压力传感器

成

绩压力传感器

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2013年5月31日

摘要

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压电传感器。压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

关键词：压力

Abstract

Pressure sensors are most commonly used in industrial practice of a sensor, but we usually use the pressure transmission

Sensor is mainly made of the piezoelectric effect, such a sensor is also known as piezoelectric sensors.We know that the crystals are anisotropic, non-crystals are isotropic. Some crystal medium, when along A certain direction is deformed by mechanical force, it produced a polarization effect; when removed after mechanical force,Will return to the uncharged state, that is, when under pressure, certain crystals may produce electricity Effect, which is called the polarization effect. Scientists This effect is based on the production of the piezoelectric sensors.Piezoelectric effect is the main working principle of piezoelectric sensors, piezoelectric sensors can not be used for static measurements, becauseAfter the charge after the external force, only the circuit with infinite input impedance when preserved. Real Occasion is not the case, so this can only be decided piezoelectric sensors measure dynamic stress.

Keywords: Pressure

目录

摘要....................................................................................................................... I

第1 章绪论 (1)

1.1 背景 (1)

1.2 应用实例 (1)

第2 章原理分析 (3)

2.1 工作原理 (3)

第3 章实现过程 (5)

3.1 电路图设计 (5)

3.2 电路仿真 (6)

第4 章

心得体会 (8)

第5 章

心得体会 (9)

第 1 章绪论

1.1 背景

压力传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。早在1954年美国C.S.Smith首先确认了半导体压电效应，1955年C.Herring指出：这种压电电阻效应是由于应力的作用，引起导体与价电子带能量状态的变化，以及载流子数量与迁移率变化所产生的一种现象。日本从1970 年开始研究开发，首先应用在血压计上，之后在过程控制领域及轿车发动机控制部分都获得了广泛的应用。最近几年在家用电器、装配机器人等应用领域普遍采用电子压力传感器作为压力控制、压力监控和判断真空吸附的效果。

图1 电子压力传感器模型

1.2 设计目的

图 2 是压力传感器在全自动洗衣机中的应用实例。如图所示，利用气室，将在不同水位情况下水压的变化，作为空气压力的变化检测出来，从而可以在设定的水位上自动停止向洗衣机注水。

图2 压力传感器在全自动洗衣机中的应用

第 2 章原理分析

2.1 工作原理

图 1 为PS 压力传感器的截面结构图，图 2 为其传感器部分的结构。如图所示，在压力传感器半导体硅片上有一层扩散电阻体，如果对这一电阻体施加压力，由于压电电阻效应，其电阻值将发生变化。受到应变的部分，即膜片由于容易感压而变薄，为了减缓来自传感器底座应力的影响，将压力传感器片安装在玻璃基座上。