硅压阻式充油芯体(扩散硅传感器)
扩散硅的传感器原理
扩散硅的传感器原理
硅传感器原理是基于硅的半导体特性。
硅是一种具有稳定性和可控性的半导体材料，其电导率会受到浓度、温度、压力等的影响。
基于这些特性，硅传感器可以将外部环境参数转化为电信号进行测量和监测。
硅传感器通常由硅芯片、电极、电路等组成。
其中，硅芯片是传感器的核心部分，由单晶硅或多晶硅制成。
硅芯片上通常有正、负电极，形成一个电场。
当外部环境参数发生变化时，如浓度、压力的变化，硅芯片会受到外部作用力，进而改变其电荷分布，从而改变电场强度。
当硅芯片受到外部作用力时，电场强度的变化会引起硅芯片内部电子的迁移，导致电阻率发生变化。
通过测量电阻率的变化，就可以得知外部环境参数的变化。
此外，硅芯片上的电路可以将电阻率的变化转化为电压或电流信号，方便进行测量和分析。
使用硅传感器可以测量多种参数，如温度、压力、湿度、气体浓度等。
其中，温度传感器是应用最广泛的硅传感器之一。
温度传感器利用硅材料的电阻率随温度变化的特性，将温度转化为电阻值，并进一步转化为电压或电流信号，实现对温度的测量。
总结来说，硅传感器利用硅的半导体特性，将外部环境参数转化为电信号进行测量和监测。
其原理是基于硅芯片的电阻率随参数变化的特性，通过测量电阻率的变化来得知外部环境参数
的变化。
不同类型的硅传感器可测量不同的参数，如温度、压力、湿度等。
扩散硅压阻式压力传感器应用场景和指标
扩散硅压阻式压力传感器应用场景和指标下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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扩散硅压力传感器(MPX)实验
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。
硅压阻式充油芯体(扩散硅传感器)
一、硅压阻式充油芯体（扩散硅传感器）一般介绍：硅单晶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）。
用此材料制成的电阻也就出现极大变化，这种物理效应称为压阻效应。
利用压阻效应原理，采用集成工艺技术经过掺杂、扩散，沿单晶硅片上的特点晶向，制成应变电阻，构成惠斯凳电桥，利用硅材料的弹性力学特性，在同一切硅材料上进行各向异性微加工，就制成了一个集力敏与力电转换检测于一体的扩散硅传感器。
给传感器匹配一放大电路及相关部件，使之输出一个标准信号，就组成了一台完整的变送器。
硅压阻式充油芯体（扩散硅传感器）技术特点：1、灵敏度高扩散硅敏感电阻的灵敏因子比金属应变片高50~80倍，它的满量程信号输出在80-100mv左右。
对接口电路适配性好，应用成本相应较低。
由于它输入激励电压低，输出信号大，且无机械动件损耗，因而分辨率极高。
2、精度高扩散硅压力传感器的感受、敏感转换和检测三位一体，无机械动件连接转换环节，所以重复性和迟滞误差很小。
由于硅材料的刚性好，形变小，因而传感器的线性也非常好。
因此综合表态精度很高。
3、可靠性高扩散硅敏感膜片的弹性形变量在微应变数量级，膜片最大位移量在来微米数量级，且无机械磨损，无疲劳，无老化。
平均无故障时间长，性能稳定，可靠性高。
4、频响高由于敏感膜片硅材料的本身固有频率高，一般在50KC。
制造过程采用了集成工艺，膜片的有效面积可以很小，配以刚性结构前置安装特殊设计，使传感器频率响应很高，使用带宽可达零频至100千赫兹。
5、温度性能好随着集成工艺技术进步，扩散硅敏感膜的四个电阻一致性得到进一步提高，原始的手工补偿已被激光调阻、计算机自动修整技术所替代，传感器的零位和灵敏度温度系数已达10-5/℃数量级，工作温度也大幅度提高。
6、抗电击穿性能好由于采用了特殊材料和装配工艺，扩散硅传感器不但可以做到130℃正常使用，在强磁场、高电压击穿试验中可抗击1500V/AC电压的冲击。
