压阻式压力传感器的特性测试实验
一、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标定方法。
二、实验内容
掌握压力传感器的压力计设计。
三、实验仪器
传感器检测技术综合实验台、压力传感器实验模块、压力传感器、导线。
四、实验原理
扩散硅压阻式压力传感器的工作机理是半导体应变片的压阻效应，在半导体受到力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化，这种物理现象称之为半导体的压阻效应。一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出多个半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅）组成电桥。在压力（压强）作用下弹性元件产生应力，半导体电阻应变薄膜的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，经电桥转换成电压输出，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。图13-1为压阻式压力传感器压力测量实验原理图。
+
-
放大单元主台体上电压表
+4V 压阻式压力传感器Vo+
VS+
Vo-
Vs-
图13-1 压阻式压力传感器压力测量实验原理
五、实验注意事项
1、严禁将信号源输出对地短接。
2、实验过程中不要带电拔插导线。
3、严禁电源对地短路。
六、实验步骤
1、将引压胶管连接到压力传感器上，其他接线按图13-2进行连接，确认连线无误且打开主台体电源、压力传感器实验模块电源。
电电电电
电电电电电电
Vin
Vin
Vout GND
电电电电电电±15V 电电
D5
C4++E2
C5
D4D6R29S1C1
R12
R13
R17R16
C2
R1
IC1
R14
R3
R5R4
R6
D1IC4
R7R20
R19
R9
C3
RW1
-15V GND
+15V VCC GND Vout-Vout+R8R10
D2
R21电电电电电
D3E1D5R28IC2
IC3
R2
R18RW2
电电电电电电电电
电电电
电
电电
电电
电电电电电电电
R30
R31R21R21
1234567
810K 20K 51K
100K
P1
+5V
电电电电
电电电电电电
Vin
Vin
Vout GND
电电电电电电±15V 电电
D5
C4++E2
C5
D4D6R29S1C1
R12
R13
R17R16
C2
R1
IC1
R14
R3
R5R4
R6
D1IC4
R7R20
R19
R9
C3
RW1
-15V GND
+15V VCC GND Vout-Vout+R8R10
D2
R21电电电电电
D3E1D5R28IC2
IC3
R2
R18RW2
电电电电电电电电
电电电
电
电电
电电
电电电电电电电
R30
R31R21R21
1234567
810K 20K 51K
100K
P1
+5V
图13-2 压阻式压力传感器的特性测试实验接线图
2、打开气源开关，调节流量计的流量并观察压力表，压力上升到4Kpa 左右时，根据计算所选择的第二级电路的反馈电阻值，接好相应的短接帽；再调节调零电位器RW2，使得图13-3中Vx 与计算所得的值相符；再调节增益电位器RW1，使电压表显示为0.4V 左右。
3、再仔细地反复调节流量使压力上升到18KPa 左右时，根据计算，电压表将显示1.8V 左右。
4、重复步骤2和3过程，直到认为已足够精度时调节流量计使压力在4~18KPa 之间，每上升1Kpa 气压分别读取电压表读数，将数值列于表3。
表3 P （Kpa ） V o(p-p)
5、画出实验曲线计算本系统的灵敏度和非线性误差（具体的公式）。
6、实验完毕，关闭所有电源，拆除导线并放置好。
