扩散硅压力传感器(MPX)实验
实验报告移相剖析
实验四移相实验一、实验目的了解移相电路的原理和应用。
二、实验仪器移相器、信号源、示波器（自备）三、实验原理由运算放大器构成的移相器原理图如下图所示：图4-1 移相器原理图通过调节Rw，改变RC充放电时间常数，从而改变信号的相位。
四、实验步骤1．将“信号源”的U S100幅值调节为6V，频率调节电位器逆时针旋到底，将U S100与“移相器”输入端相连接。
2．打开“直流电源”开关，“移相器”的输入端与输出端分别接示波器的两个通道，调整示波器，观察两路波形。
3．调节“移相器”的相位调节电位器，观察两路波形的相位差。
4．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。
五、实验报告根据实验现象，对照移相器原理图分析其工作原理。
（1）当两波形的相位差最大时：（2）当两波形的相位差最小时：六、注意事项实验过程中正弦信号通过移相器后波形局部有失真，这并非仪器故障。
实验五相敏检波实验一、实验目的了解相敏检波电路的原理和应用。
二、实验仪器移相器、相敏检波器、低通滤波器、信号源、示波器（自备）、电压温度频率表三、实验原理开关相敏检波器原理图如图5-1所示，示意图如图5-2所示：图5-1 检波器原理图图5-2 检波器示意图图5-1中Ui为输入信号端，AC为交流参考电压输入端，Uo为检波信号输出端，DC为直流参考电压输入端。
当AC、DC端输入控制电压信号时，通过差动电路的作用使、处于开或关的状态，从而把Ui端输入的正弦信号转换成全波整流信号。
输入端信号与AC参考输入端信号频率相同，相位不同时，检波输出的波形也不相同。
当两者相位相同时，输出为正半周的全波信号，反之，输出为负半周的全波信号。
四、实验步骤1．打开“直流电源”开关，将“信号源”U S1 00输出调节为1kHz，Vp-p＝8V的正弦信号（用示波器检测），然后接到“相敏检波器”输入端Ui。
2．将直流稳压电源的波段开关打到“±4V”处，然后将“U+”“GND1”接“相敏检波器”的“DC”“GND”。
扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验
实验四 扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。
了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。
二、实验仪器压力传感器模块、温度传感器模块、数显单元、直流稳压源+4V 、±、±15V 15V 15V。
三、实验原理在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，，形成4个阻值相等的电阻条。
的电阻条。
并将它们连接成惠斯通电桥，并将它们连接成惠斯通电桥，并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出，电桥电源端和输出端引出，电桥电源端和输出端引出，用制造集成用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。
平时敏感芯片没有外加压力作用，力作用，内部电桥处于平衡状态，内部电桥处于平衡状态，内部电桥处于平衡状态，当传感器受压后芯片电阻发生变化，当传感器受压后芯片电阻发生变化，当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失电桥将失去平衡，去平衡，给电桥加一个恒定电压源，给电桥加一个恒定电压源，给电桥加一个恒定电压源，电桥将输出与压力对应的电压信号，电桥将输出与压力对应的电压信号，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。
四、实验内容与步骤1. 扩散硅压力传感器MP ×10已安装在压力传感器模块上，将气室1、2的活塞退到20ml 处，并按图4-1接好气路系统。
其中P1端为正压力输入、P2端为负压力输入，P ×10有4个引出脚，1脚接地、2脚为 Uo ＋、3脚接+5V 电源、4脚为Uo ﹣；当P1＞P2时，输出为正；当P1＜P2时，输出为负。
时，输出为负。
2. 检查气路系统，分别推进气室1、2的两个活塞，对应的气压计有显示压力值并能保持不动。
并能保持不动。
3. 接入+4V 、±15V 直流稳压电源，模块输出端Uo2接控制台上数显直流电压表，选择20V 档，打开实验台总电源。
传感器实验指导书
使用说明实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。
一、实验仪的传感器配置及布局是：四片金属箔式应变计：位于仪器顶部的实验工作台部分，左边是一副双孔称重传感器，四片金属箔式应变计贴在双孔称重传感器的上下两面，受力工作片分别用符号和表示。
可以分别进行单臂、半桥和全桥的交、直流信号激励实验。
请注意保护双孔悬臂梁上的金属箔式应变计引出线不受损伤。
电容式：由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面积式差动电容，线性范围≥3mm。
电感式（差动变压器）：由初级线圈Li和两个次级线圈L。
绕制而成的空心线圈，圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围>10mm。
电涡流式：多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成的传感器，线性范围>1mm。
压电加速度式：位于悬臂梁自由端部，由PZT-5双压电晶片、铜质量块和压簧组成，装在透明外壳中。
磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.4V/m/s。