炜盛充油压阻式传感器芯体说明书模板2013.5.22
WSD系列硅压阻式压力芯体使用说明书（型号：WSD）郑州炜盛电子科技有限公司Zhengzhou Winsen Electronic Technology Co., Ltd版权声明本手册版权属郑州炜盛电子科技有限公司所有，未经书面许可，本手册任何部分不得复制、翻译、存储于数据库或检索系统内，也不可以电子、翻拍、录音等任何手段及是进行传播。
郑州炜盛电子科技有限公司秉承科技进步的原则，不断致力于产品改进、技术创新的服务理念。
在此，本公司保留任何产品改进而不预先通知的权力。
如果用户不依照本手册说明擅自拆解、更换传感器内部件，由此产生的责任由用户负责。
产品及产品颜色、款式以实物为准。
感谢您使用炜盛科技系列产品，当您准备使用本产品时请务必仔细阅读本说明。
并按照所提供的有关操作步骤进行，使您能充分享受我公司的服务。
请妥善保管本手册，以便在您日后需要时能及时查阅、获得帮助。
2013年5月10日WSD 系列硅压阻式压力芯体说明书产品描述WSD 系列传感器压力芯片采用硅微机械加工制作，无应力设计与制造，芯片集成温度补偿，稳定性较好。
此款产品被广泛应用于压力检测相关的产品 。
并且具有良好的可重复性和长时间的工作稳定性。
传感器特点●工作温度： - 40℃ ~150℃ ●量 程： 0~100 KPa~60MPa ●线 性 度： 0. 2 % ( 典型值) ●芯片集成温度补偿，成本低 主要应用WSD 系列硅压阻式压力传感器芯体被广泛地应用在：液位测量、医疗领域、工业控制、工程控制、压力校准。
技术指标传感器示意图命名规范及订购信息电路原理图。
压力传感器SA-1001-002规格书说明书
Spec.No.规格书编号：S0568Rev.：1.0Page：1/5深圳市信威电子有限公司版次Rev.变更内容Revision History发出日期Issue Date 制作Issue by 复核Checked by批准Approved by 1.0首版Original release2022-4-20黄哲伦/严子光1.产品简介本压力传感器是基于MEMS 技术的硅压阻式传感器，由扩散硅充油芯片和高精度的信号调理芯片组成。
芯体由316L 不锈钢膜片及壳体和硅油密封，产品外壳采用304F 不锈钢材质，该结构使之能够测量所有与316L 和304不锈钢兼容的流体介质。
外界压力作用在充油芯体上，产生的信号经过两次校准（模拟补偿+信号调理芯片处理）后，以I2C 的形式输出。
Each product has been calibrated in plant to ensure the well accuracy in different environment 每个产品都已经在工厂里进行了标定，以确保产品在各种环境中的测量精度Spec.No.规格书编号：S0568Rev.：1.0Page：2/5深圳市信威电子有限公司3.输出接口及管脚定义注：1.产品的内部电路已经在I2C 总线上放置了4.7K 的上拉电阻2.所有管脚与产品的金属外壳之间是绝缘的4.产品外形结构（单位：mm ）5.功能描述5.1.工作模式传感器的默认工作模式为：产品上电后，进入到休眠状态，仅在接收到相应的I2C 命令后才会启动一次压力和温度的测量动作，之后再次自动进入休眠状态，以节省功耗。
5.2.上电启动及休眠唤醒当电源电压小于0.2V 时，传感器处于复位状态，在电源电压以最低10V/ms 的上升速率经过1ms 的延迟后，I2C 接口处于正常状态，可以接受主机命令，在经过2.5ms 的延迟后，传感器可以进行正常的压力和温度测量。
