用在扩散硅电阻上，使得硅电阻的阻值发生变化，从而输出电压发生变化， 即在实际的测量中我们实际是测出电压的幅值就可以知道其压力的大小。

3、 L=M应=3.4-0.5/0.1-0.01=32.222V/MPa4、 § f=&max/Y=0.2/4X 100%=5%指 导 教 师 意 见签名： 年 月 日。