热电式（热电偶）：位于仪器顶部的实验工作台部分，左边还有一副平行悬臂梁，上梁表面安装一支K分度标准热电偶，冷端温度为环境温度。
热敏式：平行悬臂梁的上梁表面还装有玻璃珠状的半导体热敏电阻MF-51，负温度系数，25℃时阻值为8~10K。
光电式传感器装于电机侧旁。
为进行温度实验，左边悬臂梁之间装有电加热器一组，加热电源取自15V直流电源，打开加热开关即能加热，加热温度通常高于环境温度30℃左右，达到热平衡的时间随环境温度高低而不同。
需说明的是置于上梁上表面的温度传感器所感受到的温度与在两片悬臂梁之间电加热器处所测得的温度是不同的。
霍尔式：半导体霍尔片置于两个半环形永久磁钢形成的梯度磁场中，线性范围≥3mm 。
MPX 压阻式：摩托罗拉扩散硅压力传感器，差压工作，测压范围0~50KP 。
精度1%。
（CSY10B ）湿敏传感器：高分子湿敏电阻，测量范围：0~99%RH 。
气敏传感器：MQ3型，对酒精气敏感，测量范围10-2000PPm ，灵敏度RO/R ＞5。
气敏酒精传感器实验报告 扩散硅压阻式压力传感器的压力测量
气敏酒精传感器实验报告扩散硅压阻式压力传感器的压力测量传感器课程设计报告题目：扩散硅压阻式压力传感器的差压测量专业班级： BG1003姓名：桑海波时间： 2021.06.17~2021.06.21指导教师：胥飞2021年6月21日摘要本文介绍一种以AT89S52单片机为核心，包括ADC0809类型转换器的扩散硅压阻式压力传感器的差压测量系统。
简要介绍了扩散硅压阻式压力传感器电路的工作原理以及A/D变换电路的工作原理，完成了整个实验对于压力的采样和显示。
与其它类型传感器相比，扩散硅压阻式电阻应变式传感器有以下特点：测量范围广，精度高，输出特性的线性好，工作性能稳定、可靠，能在恶劣的化境条件下工作。
由于扩散硅压阻式压力传感器具有以上优点，所以它在测试技术中获得十分广泛的应用。
关键字：扩散硅压阻式压力传感器，AT89S52单片机，ADC0809，数码管目录1.引言 ........................................................................... . (1)1.1 课题开发的背景和现状 ........................................................................... . (1)1.2 课题开发的目的和意义 ........................................................................... . (1)2.设计方案 ........................................................................... .. (2)2.1设计要求 ........................................................................... .. (2)2.2设计思路 ........................................................................... .. (2)3.硬件设计 ........................................................................... .............. 3 3. 1电路总框图........................................................................ (3)3. 2传感器电路模块 ........................................................................... . (3)3. 3 A/D变换电路模块............................................................................ (4)3. 4八段数码管显示 ........................................................................... . (8)3. 5 AT89S52单片机 ........................................................................... . (9)3. 6硬件实物 ........................................................................... .. (12)4.实验数据采集及仿真 (13)4.1数据采集及显示 ........................................................................... (13)4.2实验数据分析 ........................................................................... . (13)5.程序设计 ........................................................................... (16)5.1编程软件调试 ........................................................................... . (16)5.2软件流程图 ........................................................................... .. (17)5.3程序段 ........................................................................... . (18)6.