当传感器处于休眠状态时，在接收到主机命令后的0.5ms 时间内从休眠状态进入到工作模式，详细请参Spec.No.规格书编号：S0568Rev.：1.0Page：3/5深圳市信威电子有限公司照上电时序图6.I2C 接口6.1.I2C 接口电气特性在产品内部，I2C 总线的时钟信号线和数据线已经具有4.7k 的上拉电阻6.2.I2C 通讯速率本传感器的I2C 接口可工作于标准模式（100Kbit/s ）、快速模式(400Kbit/s)、和高速模式(3.4Mbit/s)。
扩散硅压力传感器 充油扩散硅传感器 压力传感器
美国SSI-P41型充油扩散硅压力传感器芯体
产品概述
是将充油扩散硅压力传感器芯体，通过激光焊接方式，装入特定螺纹的压力接口中组成。
所有产品经严格测试和筛选，利用MAX1452专用芯片进行温度补偿和非线性校正，典型精度为0.25%，最高精度优于0.1%，并保证在－25到80度工作温区（最大可在－40到105度），全温区测量精度在1%以内，5V供电，输出0.5－2.5V电压信号，适用于各种不同压力测量产品的组装和生产。
有配套信号转换板输出可以是国际标准信号4-20MA
产品特点
·测量范围：0~100kPa…35MPa
·隔离式结构，适用于多种流体介质
·高精度，最高优于0.1%
·具有表压、绝压和密封参考压形式
·5V供电
·通过程序及专用芯片补偿零位和温度漂移
·标准及特制螺纹压力接口可供选择
·良好的互换性
·无需专用运放芯片，只需低成本的VI转换电路即可完成信号变送处理
·激光焊接传感器芯体，避免密封圈老化引起的压力泄露
·输出电压信号，可直接接入二次仪表及单片机进行信号处理
·产品性价比极高，大幅降低生产商成本压力
产品用途
航天航空、石油化工、水电行业、冶金制造、医药卫生、食品加工、空调、制冷设备、城市供水及污水处理等领域的过程控制、压力测量、仪器仪表制造等。
产品性能
技术参数。
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）。
扩散硅压力传感器工作原理
扩散硅压力传感器工作原理
硅压力传感器是一种基于硅材料的传感器，用于测量压力。
其工作原理基于压力对硅芯片的变形产生的电阻变化。
硅压力传感器的核心部件是一个薄膜型硅压阻元件，通常由硅晶圆加工而成。
该元件由两层硅薄膜组成，上层为引压膜，下层为探测膜。
当外界施加压力作用在传感器上时，引压膜和探测膜之间的硅材料会产生一定程度的变形。
这种变形会改变硅材料的电阻特性，从而使得传感器的输出信号发生变化。
硅压力传感器通常采用电桥测量电路将这个电阻变化转化为电压输出。
通过对电桥进行精确的电压测量，就可以实现对外界压力的准确测量。
硅压力传感器的灵敏度和稳定性主要取决于硅材料的特性以及传感器的制造工艺。
传感器内部通常还会加入温度补偿电路，以消除温度对测量结果的影响。
另外，传感器还需要进行标定和校准，以确保其测量结果的准确性和可靠性。
总结来说，硅压力传感器通过测量硅芯片在压力作用下的变形，利用电桥测量电路将其转化为电压输出，实现对压力的测量。
它具有高灵敏度、稳定性好等特点，广泛应用于工业控制、汽车、医疗设备等领域。
扩散硅充油压力芯体
扩散硅充油压力芯体
扩散硅充油压力芯体是一种常用的工业装置，用于测量液体或气体的压力。
它的设计原理是利用硅片的扩散硅传感器来实现压力的测量，并通过充油方式来提高其灵敏度和稳定性。
扩散硅充油压力芯体的工作原理是基于硅片的压阻效应。
当外界的压力作用于硅片上时，硅片会发生微小的形变，导致电阻值的变化。
通过将硅片与充满油的空腔连接起来，外界的压力可以通过液体传递到硅片上，从而实现对压力的测量。
与传统的压力传感器相比，扩散硅充油压力芯体具有更高的精度和更宽的测量范围。
这是因为充油方式可以提供更好的机械隔离和温度补偿效果，使得测量结果更加准确可靠。
在实际应用中，扩散硅充油压力芯体广泛应用于工业自动化、航空航天、石油化工等领域。
它可以测量各种介质的压力，包括液体、气体等，且能够适应复杂的工作环境和恶劣的工作条件。
扩散硅充油压力芯体的优点不仅在于其高精度和宽测量范围，还在于其结构简单、体积小巧、重量轻等特点。
