實驗二 擴散硅壓阻式傳感器模塊 d1

1、實驗二實驗二擴散硅壓阻式壓力傳感器實驗?zāi)K擴散硅壓阻式壓力傳感器實驗?zāi)K2.12.1實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模簩嶒?.1.1：了解擴散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理和方法。工作原理：是指利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器。單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出。壓阻式傳感器用于壓力、拉力、壓力差和可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ淖兓钠渌锢砹浚ㄈ缫何?、加速度、重量、?yīng)變、流量、真空度）的測量

2、和控制。轉(zhuǎn)換原理：轉(zhuǎn)換原理：在具有壓阻效應(yīng)的半導(dǎo)體材料上用擴散或離子注入法，，形成4個阻值相等的電阻條。并將它們連接成惠斯通電橋，電橋電源端和輸出端引出，用制造集成電路的方法封裝起來，制成擴散硅壓阻式壓力傳感器。平時敏感芯片沒有外加壓力作用，內(nèi)部電橋處于平衡狀態(tài)，當(dāng)傳感器受壓后芯片電阻發(fā)生變化，電橋?qū)⑹テ胶猓o電橋加一個恒定電壓源，電橋?qū)⑤敵雠c壓力對應(yīng)的電壓信號，這樣傳感器的電阻變化通過電橋轉(zhuǎn)換成壓力信號輸出。壓阻效應(yīng):當(dāng)力作用于硅晶

3、體時，晶體的晶格產(chǎn)生變形使載流子從一個能谷向另一個能谷散射引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動了載流子縱向和橫向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。這種變化隨晶體的取向不同而異，因此硅的壓阻效應(yīng)與晶體的取向有關(guān)。硅的壓阻效應(yīng)不同于金屬應(yīng)變計（見電阻應(yīng)變計），前者電阻隨壓力的變化主要取決于電阻率的變化，后者電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化（應(yīng)變），而且前者的靈敏度比后者大50～100倍。實驗2.1.2：了解利用壓阻式壓力傳感器進行差壓測量

4、的方法。2.22.2實驗設(shè)備和元件：實驗設(shè)備和元件：2.2.1實驗設(shè)備：實驗臺所屬各分離單元和導(dǎo)線若干。2.2.2其他設(shè)備：2號擴散壓阻式壓力傳感器實驗?zāi)K，14號交直流，全橋，測量，差動放大實驗?zāi)K，數(shù)顯單元20V，直流穩(wěn)壓源5V，_12V電源。2.32.3實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容：2.3.12.3.1擴散壓阻式壓力傳感器擴散壓阻式壓力傳感器一般介紹：一般介紹：單晶硅材料在受到外力作用產(chǎn)生極微小應(yīng)變時（一般步于400微應(yīng)變），其內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)

5、的電子能級狀態(tài)會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其電阻率劇烈變化（G因子突變）。用此材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)稱為壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng)。利用壓阻效應(yīng)原理，采用集成工藝技術(shù)經(jīng)過摻雜、擴散，沿單晶硅片上的特點晶向，制成應(yīng)變電阻，構(gòu)成惠斯凳電橋，利用硅材料的彈性力學(xué)特性，在同一切硅材料上進行各向異性微加工，就制成了一個集力敏與力電轉(zhuǎn)溫度影響0.02%℃負載電阻≤750Ω過載能力量程的1~2倍機械保護IP65濕度≤95%RH輸出二線制4~20m

6、ADC關(guān)聯(lián)設(shè)備EXZ231B型安全柵重量1Kg零點溫度系數(shù)小于0.02%℃滿程溫度系數(shù)小于0.02%℃電源電壓24VDC防爆等級iaⅡCT5安裝位置無影響使用方法：傳感器、變送器的選擇選項型提要：1、變送器要測量什么樣的壓力：用戶根據(jù)自己所測壓力的性質(zhì)即先確定系統(tǒng)中要確認測量壓力的最大值，一般而言，需要選擇一個具有比最大值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器。這主要是在許多系統(tǒng)中，尤其是水壓測量和加工處理中，有峰值和持續(xù)不規(guī)則的上下波動

7、，這種瞬間的峰值能破壞壓力傳感器，持續(xù)的高壓力值或稍微超出變送器的標(biāo)定最大值會縮短傳感器的壽命，然而，由于這樣做會精度下降。于是，可以用一個緩沖器來降低壓力毛刺，但這樣會降低傳感器的響應(yīng)速度。所以在選擇變送器時，要充分考慮壓力范圍，精度與其穩(wěn)定性。2、什么樣的壓力介質(zhì)：我們要考慮的是壓力變送器所測量的介質(zhì)黏性液體、泥漿會堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)會不會破壞變送呂中與這些介質(zhì)直接接觸的材料。以上這些因素將決定是否選擇直接的隔離膜及

8、直接與介質(zhì)接觸的材料。一般的壓力變送器的接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)采用的是316不銹鋼如果你的介質(zhì)對316不銹鋼沒有腐蝕性那么基本上所有的壓力變送器都適合你對介質(zhì)壓力的測量.如果你的介質(zhì)對316不銹鋼有腐蝕性，那么我們就要采用化學(xué)密封這樣不但起到可以測量介質(zhì)的壓力也可以有效的阻止介質(zhì)與壓力變送器的接液部分的接觸從而起到保護壓力變送器延長了壓力變送器的壽命.3、變送器需要多大的精度：決定精度的有，非線性，遲滯性，機電商務(wù)網(wǎng)非重復(fù)性，溫度、零點偏置