结果分析 ........................................................................... (19)7.参考文献 ........................................................................... (20)1.引言1.1 课题开发的背景和现状传感器是一种能够感受规定的被测量的信息，并按照一定规律转换成可用输出信号的的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成。
扩散硅压力传感器工作原理
扩散硅压力传感器工作原理
扩散硅压力传感器是一种常用的压力测量装置，它基于硅材料的特性来实现压力的转换和测量。
其工作原理可以概括为以下步骤：
1. 制作硅片：首先使用半导体工艺，将硅材料制成片状。
该硅片通常具有单晶结构，因为单晶硅具有良好的热稳定性和机械性能。
2. 扩散处理：通过将硅片暴露在高温下与其他材料反应，使硅表面形成一个扩散层。
该层通常是由杂质控制的掺杂层，其类型和浓度取决于所需的压力测量范围和灵敏度。
3. 转换结构形成：通过光刻和腐蚀等工艺，在硅片上制造出一个转换结构。
该结构通常由压电效应控制的感应电极和传感腔室组成。
当压力施加在传感腔室上时，硅结构会发生变形，从而改变电极间的距离，导致电容值的变化。
4. 电信号读取：通过连接感应电极，测量电容值的变化。
这可以通过将传感器组装到一个电路板上，并使用适当的电子元器件来完成。
电容值的变化可以转换为电压或电流信号，以供进一步处理和显示。
5. 压力测量：最后，根据已知的硅材料和传感结构的特性，使用相关的校准参数来将电信号转换为压力值。
这可以通过校准实验和曲线拟合来完成，以确保测量的准确性和可靠性。
总之，扩散硅压力传感器通过利用硅材料的压电特性，将施加的压力转化为电信号，从而实现对压力的测量。
它具有小型化、高精度和良好的可靠性等优点，在工业、医疗和汽车等领域被广泛应用。
检测技术_压力传感器霍尔传感器
实验十压阻式压力传感器的压力测量实验一、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方法。
二、全然原理扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。
在压力作用下依据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生非常大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引进测量电路，那么其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。
三、实验器材主机箱、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、引压胶管。
四、实验步骤1、将压力传感器安装在实验模板的支架上，依据图4-1连接管路和电路〔主机箱内的气源局部，压缩泵、贮气箱、流量计已接好〕。
引压胶管一端插进主机箱面板上气源的快速接口中〔注重管子拆卸时请用双指按住气源快速接口边缘往内压，那么可轻松拉出〕，另一端口与压力传感器相连。
压力传感器引线为4芯线：1端接地线，2端为U0＋，3端接＋4V电源，4端为Uo －。
图4-1压阻式压力传感器测压实验安装、接线图2、实验模板上RW2用于调节放大器零位，RW1调节放大器增益。
按图4-1将实验模板的放大器输出V02接到主机箱电压表的Vin插孔，将主机箱中的显示选择开关拨到2V档，合上主机箱电源开关，RW1旋到满度的1／3位置〔即逆时针旋到底再顺时针旋2圈〕，认真调节RW2使主机箱电压表显示为零。
3、合上主机箱上的气源开关，启动压缩泵，逆时针旋转转子流量计下端调压阀的旋钮，如今可瞧到流量计中的滚珠向上浮起悬于玻璃管中，同时瞧瞧气压表和电压表的变化。
4、调节流量计旋钮，使气压表显示某一值，瞧瞧电压表显示的数值。
5、认真地逐步调节流量计旋钮，使压力在2～18KPa之间变化，每上升1KPa气压分不读取电压表读数，将数值列于表4-1。
6、画出实验曲曲折折线计算本系统的灵敏度和非线性误差。
实验完毕，关闭电源。
五、考虑题假如本实验装置要成为一个压力计，那么必须对电路进行标定。
方法采纳逼近法：输进4KPa气压，调节Rw2〔低限调节〕，使电压表显示0.25V 〔有意偏小〕，输进16KPa气压，调节Rw1〔高限调节〕，使电压表显示〔有意偏小〕；再调气压为4KPa，调节Rw2〔低限调节〕，使电压表显示0.3V〔有意偏小〕，调气压为16KPa，调节Rw1〔高限调节〕使电压表显示〔有意偏小〕；那个过程反复调节，直到逼近自己的要求〔4KPa～，16KPa～〕，满足足够的精度即可。
实验一扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验
实验一扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验实验目的：1. 熟悉扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和特性。
2. 了解扩散硅压阻式压力传感器的使用方法和注意事项。
3. 利用扩散硅压阻式压力传感器进行压力测量实验。
实验器材：1. 扩散硅压阻式压力传感器2. 数字万用表3. 压力泵4. 接线板、导线等实验原理：扩散硅压阻式压力传感器是利用扩散硅作为敏感元件的压力传感器。
