广东第二师范学院学生实验报告院系名称物理与信息工程系班 级专业名称电子信息工程实验课程名称传感（器技术与应用实验项目名称压力传感器实验时间2019年4月29日实验地点物理楼3楼微机实验室实验成绩指导教师签名实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得实验目的】测量压力精确的压力测量用于确定各种物理性质，例如施加的力、流速和流体速度 压力测量具有广泛的工业应用，例如：大气压力的测量用于气象预测天气，在航空工业 中，基于差压测量原理工作的传感器用于飞机速度的确定，压力测量在化学和石油化工 厂也起着至关重要的作用，以确保工厂和操作人员的安全，减少停机时间，以及确保生 产过程的一致性实验仪器】1. NI ELVIS II2. LabVIEW 软件3. 压力传感器【实验原理】1. 博伊尔定律博伊尔定律指出，密闭气体的体积和压力的乘积是不变的它在数学上表示为：pV = k其中p是气体的压力，V是气体的体积，k是常数经常用Boyle定律的一个变形来比较两 种不同条件下的气体，并表示为：P1V1 =血沟其中P1和V是条件1下的气体的压力和体积，p2和V是条件2下的气体的压力和体积。
图 2示出了使用压力室的Boyle定律在这个例子中，当柱塞被推入室中时，气体的压力从pi 的初始状态增加到p2，而气体的体积从V减小到V2Jpf 旳 f f p2V2 ；图2. Boyle定律图示2. 压力传感器压力传感器在现代机电一体化系统中用于测量量具、绝对压差和相对差压等，是一个输出与 探测压力成比例电信号的机电装置压力传感器具有随施加的压力而弯曲的内部隔膜或膜如图3所示，压力传感器通常由连接 到隔膜的应变/压阻元件或平板电容器组成根据使用传感元件的类型不同，随施加的压力产 生的隔膜任何变形会导致传感元件的电阻或电容的变化信号调理电路将把传感元件的变化 转换成可检测的电信号压力传感器一般响应很快，可以进行高精度测量由于内置有电子元件，通常需要一个电源 才能工作如图3所示，压力传感器包含参考压力端口当测量量具压力时，端口暴露于大气压力，而 在测量绝对压力时，端口被密封，测量结果与完全真空相关在差压测量中，主压口和参考 压力端口暴露于两种不同的压力源Cfiip肚I怕心(a)电容型StrainDiaiphragm Elsmenl【实验步骤】1渗考点建立1.使用气压计确定您的当地大气压（kPa）,或查询最近气象站的大气压（例如 ）。
如果您无法访问此数据，请假定本地大气压为101.3 kPa注意：气象站通常会报告根据海平面状况（0米高度和15° C环境温度）校正的局部 大气压力在这种情况下，通过使用公式1考虑您的海拔高度和环境温度，将报告的 海平面压力修正为当地大气压力：Plocul = Psea (1 - 护卫丹T + 273.15 ] 0.00G5/J其中是以kPa为单位根据温度和高度调整后的局部大气压力，p是当地气象站local sea以kPa表示的海平面压力，h为您的当地高度，单位为米，T为摄氏环境温度2. 在本实验中，您将使用注射器对压力传感器施加一系列已知的绝对压力最先从大气 压力下开始，注射器柱塞与3毫升标记对齐然后通过按压注射器柱塞来增加所施加 的压力使用您在上一步中确定的当地大气压力和概念复习中的方程式3和4,计算当针筒柱 塞位于以下体积标记时可产生的压力：3.0,2.5,2.0,1.5,1.0, 0.5和0.0ml压力室的本身净体积为5ml在表1中记录您的计算结果注意：Dead Volume是指压力室的体积它去掉了所附注射器的体积3. 继续下一步Syringe (ml)Absolute Pressure (kPa)3.02.52.01.51.00.50.0表1:用针筒注射器施加压力2.数据采集1. 打开 QNET Mechatronic Sensors.lvpro,.2. 在项目资源管理器 Project Explorer 窗口，打开 QNET Sensors Pressure Transducer..3. 点击数据采集Collect Data.4. 从仪器Device下拉菜单，选择仪器名称。
