首页 >>  正文

求压阻式传感器原理以及原理图?

来源:www.zuowenzhai.com    作者:编辑   日期:2024-06-09
压阻式传感器的工作原理

压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的不平衡输出。 用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片,硅片为敏感 材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视,尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。

压阻式压力传感器

固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器,就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻,当硅膜片受压时,膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。硅平膜片上的扩散电阻通常构成桥式测量电路,相对的桥臂电阻是对称布置的,电阻变化时,电桥输出电压与膜片所受压力成对应关系。
图1为一种压阻式压力传感器的结构示意图,硅平膜片在圆形硅杯的底部,其两边有两个压力腔,分别输入被测差压或被测压力与参考压力。髙压腔接被测压力,低压腔与大气连通或接参考压力。膜片上的两对电阻中,一对位于受压应力区,另一对位于受拉应力区,当压力差使膜片变形,膜片上的两对电阻阻值发变化,使电桥输出相应压力变化的信号。为了补偿温度效应的影响,一般还可在膜片上沿对压力不敏感的晶向生成一个电阻,这个电阻只感受温度变化,可接入桥路作为温度补偿电阻,以提高测量精度。


图1 压阻式压力传感器

压阻式压力传感器的特点:是灵敏度高,频率响应高;测量范围宽,可测低至10Pa的微压到高至60Mpa的高压;精度高,工作可靠,其精度可达±0.2%~0.02%;易于微小型化,目前国内生产出直径φ1.8~2mm的压阻式压力传感器。

压阻式压力传感器是利用晶体的压阻效应制成的传感器。当它受到压力作用时,应变元件的电阻发生变化,从而使输出电压发生变化。一般压阻式压力传感器是在硅膜片上做成四个等值的电阻的应变元件,构成惠斯登电桥。当受到压力作用时,一对桥臂的电阻变大,而另一对桥臂电阻变小,电桥失去平衡,输出一个与压力成正比的电压。由于硅压阻式压力传感器的灵敏系数叱金属应变的灵敏系数大50 100倍,故硅压阻式压力传感器的满量程输出可达几十毫伏至二百多毫伏,有时不需要放大就可直接测量。另外,压阻式压力传感器还有易于微型化、测量范围宽、频率响应好(可测几千赫的脉动压力)和精度高等特点。但在使用过程中,要注意硅压阻式压力传感器对温度很敏感,在具体的应用电路中要采用温度补偿。目前,大多数硅压阻式压力传感器已将温度补充电路做在传感器中,从而使得这类传感器的温度系数小于±0.3%的量程。

  压阻式压力传感器可以由恒压源或恒流源供电。若传感器四个桥臂的电阻相等(均为R),当有压力作用时,两个桥臂随温度的变化量为ART,经推导可以得出以下结论:使用恒压源供电时,电桥的输出受△R/R、电桥电压【,和AR,r的影响,即增加了温度误差。而使用恒流源供电时,电桥输出只受电桥电流J和△尺的影响。所以一般均采用恒流源给传感器供电。

  图4-18是压阻式压力传感器的典型应用电路。该电路由Ai,VDi,VTi和Ri构成恒流源电路对电桥供电,输出1.5 mA的恒定电流。

  为了保证测量电路的精度,在测量电路中设置了由VD3和~组成的温度补偿电路,其原理是利用硅二极管对温度很敏感而作为温度补偿无件。一般二极管的温度系数为-2 mV/℃。调节Wl可获得最佳的温度补偿效果。

  运放A3和A4组成两级差动放大电路,放大倍数约为60,并由W2来调节增益的大小。

  若传感器在零压力时,测量电路的输出不为零,这时要在电路中增加零输出调整电路。如图4-18所示,调节W2的大小,以达到使传感器在零压力时输出为零。

http://wenku.baidu.com/view/53cf222f915f804d2b16c110.html


15319353496压阻式压力传感器的原理
强亮图答:其核心部分是一块沿某晶向(如〈1 0〉)切割的N型的圆形硅膜片(见图2-35(b))。在膜片上利用集成电路工艺方法扩散上四个阻值相等的P型电阻。用导线将其构成平衡电桥。膜片的四周用圆硅环(硅杯)固定,其下部是与被测系统相连的高压腔,上部一般可与大气相通。在被测压力P作用下,膜片产生应力和...