当扩散硅受到外界压力作用时，会产生微小的形变，从而改变扩散硅的电阻值。
通过电路对电阻值的变化进行放大和处理，最终转换成电压信号作为输出，实现压力的测量。
实验步骤：1. 将扩散硅压阻式压力传感器连接到接线板上，注意仔细阅读连接图并正确连接。
2. 将数字万用表连上扩散硅压阻式压力传感器的输出端口，选择电压测量档位，并将数显切换为直流电压。
3. 将压力泵连接到扩散硅压阻式压力传感器的压力输入端口，打开压力泵。
4. 按照设定步骤开始进行实验，观察和记录压力泵的压力输出值以及扩散硅压阻式压力传感器的电压输出值。
5. 在测量结束后，关闭压力泵，并将扩散硅压阻式压力传感器从电路中拆开。
实验结果分析：通过扩散硅压阻式压力传感器测量实验，我们能够得出被测压力值和输出电压值之间的关系。
由于具有较好的灵敏度和稳定性，扩散硅压阻式压力传感器被广泛应用于压力测量领域，如航空、采矿、化工、医疗等领域。
注意事项：1. 在进行实验前，必须确认设备和电路是否连接正确，避免短路或其他故障发生。
2. 在使用压力泵时，应注意安全防范措施，避免压力泵爆炸等危险事件发生。
3. 在电路连接和处理信号时，应注意干扰和噪声的影响，保证测量精度的准确性。
4. 在实验过程中，如有异常情况发生应及时停止实验，并排除故障，确保实验结果可靠有效。
实验二扩散硅压阻式传感器模块d1
实验二扩散硅压阻式压力传感器实验模块2.1实验目的：实验 2.1.1：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。
工作原理：是指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。
转换原理：在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，，形成4个阻值相等的电阻条。
并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出，用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。
平时敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡，给电桥加一个恒定电压源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。
压阻效应:当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。
这种变化随晶体的取向不同而异，因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。
硅的压阻效应不同于金属应变计（见电阻应变计），前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化，后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化（应变），而且前者的灵敏度比后者大50～100倍。
实验 2.1.2：了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。
2.2实验设备和元件：2.2.1 实验设备：实验台所属各分离单元和导线若干。
2.2.2 其他设备：2号扩散压阻式压力传感器实验模块，14号交直流，全桥，测量，差动放大实验模块，数显单元20V，直流稳压源+5V，+_12V电源。
2.3实验内容：2.3.1扩散压阻式压力传感器一般介绍：单晶硅材料在受到外力作用产生极微小应变时（一般步于400微应变），其内部原子结构的电子能级状态会发生变化，从而导致其电阻率剧烈变化（G因子突变）。
扩散硅压阻式压力传感器实验报告
扩散硅压阻式压力传感器实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过对扩散硅压阻式压力传感器的研究，掌握其工作原理、特点和应用范围，并通过实验验证其性能指标。
二、实验原理1. 扩散硅压阻式压力传感器的工作原理扩散硅压阻式压力传感器是利用硅材料在外加电场下产生变形的特性来测量被测物体所受压力大小的一种传感器。
当被测物体施加一定大小的压力时，它们会在传感器表面产生微小变形，这种变形会影响到硅片上薄膜电阻值的大小，从而使得输出电信号发生变化。
2. 扩散硅压阻式压力传感器的特点（1）精度高：由于扩散硅压阻式压力传感器采用了先进制造技术和精密校准方法，因此其精度非常高。
（2）灵敏度高：由于硅材料具有较好的弹性和刚度，因此扩散硅压阻式压力传感器对被测物体所受小范围内的压力变化非常敏感。
（3）稳定性好：扩散硅压阻式压力传感器采用了先进的温度补偿技术，因此其在不同温度下的测量结果非常稳定。
3. 扩散硅压阻式压力传感器的应用范围扩散硅压阻式压力传感器广泛应用于汽车、航空航天、机械制造、医疗仪器等领域。
例如，在汽车制造中，扩散硅压阻式压力传感器可以用于测量发动机油路和燃油路的油压；在医疗仪器中，扩散硅压阻式压力传感器可以用于测量人体血液和气体等生物参数。
三、实验步骤1. 准备工作（1）检查实验设备是否完好无损，并按照实验要求进行连接；（2）检查被测物体是否符合实验要求，并将其放置在实验台上。
2. 连接电路将扩散硅压阻式压力传感器与电源和示波器连接起来。
其中，电源可以为恒流源或者恒压源，示波器用于观察输出电信号。
3. 施加压力将被测物体放置在扩散硅压阻式压力传感器上，并施加一定大小的压力。
此时，传感器会产生微小变形，导致输出电信号发生变化。
4. 观察实验结果通过示波器观察输出电信号的变化情况，并记录下实验结果。
根据实验结果，可以计算出被测物体所受的压力大小。