这使得它可以方便地安装在各种设备和系统中，满足不同应用的需求。
然而，扩散硅充油压力芯体也存在一些局限性。
首先，由于液体的充油方式需要一定的操作技巧，如果操作不当可能会导致充油不完全或充油不均匀，从而影响测量的准确性。
其次，由于充油方式需
要使用液体，因此在测量腔体中存在一定的泄漏风险，特别是在高温或高压工作条件下。
总的来说，扩散硅充油压力芯体是一种重要的压力测量装置，具有广泛的应用前景。
通过合理的设计和使用，可以充分发挥其高精度和稳定性的优势，为工业生产和科学研究提供可靠的压力测量解决方案。
《传感器原理及应用》扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验报告
《传感器原理及应用》扩散硅压阻式压力传感器的压力测
量实验报告
1.实验功能要求
了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。
2.实验所用传感器原理
压阻压力传感器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。
它又称为扩散硅压阻压力传感器，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。
3.实验电路
4.实验过程
1.按图10-2接好“差动放大器”与“电压放大器”，“电压放大器”输出端接数显直流电压表，选择20V档，打开直流开关电源。
2.调节“差动放大器”与“电压放大器”的增益调节电位器到适当位置并保持不动，用导线将“差动放大器”的输入端短接，然后调节调零电位器使直流电压表20V档显示为零。
3.取下短路导线，并按图10-2连接“压力传感器”与“分压器”。
4.气室的活塞退回到刻度“17”的小孔后，使气室的压力相对大气压均为0，气压计指在“零”刻度处，将“压力传感器”的输出接到差动放大器的输入端，调节Rw1使直流电压表20V档显示为零。
5.增大输入压力到0.01MPa，每隔0.005Mpa记下“电压放大器”输出的电压值U。
直到压强达到0.095Mpa；填入表。
5.实验结果
绘制P1-Uo2曲线：
y=p1*x+p2
P1=110.3
P2=0.87657
由图读出m=0.392
故灵敏度S=△U/ΔP =P1=110.3v/kp
非线性误差δf=(0.392/11.4)X100%=3.5%。
实验2 扩散硅压阻式压力传感器实验模块
实验2 扩散硅压阻式压力传感器实验模块实验二扩散硅压阻式压力传感器实验模块（一）扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验 2.1实验目的：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。
2.2实验设备和元件：2.2.1实验设备：2号扩散硅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、-12V电源。
扩散硅压阻式传感器底压咀GNDVO+1234P2接实验台VSVO-P1高压咀VS接+4V OR5MAVO+322GND4VO-1接测量放大器输入端0-0.1MPa0-0.1MPa扩散硅压阻式传感器实验模块+12VGND-12V14交流、全桥、测量、差动、放大实验模块直流电桥ARXCR16 1KR14 1KR15 1KBDW110K平衡调节CR11KW210KW5W310KW410K10KW610KLM324IC1IC30-20VIC310KA10KBDIC2交流电桥图2-22.3实验内容：2.3.1、按图2-2把2号扩散硅压阻式压力传感器实验模块VS端连接+5V电压，GND端连电源地GND。
V0+、VO-输出连到14号模块一起输入端的VIN+、VIN-，具体连线见图2-2，连通电源。