5. 运行VI.6. 如果已经提供，将针筒注射器从压力室上摘下.7. 将注射器栓塞推至3毫升标记处8. 如果有的话，请把保护盖从压力传感器室中取下9. 将注射器连接到压力传感器室上的Luer锁上，然后沿顺时针方向轻轻地拧紧注射器 确保连接完好注意：连接注射器时要使分度标记朝向前面10. 传感器室内施加的压力现在等于大气压力使用表1中的值，按绝对压力Absolute Pressure伙Pa丿列表施加压力使用未校准输出Uncalibrated Output波形图，读取相应 的传感器输出，并在Sensor Output (V)列中记录相应数值11. 按照0.5ml的间隔继续按压注射器柱塞进行测量分别记录绝对压力Absolute Pressure 伙Pa)和传感器输出Sensor Output (V)阵列中施加的压力(使用表1中的值)和测量的 传感器输出注意：输入测量的读数后，会自动生成与数据匹配的线性曲线传感器读数Sensor Readings波形图中显示了曲线该曲线为传感器的校准曲线12. 校准曲线的斜率和偏移量由VI自动计算并显示在斜率Slope伙Pa/V)和偏移Offset (kPa) 指标中。
记下这些值13. 将所搜集的数据记录在表1中Syringe (ml)Absolute Pressure (kPa)Output (V)3.02.52.01.51.00.50.0表2:压力测量记录14. 要输出传感器读数Sensor Readings图表，右键单击图形，然后选择导出|导出简化图像 Export | Export Simplified Image.15.继续下一部QUANSERINNDVAI E- EDUC^.1 EQNET Mechatroni c SensorsPrCo-lleefi Dais匚alibrats Sensor1) Move ihr plunger tn 3 rmL2) Enter the measurffd senior values in She "Senior Dutpui (V)' anray.3) Repeal for 2.5, 2.G, 1.5. 1.0( Q-.5, and D.D ml.Uncalib rated OuqsutSen sew Rr Riding®160-imE 何Absol ule Pres文 re (kPa) £cr sc，r。
呃t (V)wdl^mdnsIJIwJFdwFIowqvW~i | | | | | | |1.5 2 2,5 3 3,5 』 45 5Sen got cxjtpuE (V)MBS^mred 八丿Curve fit----- o o Q Q 0 c 543 2 1 o 111111Calibraticm cioeffieieHts:¥ 二 Elope*X + DdketSlopr (kPa/V| QFFset (kPa)19.5456L&0373•压力传感器校准1. 点击校准传感器Calibrate Sensor，校准压力传感器2. 使用大气压力Atmospheric Pressure伙Pa^字控制输入之前确定的大气压力3. 使用斜率Slope (kPa/V)和偏移Offset (kPa)数字控制输入在数据采集步骤中得到的 斜率和偏移值4. 欲判断校准结果的准确性，将注射器栓赛移动到不同的位置，检查校准输出Calibrated Output波形图，绝对压力Absolute和相对压力Gage(见图2 )中是否显示正确的压 力绝对和表压读数有什么区别？5. 可以产生的最大绝对和相对压力(kPa)是多少？6. 你可以使用注射器产生负的相对压力吗？可产生的最低绝对和相对压力(kPa)是多 少？提示••可以试着拧下注射器，重新定位注射器栓塞，然后重新连接注射器 如果不需要进一步的实验，按停止Stop按钮关闭实验。
QUAIX1SERI N N D^'ATE • E DUC ATEQNET Mechatronic SensorsPressure TteiCd I Kt D-sta C-Hlibrtrbfl SensorCaliDTated QutauiBib 帕 I：亦 coeffiuetvlfc：Slops' (kPaATi¥ = £lape-K +■ 'DfHet whNe.X is- ihp E-Amor output (Ml ¥ is pressure (kPa]QdM- Ensild a3HMq-l5TQPAimasfiherk Pre-s sure (kRa]i，刃血sig【实验心得】实验一开始不知道表一是怎么填的，慌乱一阵后，仔细看看实验要求 才知道要先知道当地大气压值，立即上网获取了大气压值这样，才 继续做下去这告诉我在实验前要熟读实验要求，知道实验的步骤， 不然就会手忙脚乱，效率大打折扣。