四、实验结果分析本次实验中我们使用了扩散硅压阻式压力传感器来测量被测物体所受的压力大小。
《传感器与检测技术》半导体扩散硅压式阻式压力传感器实验报告
《传感器与检测技术》半导体扩散硅压式阻式压力传感器实验报告课程名称：传感器与检测技术实验类型：验证型实验项目名称：半导体扩散硅压式阻式压力传感器实验一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和工作情况。
二、基本原理：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。
四、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。
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。
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.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 5-1：五.注意事项1、如在实验中压力不稳定，应检查加压气体回路是否有漏气现象。
气囊上单向调节阀的锁紧螺丝是否拧紧。
2、如读数误差较大，应检查气管是否有折压现象，造成传感器的供气压力不均匀。
扩散硅压力传感器 压阻效应原理
扩散硅压力传感器压阻效应原理一、概述扩散硅压力传感器是一种常用的压力传感器，利用压阻效应来测量被测介质的压力。
它通过硅晶圆的扩散过程来形成感应区结构，实现对压力的测量。
本文将详细介绍扩散硅压力传感器的原理、工作过程及其应用领域。
二、扩散硅压力传感器的原理1. 压阻效应压阻效应，即电阻随着外界压力的变化而产生相应的变化。
在扩散硅压力传感器中，利用硅的特性，通过改变其电阻来实现对压力的测量。
当硅受到外界压力作用时，硅晶体结构变形，导致电阻发生变化。
2. 硅晶体结构硅晶体是一个具有晶体结构的材料，其晶格结构规则有助于实现对压力的测量。
硅晶体具有一个晶格常数，当受到外力作用时，晶格常数会发生变化，从而导致电阻发生变化。
三、扩散硅压力传感器的工作过程1.制备硅衬底：将硅材料制备成平整的硅衬底。
2.制备扩散层：在硅衬底上涂敷扩散层材料，保持一定的温度和时间，使扩散层与硅衬底发生化学反应，形成感应区。
3.电极连接：在感应区的两侧分别连接金属电极，形成电路。
4.封装封装扩散硅片：将扩散硅片封装在外壳中，以提供保护和稳定的环境。
5.通电测量：当外界压力作用于扩散硅片时，电阻发生变化，通过电路测量电阻变化，即可得到压力值。
四、扩散硅压力传感器的应用领域•工业控制领域：扩散硅压力传感器广泛应用于自动化生产中的压力测量，如汽车制造、机械制造、石油化工等领域。
•医疗领域：扩散硅压力传感器可用于医疗设备中，如呼吸机、血压计等，用于测量患者的生理参数。
•环境监测领域：扩散硅压力传感器可应用于大气压力、液位、水位等的测量，用于环境监测和天气预报等领域。
五、使用扩散硅压力传感器需要注意的问题1.温度影响：扩散硅压力传感器的工作需要考虑温度的影响，温度变化会导致电阻变化，需要进行温度补偿。
2.脆弱性：扩散硅压力传感器的感应区较为脆弱，需要进行适当的防护或结构设计，以避免损坏。
六、总结扩散硅压力传感器利用压阻效应原理，通过感应区的电阻变化来测量压力。
气敏酒精传感器实验报告 扩散硅压阻式压力传感器的压力测量.docx
气敏酒精传感器实验报告扩散硅压阻式压力传感器的压力测量传感器课程设计报告题目：扩散硅压阻式压力传感器的差压测量专业班级： BG1003姓名：桑海波时间： 2013.06.17~2013.06.21指导教师：胥飞2013年6月21日摘要本文介绍一种以AT89S52单片机为核心，包括ADC0809类型转换器的扩散硅压阻式压力传感器的差压测量系统。
简要介绍了扩散硅压阻式压力传感器电路的工作原理以及A/D变换电路的工作原理，完成了整个实验对于压力的采样和显示。
与其它类型传感器相比，扩散硅压阻式电阻应变式传感器有以下特点：测量范围广，精度高，输出特性的线性好，工作性能稳定、可靠，能在恶劣的化境条件下工作。
由于扩散硅压阻式压力传感器具有以上优点，所以它在测试技术中获得十分广泛的应用。
关键字：扩散硅压阻式压力传感器，AT89S52单片机，ADC0809，数码管目录1.引言 ............................................................................ (1)1.1 课题开发的背景和现状 ............................................................................ (1)1.2 课题开发的目的和意义 ............................................................................ (1)2.设计方案 ............................................................................ . (2)2.1设计要求 ............................................................................ . (2)2.2设计思路 ............................................................................ . (2)3.硬件设计 ............................................................................ ............. 3 3. 1电路总框图 ............................................................................ .. (3)3. 2传感器电路模块 ............................................................................ (3)3. 3 A/D变换电路模块............................................................................. .. (4)3. 4八段数码管显示 ............................................................................ (8)3. 5 AT89S52单片机 ............................................................................ (9)3. 6硬件实物 ............................................................................ . (12)4.实验数据采集及仿真 (13)4.1数据采集及显示 ............................................................................ .. (13)4.2实验数据分析 ............................................................................ (13)5.程序设计 ............................................................................ .. (16)5.1编程软件调试 ............................................................................ (16)5.2软件流程图 ............................................................................ . (17)5.3程序段 ............................................................................ (18)6.结果分析 ............................................................................ .. (19)7.参考文献 ............................................................................ .. (20)1.引言1.1 课题开发的背景和现状传感器是一种能够感受规定的被测量的信息，并按照一定规律转换成可用输出信号的的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成。
_应变片单臂电桥性能实验
周康海洋技术1121班学号：201212922132实验一应变片单臂电桥性能实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL ; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= -μεr(1—3)4）2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取（1—5）其灵敏度系数为：K=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
3、贴片式应变片应用在贴片式工艺的传感器上普遍应用金属箔式应变片，贴片式半导体应变片（温漂、稳定性、线性度不好而且易损坏）很少应用。
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半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅），制成扩散型压阻式（压阻效应）传感器。
MEMS和信号调理实现扩散硅压力传感器
MEMS和信号调理实现扩散硅压力传感器
文中介绍通过采用MEMS(micro electro mechanical systems)技术制造的硅压阻力敏元件结合智能集成化信号调理技术设计了适合批量制造的小型化坚固封
装的通用汽车压力传感器。
通过智能调理技术将传感器的零位和满度进行温度
校准实现了宽温度工作范围内的高精度测量，并且适合于批量制造。
引言
美国汽车传感器权威弗莱明在2000 年的汽车电子技术综述就指出了MEMS 技术在汽车传感器领域的美好前景。
设计了基于MEMS 技术和智能化
信号调理的扩散硅压力传感器应对汽车压力系统的压力检测。
1 传感器原理及封装设计
为了将压力信号转化为电信号采用了应变原理，将惠斯顿检测电桥通过MEMS 技术制作在单晶硅片上。
使得单晶硅片成为一个集应力敏感与力电转换
为一体的敏感元件。
如
当硅芯片受到外界的应力作用时，硅应变电桥的桥臂电阻将产生变化，
一般都为惠斯顿电桥检测模式。
如
其输出电压表示为vo=KAR/R(Rl=如=R3=R4，△R1=△R3=△R2=△R4)。
因为电阻的变化直接与应力P 有关，则：
式中：Vo 为输出电压，mV;S 为灵敏度，mV/V/Pa;P 为外力或应力，Pa;VB 为桥压，VOS 为零位输出，mV.