2.3.2、将2号扩散硅压阻式压力传感器实验模块的P1、P2加压旋钮旋出，使压力表均指示为0。
2.3.3、放大器输出VO2和GND分别接到电源模块数显表的V、GND孔。
将显示表选择开关拨到20V档，调节W5、W6使数显表显示为零（若调不到零请旋W3、W4改变放大倍数）。
2.3.4、旋动P1旋钮加压，记下输出电压值，反之松开P1使压力表为0，旋动P2旋钮加压，记下输出电压值。
2.4实验结果与讨论33P（Kpa） 10 V O2(V)P1 V O2(V)P20.68 -0.70 20 0.97 -0.98 30 1.32 -1.36 40 1.80 -1.68 50 1.96 -1.97 60 2.39 -2.33 70 2.65 -2.60 80 2.91 -2.90 90 - - 100 - - （二）扩散硅压阻式压力传感器的差压测量实验 2.1实验目的：2.1.1、了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。
PC10 硅压阻式压力芯体说明书
PC10硅压阻式压力芯体特点■恒流、恒压激励可选■高可靠进口压力芯片■宽温度补偿■能做归一输出■补偿板灌胶防潮保护■Φ19mm 标准OEM ■■18个月质保期用途及行业■过程控制系统■压力校准仪器■制冷设备和HVAC 控制■液压系统及阀门■液位测量■生物医疗仪器■航舶和航海■飞机和航空电子系统■武器装备产品概述PC10型硅压阻式压力芯体是制造压力传感器及压力变送器的核心部件，作为一种高性能的压力敏感元件，可以很方便地进行放大处理，装配成标准信号输出的变送器。
PC10芯体是将扩散硅压力敏感芯片封装到316L 不锈钢外壳中，外加压力通过不锈钢膜片、内部密封的硅油传递到敏感芯片上，敏感芯片不直接接触被测介质，形成压力测量的全固态结构，因此该产品可以应用于各种场合，包括恶劣的腐蚀性介质环境。
PC10芯体采用O 型圈进行压力密封,便于安装。
公司还可以根据用户的需要，承接特殊定制，如全焊接结构、宽温度补偿、高可靠、抗强冲击及抗振动的压力传感器，尤其是为国防武器装备配套。
等效电路⑴4线引出⑵5线引出注意：1切勿用硬物碰触膜片，会导致隔离膜片损坏。
2安装前请仔细阅读产品使用说明书，并核对产品的相关信息。
3严格按照接线方式接线，否则会导致产品损坏和其他潜在故障。
4错误的使用，会导致危险和人身伤害。
注意：1文件不要误用。
2本选型中的信息仅供参考，不可用此文件作为产品安装指导。
3在产品说明书上提供了完整的安装、操作和维护资料。
4错误的使用，会导致危险和人身伤害。
电气性能指标量程范围-100kPa～0～10kPa…100MPa 压力类型表压、绝压、密封压激励恒流推荐1.5mA；恒压推荐10V输入阻抗恒流：2kΩ～5kΩ恒压：3kΩ～18kΩ电气连接镀金柯伐管脚或硅胶软导线补偿温度恒流：0℃～60℃（≤35kPa），-10℃～70℃（其余量程）；恒压：-10℃～70℃工作温度-40℃～125℃储存温度-40℃～125℃绝缘电阻≥200MΩ/250VDC响应时间≤1ms（上升到90%FS）测量介质所有与316L兼容的液体和气体机械振动20g（20～5000HZ）冲击100g（10ms）使用寿命10×106(cycles)结构性能指标膜片材质316L壳体材质316L灌注液体硅油密封圈丁氰或氟橡胶基本参数指标项目条件最小典型最大单位备注非线性-0.3±0.20.3%FS注⑴迟滞-0.05±0.030.05%FS重复性-0.05±0.030.05%FS零点输出-2±12mV满量程输出1.5mA，≤35kPa1.5mA，其余量程10V，≤35kPa10V，其余量程4060608090100150120mV零点温漂10kPa其余量程-2-1.5±1.5±0.7521.5%FS注⑵灵敏度温漂-1.5±0.75 1.5%FS注⑵热迟滞-0.075±0.050.075%FS注⑶长期稳定性-0.3±0.20.3%FS/年⑴根据BFSL最小二乘法计算。
