《单片机微机原理与接口技术》半导体扩散硅压阻式压力传感器、热敏电阻演示、热电偶测温性能试验报告

《单片机微机原理与接口技术》半导体扩散硅压阻式压力传感器、热敏电阻演示、热电偶测温性能试验报告

课程名称：传感器与检测技术实验类型：

实验项目名称：半导体扩散硅压阻式压力传感器实验

一、实验目的和要求（必填）

了解扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和工作情况。

二、实验原理

压阻式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，是的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。一般半导体一般采用N 型单晶硅为传感器的弹性元件，在它的上面直接蒸镀扩散出多个半导体电阻应变薄膜（扩散出P 型或N 型电阻条）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的变化，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的变化。三、需用器件与单元：主、副电源、可调直流稳压电源、差动放大器、电压/频率表、压阻式传感器、压力表及加压配件。

三、主要实验仪器

主、副电源、可调直流稳压电源、差动放大器、电压/频率表、压阻

式传感器、压力表及加压配件。

四、操作方法和实验步骤

1、了解所需单元、部件、传感器的符号及在仪器上的位置。

图5-1 压阻式传感器符号及实验原理示意图

2、按图5-2 将连接，注意接线正确，否则容易损坏元器件，差放接成同相反相均可。

图5-2 压阻式实验接线图

3、按图5-3 接好传感器供压回路，传感器具有两个气咀，上面的是高压咀，下面的是低压咀，当高压咀接入正压力时（相对于低压咀）输出为正电压，反之为负。将引压胶管接到高压咀（或低压咀），将加压皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝拧紧，使压力表示数指示为0Kpa。

图7-3 供压回路安装示意图

4、开启主、副电源，可调直流稳压电源选择±4V 档，电压/频率表量程切换开关置2V 档，调节差放调零旋钮，使电压/频率表示数为零，记下此时电压/频率表读数。

轻按加压皮囊，注意不要用力太大，每隔5Kpa 记录电压/频率表读数并填入下表5-1：

5、根据所得的结果计算系统灵敏度S=ΔV/ΔP 关系曲线，找出线性区域。

6、当作为压力计使用时，请进行标定。标定方法：拧松皮囊上的锁紧螺丝，调差放调零旋钮使电压表的读数为零，拧紧锁紧螺丝，手压皮囊使压力达到所需的最大值40Kpa，调差动放大器的增益使电压表的指示与压力值的读数一致，这样重复操作，零位、增益调试几次直到精确为止。

7、实验完毕，关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。

五、实验数据的记录和分析

课程名称：传感器与检测技术实验类型：实验项目名称：热敏电阻演示实验

一、实验目的和要求（必填）

了解NTC 热敏电阻现象。

二、实验原理

热敏电阻分成两类：PTC 热敏电阻（正温度系数）与NTC 热敏电阻（负温度系数）。一般NTC 热敏电阻测量范围较宽，主要用于温度测量；而PTC 突变型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于恒温加热控制或温度开关，有些功率PTC 也作为发热元件用。PTC 缓变型热敏电阻可用于温度补偿或作温度测量。

一般的NTC 热敏电阻测温范围为：-50ºC — +300ºC。热敏电阻具有体积小、重量轻、热惯性小、工作寿命长、价格便宜，并且本身阻值大，不需要考虑引线长度带来的误差，适用于远距离传输等优点。但热敏电阻也有：非线性大、稳定性差、有老化现象、误差较大、一致性差等缺点。一般只适于低精度的温度测量。

三、主要实验仪器

加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、+15V 不可调直流稳压电

源、电压/频率表、主、副电源、液晶温度表。

四、操作方法和实验步骤

1、了解热敏电阻在实验仪的所在位置及符号，它是一个蓝色

或棕色元件，封装在双平行梁上片梁的表面。

2、将电压/频率表量程切换开关置2V 档，可调直流稳压电源

调至±2V 档，根据图8-1 接线，检测无误后开启主、副电源，调整W1

电位器，使电压/频率表显示为100mV 左右，记录为室温时的V1。

图8-1 热敏电阻实验原理示意图

3、将+15V 电源接入加热器上端，下端接地，打开加热器开关，

打开液晶温度表观察温度变化，观察电压表的读数变化，电压表的输

入电压：

W IL

V i V S

R T (W IH W IL)

4、由此可见，当温度升高时，R t 阻值减小，V1升

高。

5、实验完毕，关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。

五、实验数据的记录和分析

课程名称：传感器与检测技术实验类型：

实验项目名称：热电偶测温性能试验

一、实验目的

了解热电偶测量温度的性能与应用范围。

二、实验原理

热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热

0ºC热25ºC热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热

K热热热-热热热热热热热E热热热-热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热

0热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热

热热热热热热热热热热热热热热热热热热 0热热热热热热热热热热热热热

热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热热

E(t,to)=E(t,to′）+E（to′，to）

式中：E(t，to）是热电偶测量端温度为t，参考端温度to=0热时的

热电动势值；

E（t，to′）是热电偶测量温度t，参考端温度为to′不等于0热的热电动势；

E（to′，to）是热电偶测量端温度为to′，参考端温度为to=0热的热电动势。

三、主要实验仪器

K 型、E 型热电偶、温度测量控制仪、温度源、差动放大器、电压表、直流稳压电源+15V。