15319353496硅压阻式压力传感器原理图
强亮图答:压阻式压力传感器的基本原理是惠斯顿电桥,输出差分电压。如下图:对于硅压阻式压力传感器来说,由于材料的特性,该电桥上的四个电阻都存在温度系数,并且,压敏系数也存在温度系数,且小于零。所以,必须要温度补偿。该类传感器在恒流供电和恒压供电时,对于灵敏度的温度漂移有很大的差别。

15319353496压阻式传感器
强亮图答:利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后,电阻率发生变化,通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)的测量和控制(见加速度计)。压阻效...

15319353496压力传感器工作原理详解,几分钟带你搞定压力传感器
强亮图答:简而言之,压力传感器将压力转换为一个小的电信号,然后进行传输和显示。因此,这些通常也被称为压力变送器。使用的两个常见信号是 4 到 20 mA信号和 0 到 5 V 信号。压力传感器的工作原理图 大多数 压力传感器使用压电效应 工作。这是当材料响应应力而产生电荷时,这种应力通常是压力,但也可能是...

15319353496压阻式传感器的结构
强亮图答:这种传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内,引出电极引线(图1)。压阻式压力传感器又称为固态压力传感器,它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力,而是直接通过硅膜片感受被测压力的。图1 中硅膜片的一面是与被测压力连通的高压...

15319353496什么是压阻式压力传感器?
强亮图答:以压电效应为工作原理的传感器,是机电转换式和自发电式传感器。它的敏感元件是用压电的材料制作而成的,而当压电材料受到外力作用的时候,它的表面会形成电荷,电荷会通过电荷放大器、测量电路的放大以及变换阻抗以后,就会被转换成为与所受到的外力成正比关系的电量输出。它是用来测量力以及可以转换成为力...

15319353496压阻式传感器的工作原理?
强亮图答:工作原理 压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的不平衡输出。用作压阻式传感器的基片(或称膜片)材料主要为硅片和锗片,...

15319353496压力传感器是怎样完成力和相关参数的转换,工作原理,分类,具体应用...
强亮图答:原理图 4 、蓝宝石压力传感器原理与应用 利用应变电阻式工作原理,采用硅- 蓝宝石作为半导体敏感元件,具有无与伦比的计量特性。蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成,不会发生滞后、疲劳和蠕变现象;蓝宝石比硅要坚固,硬度更高,不怕形变;蓝宝石有着非常好的弹性和绝缘特性(1000 OC 以内),因此,利用...

15319353496固态压阻式传感器的工作原理
强亮图答:固态压阻式传感器的工作原理是基于压阻效应,即当半导体材料受到应力作用时,其电阻率会发生变化。首先,为了理解固态压阻式传感器的工作原理,我们需要了解半导体材料的压阻效应。简单来说,当半导体材料受到外力(例如压力、拉力等)作用时,其晶体结构会发生变化,导致载流子(例如电子或空穴)的迁移率发生改变...

15319353496什么是压阻式传感器?
强亮图答:压阻式传感器就是一种基于电阻值随受力变化的原理进行测量的传感器。它是一种把机械力信号转换成电信号输出的装置,是现代工业自动化控制中使用广泛的一种传感器。压阻式传感器通常由两块导电材料之间嵌入了敏感薄膜的复合材料片构成,当受到外力或应力时,材料片会变形,导致内部敏感薄膜的电阻值发生改变。


(编辑:乐净莲)
联系方式:
关于我们 | 客户服务 | 服务条款 | 联系我们 | 免责声明 | 网站地图
@ 作文摘要网