《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。
扩散硅压力传感器原理介绍
扩散硅压力传感器原理介绍一、扩散硅压力传感器原理扩散硅压力传感器是以单晶硅为基体，采用先进的离子注入工艺和微机械加工工艺，制成了具有惠斯顿电桥和精密力学结构的硅敏感元件。
被测压力通过压力接口作用在硅敏感元件上，实现了所加压力与输出信号的线性转换，经激光修调的厚膜电阻网络补偿了敏感元件的温度性能。
二、扩散硅压力传感器概述扩散硅压力传感器采用带不锈钢隔离膜的扩散硅压阻式压力传感器作为信号测量元件，信号处理电路位于不锈钢壳体内，传感器信号经过专业信号调理电路转换成标准4-20mA电流或RS485信号输出。
扩散硅压力传感器DATA-52系列经过了长期老化及稳定性考核等工艺，性能稳定可靠。
扩散硅压力传感器广泛地应用于石油、化工、冶金、电力等工业过程现场测量和控制。
扩散硅压力传感器DATA-52系列三、技术特点：◆标准螺纹引压测量方式。
◆全不锈钢结构，防护等级IP68。
◆测量精度高达0.1级。
◆RS485、4~20mA 输出可选。
◆聚氨酯专业电缆，耐高温、耐腐蚀。
四、性能指标：测量介质：液体或气体（对不锈钢壳体无腐蚀）量程：0-1MPa精度等级：0.1%FS、0.5%FS（可选）稳定性能：±0.05%FS/年；±0.1%FS/年输出信号：RS485、4~20mA（可选）过载能力：150%FS零点温度系数：±0.01%FS/℃满度温度系数：±0.02%FS/℃防护等级：IP68环境温度：-10℃～80℃存储温度：-40℃～85℃供电电源：9V～36V DC；结构材料：外壳：不锈钢1Cr18Ni9Ti密封圈：氟橡胶膜片：不锈钢316L电缆：φ7.2mm 聚氨酯专用电缆五、电气连接：红色蓝色黄色白色电源+电源-RS485(A)输出RS485(B)输出蓝色红色电源+4~20mA 输出RS485输出接线图（四线制）4~20mA 输出接线图（两线制）气压传感器DATA-52系列气压传感器DATA-52系列六、外形尺寸：单位：mm气压传感器接口螺纹：标准M20×1.5或G1/2。
扩散硅压阻式差压传感器 内部结构
扩散硅压阻式差压传感器是一种常见的压力传感器，其内部结构十分精密，具有很高的灵敏度和稳定性。
下面让我们来深入探讨一下这种传感器内部的构造与工作原理。
1. 膜片结构在扩散硅压阻式差压传感器内部，主要的敏感元件就是薄膜片。
薄膜片的材料通常选用硅材料，因其具有良好的弹性和导电性能。
薄膜片的表面会进行一定的加工，以增强其对压力的敏感性，一般会采用特殊的加工工艺，比如激光蚀刻或者纳米级的化学腐蚀技术等，从而使薄膜片在受压后能够更精确地发生形变。
2. 弹体结构在薄膜片的上下两侧，通常都会固定有一些弹性体，其作用是在外部受到压力作用时，能够保证膜片的稳定性和可靠性。
这些弹体一般由硅胶或者橡胶材料制成，其硬度和弹性常数需要经过精确的计算和调试，以便获得最佳的传感效果。
3. 压力传递结构为了将外部介质的压力准确地传递给薄膜片，扩散硅压阻式差压传感器内部通常会设计一套专门的压力传递结构。
这个结构一般由金属或者硅胶等材料制成，其作用是将外部介质的压力传递给薄膜片，并将其形变转化为电信号输出。
4. 电路结构薄膜片受到外部压力的作用后，其形变会导致内部电阻发生改变，扩散硅压阻式差压传感器内部设计有专门的电路结构，能够准确地测量这种电阻变化，并将其转化为相应的电压信号。
这通常需要借助一些专门的信号调理电路和数字转换器等设备，以确保传感器的输出能够准确地反映外部压力的变化。
扩散硅压阻式差压传感器内部结构包括薄膜片、弹体、压力传递结构和电路结构等部分。
这些部分通过精密的设计和加工，使得传感器能够具有高灵敏度、高稳定性和可靠性，可以广泛应用于工业自动化控制、流体控制系统和气压测量等领域。