单一的硅片芯片只能作为一个检测单元的一部分无法独立完成信号的转换，所以必须有特定的封装使其具备压力检测的能力。
将PYREX 玻璃环作为
硅芯片的力学固定支撑弹性敏感元件并且使硅芯片与封装绝缘，而PYREX 玻。
传感器实验
实验一 金属箔式应变片——半桥性能实验一、实验目的比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
二、实验仪器双杆式悬臂梁应变传感器、托盘、砝码、数显电压表、5±V 电源、差动放大器、电压放大器、万用表 三、实验原理不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图2-1。
电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为RRE k E U ∆⋅=⋅⋅=220ε （2-1） 式中RR∆为电阻丝电阻相对变化； k 为应变灵敏系数；ll∆=ε为电阻丝长度相对变化； E 为电桥电源电压。
式2-1表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。
图2-1 半桥面板接线图四、实验内容与步骤1．应变传感器已安装在悬臂梁上，可参考图1-1。
2．按图2-1接好“差动放大器”和“电压放大器电路”。
“差动放大器”调零，参考实验一步骤2。
将“差动放大器”的输入端短接并与地相连，“电压放大器”输出端接数显电压表（选择200mV 档），开启直流电源开关。
将“差动放大器”增益电位器与“电压放大器”增益电位器调至最大位置（顺时针最右边），调节调零电位器使电压表显示为0V 。
关闭直流开关电源。
（两个增益调节的位置确定后不能改动）3．按图2-1接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两只应变片接入电桥的邻边。
4．加托盘后电桥调零。
加托盘后调节Rw2使电压表显示为零（采用200mV档）。
5．在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记下实验结果，填入表2-1。
6．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。
五、实验报告根据所得实验数据，计算灵敏度S=ΔU/ΔW和半桥的非线性误差δf2。
六、思考题引起半桥测量时非线性误差的原因是什么？七、注意事项实验所采用的弹性体为双杆式悬臂梁称重传感器，量程较小。
因此，加在传感器上的压力不应过大（称重传感器量程为0.5kg），以免造成应变传感器的损坏！实验二 扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验一、实验目的了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。
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福建江夏学院
《传感器技术》实验报告
姓名班级学号实验日期
课程名称传感器技术指导教师成绩
实验名称：扩散硅压力传感器（MPX）实验
一、实验目地：
1. 掌握扩散硅压阻式传感器的工作原理
2. 了解扩散硅压阻式传感器的电路连接
二、实验原理：
MPX压阻式传感器芯片是用集成工艺技术在硅片上制造出四个呈X型的等值电阻组成的电路，它用激光修正，温度补偿，所以线性好，灵敏度高，重复性好，其工作原理及实验接线如图（22）
（图22）
本实验中所用的压阻式传感器为差压式，无外加压力时电路平衡输出出，受压时则输出与压力大小成正比的电压信号。
三、实验环境：
MPX压力传感器，公共电路模块（三）、气压源、胶管、电压表
四、实验步骤：
1、连接主机与实验模块的电源线及探头连接线，胶管连接气源输出与压力传感器输入口（传感器另一接口感受大气压力）。
2、开启主机电源，调节电桥WD调平衡电位器，使实验模块输出为零，开启气源开
关，逐步加大气压，观察随气压上升模块电压输出的变化情况。
3、待到气压相对稳定后，调节模块增益使输出电压值与气压值成一比例关系，并记录P（p）值与Vmv值。
在坐标上作出V-P曲线，验证传感器的线性度与灵敏度。
注意事项：
如果无法通过WD调零，可以在B和地之间并联一个电阻，用以调整电桥。
气源平时应关闭，以免影响其它电路工作，胶管尽量避免油污，以免造成老化破损。