而对我个人来说，我认为扩散硅压阻式差压传感器内部结构的精密和复杂性展现了现代科技的高度发展，也体现了工程技术的精湛和创新。
这种传感器的应用不仅提高了各行业的生产效率，还为我们的生活带来了极大的便利。
在文章中我多次提及扩散硅压阻式差压传感器内部结构，以突出这一主题的重要性和深度。
扩散硅压阻式压力传感器介绍
爆破压力 2500 5000 10000 10000 10000
扩散硅压阻式压力传感器技术指标
扩散硅压阻式压力传感器技术指标：
供电：L型典型值为1.5mA，最大值为2mA K型典型值为10V ，最大值为15V
零位输出：典型值0mV，输出范围±2mV 满度输出：典型值100mV，输出范围98mV～102mV 非线性： ±0.1% 迟滞： ±0.015% 重复性：0.01% 响应时间：0.1mS 寿命：最少100万次循环 补偿温度范围：0～82℃
优点：不受大气压的影响，测量准确。 缺点：需要外接导气管，对环境要求较高，另外
真空表压传感器的输出信号为双极性，所以信号处理较复杂。
扩散硅压阻式压力传感器压力类型介绍Ⅱ
• 密封表压 Sealed(S)
密封表压的测量参考点为背压腔里的密封标准 大气压。其测量原理如右图所示：
优点：不需要外接导气管，使用方便。 缺点：当标定地点和使用地点的大气压差别较大时，
会对传感器的输出产生一定的影响。
扩散硅压阻式压力传感器压力类型介绍Ⅲ
• 差压 Differential(D)
差压是测量两个压力的差值，此类传感器有两个 引压腔，通常被称为正压腔（高压腔）和负压腔（低 压腔），当负压腔通大气时，其功能同表压传感器。 其测量原理如右图所示：
优点：可以允许较高的共模压力。 缺点：使用及维护稍复杂。
Atm（标准大气压） = 101.325kPa 1MPa = 1000kPa 1kPa = 1000Pa
1psi = 6.8946kPa ≈ 7kPa 1bar = 100kPa 1mH2O = 9.80665kPa ≈ 10kPa 1in.H2O = 248.22Pa ≈ 250Pa 1mmHg = 133.322Pa 1kg / cm2 = 98.0665kPa ≈ 100kPa
扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验
实验十一 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。
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+5V 、±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，摩托罗拉公司设计出X 形硅压力传感器如下图所示：在单晶硅膜片表面形成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。
扩散硅压力传感器的工作原理：在X 形硅压力传感器的一个方向上加偏置电压形成电流i ，当敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当有剪切力作用时，在垂直电流方向将会产生电场变化i E ⋅∆=ρ，该电场的变化引起电位变化，则在端可得到被与电流垂直方向的两测压力引起的输出电压Uo 。
i d E d U O ⋅∆⋅=⋅=ρ （11-1） 式中d 为元件两端距离。
实验接线图如图11-2所示，MPX10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；P1<P2时，输出为负。
图11-1 扩散硅压力传感器原理图四、实验内容与步骤1．接入+5V 、±15V 直流稳压电源，模块输出端V o2接控制台上数显直流电压表，选择20V 档，打开实验台总电源。
4．调节Rw2到适当位置并保持不动，用导线将差动放大器的输入端Ui 短路，然后调节Rw3使直流电压表200mV 档显示为零，取下短路导线。
5．气室1、2的两个活塞退回到刻度“17”的小孔后，使两个气室的压力相对大气压均为0，气压计指在“零”刻度处，将MPX10的输出接到差动放大器的输入端Ui ，调节Rw1使直流电压表200mv 档显示为零。
6．保持负压力输入P2压力零不变，增大正压力输入P1的压力到0.01MPa ，每隔0.005Mpa 记下模块输出Uo2的电压值。
扩散硅压力芯体构成
扩散硅压力芯体构成
扩散硅压力芯体是一种用于测量压力的传感器，它主要由以下几个部分构成：
1. 硅芯片：硅芯片是扩散硅压力芯体的核心部分，它是通过半导体工艺在硅片上制造的。
硅芯片上通常包含了许多微型的压敏电阻，这些电阻会随着压力的变化而产生变化。
2. 玻璃基板：玻璃基板是硅芯片的支撑和封装材料，它可以保护硅芯片免受外界环境的影响。
3. 金属引线：金属引线用于将硅芯片与外部电路连接起来，它们通常由金丝或铝丝制成。
4. 硅油：硅油是一种惰性液体，它被填充在硅芯片和玻璃基板之间，用于传递压力和保护硅芯片。
5. 封装材料：封装材料用于将扩散硅压力芯体封装成一个独立的模块，它可以保护芯体免受外界环境的影响，并提供机械支撑。
以上是扩散硅压力芯体的主要构成部分，它们共同协作，实现了对压力的精确测量。
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一、硅压阻式充油芯体（扩散硅传感器）一般介绍：
硅单晶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）。
用此材料制成的电阻也就出现极大变化，这种物理效应称为压阻效应。
利用压阻效应原理，采用集成工艺技术经过掺杂、扩散，沿单晶硅片上的特点晶向，制成应变电阻，构成惠斯凳电桥，利用硅材料的弹性力学特性，在同一切硅材料上进行各向异性微加工，就制成了一个集力敏与力电转换检测于一体的扩散硅传感器。
给传感器匹配一放大电路及相关部件，使之输出一个标准信号，就组成了一台完整的变送器。
硅压阻式充油芯体（扩散硅传感器）技术特点：
1、灵敏度高
扩散硅敏感电阻的灵敏因子比金属应变片高50~80倍，它的满量程信号输出在80-100mv左右。
对接口电路适配性好，应用成本相应较低。
由于它输入激励电压低，输出信号大，且无机械动件损耗，因而分辨率极高。
2、精度高
扩散硅压力传感器的感受、敏感转换和检测三位一体，无机械动件连接转换环节，所以重复性和迟滞误差很小。
由于硅材料的刚性好，形变小，因而传感器的线性也非常好。
因此综合表态精度很高。
3、可靠性高
扩散硅敏感膜片的弹性形变量在微应变数量级，膜片最大位移量在来微米数量级，且无机械磨损，无疲劳，无老化。
平均无故障时间长，性能稳定，可靠性高。
4、频响高
由于敏感膜片硅材料的本身固有频率高，一般在50KC。
制造过程采用了集成工艺，膜片的有效面积可以很小，配以刚性结构前置安装特殊设计，使传感器频率响应很高，使用带宽可达零频至100千赫兹。
5、温度性能好随着集成工艺技术进步，扩散硅敏感膜的四个电阻一致性得到进一步提高，原始的手工补偿已被激光调阻、计算机自动修整技术所替代，传感器的零位和灵敏度温度系数已达10-5/℃数量级，工作温度也大幅度提高。
6、抗电击穿性能好由于采用了特殊材料和装配工艺，扩散硅传感器不但可以做到130℃正常使用，在强磁场、高电压击穿试验中可抗击1500V/AC电压的冲击。
7、耐腐蚀性好由于扩散硅材料本身优良的化学防腐性能好，即使传感器受压面不隔离，也能在普通使用中适应各种介质。
硅材料又与硅油有良好的兼容性，使它在采用防腐材料隔离时结构工艺更易于实现。
加之它的低电压、低电流、低功耗、低成本和本质安全防爆的特点，可替代诸多同类型的同功能产品，具有最优良的性能价格比。