硅压阻式压力传感器的工作特性
检测技术实验3 扩散硅压阻式压力传感器、电容传感器、直流激励时霍尔传感器和反射式光纤位移传感器测量实验
上海电力学院检测技术实验实验八 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、气室、气压表、分压器、差动放大器、电压放大器、直流电压表 三、实验原理扩散硅压力传感器的工作原理如图8-1，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，在垂直于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，则在与电流方向垂直的两侧得到输出电压Uo 。
i d E d U O ⋅∆⋅=⋅=ρ （8-1） 式中d 为元件两端距离。
实验接线图如图8-2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（P1与P2为传感器的两个气压输入端所产生的压强）。
图8-1 扩散硅压力传感器原理图图8-2 扩散硅压力传感器接线图四、实验内容与步骤1． 按图8-2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8-2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。
6．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。
实验九扩散硅压阻式压力传感器差压测量一、实验目的了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。
二、基本原理压阻式压力传感器的硅膜片受到两个压力P1和P2作用时，由于它们对膜片产生的应力正好相反，因此作用在膜片上是△P=P1-P2，从而可以进行差压测量。
压阻式压力传感器
掩膜版
步骤四：标准淡硼预扩散或离子注入，在经过标准再分布或退火 形成方块电阻率在80-250W可控的压阻，结深1-3微米。
• 恒定表面源扩散：在整个扩散过程中，硅片表面的杂质浓度 始终不变。
• 有限表面源扩散：扩散之前在硅片表面先淀积一层杂质，在 整个扩散过程中以这层杂质作为扩散的杂质源，不再有新源 补充。
1 硅片的清洗处理
2涂胶：涂胶的目的是在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没有缺陷的光刻胶薄膜。
3 前烘：经过甩胶之后的光刻胶虽然液态的光刻胶已经成为固态的薄膜，但含有10%~ 30%的溶剂，容易沾染灰尘。通过在较高温度下进行烘焙，使溶剂从光刻胶中挥发出来。 4 对准与曝光：曝光的光源为紫外光的汞灯，形成平行光束垂直照射到硅片上。受到光照 的光刻胶发生光化学反应，其内部分子结构发生变化。 5 显影：把曝光后的基片放在显影液里，将应除去的光刻胶膜溶除干净，以获得所需要 光刻胶的图形。
2）湿氧氧化：氧气通过盛有950C高纯去离子水的石英瓶后携带水汽到硅片 表面发生氧化反应： Si+O2SiO2 Si+2H2OSiO2+2H2 优点：生长速率较快；缺点：与光刻胶粘附性不好。
（3）氢氧合成氧化：在常压下分别是将纯H2 和纯氧直接通入石英管内，使之在一定温度燃 烧生成水，水在高温下氧化后与硅反应生成 SiO2，生长速度比湿氧快，膜质量好、纯度高。
• 两步扩散：实际生产中的扩散温度一般为900~1200℃，在
这样的温度范围内，常用杂质，如硼、砷等在硅中的固溶度
随温度变化不大，因而采用恒定表面源扩散很难得到低表面
浓度的杂质分布形式。实际生产中将扩散过程分为两步完成。
其中第一步称为预扩散或者预淀积，第二步称为主扩散或再
MEMS压力传感器原理及应用详解
MEMS压力传感器原理及应用详解目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机电传感器。
硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的，具有较高的测量精度、较低的功耗，极低的成本。
惠斯顿电桥的压阻式传感器，如无压力变化，其输出为零，几乎不耗电。
其电原理如图1所示。
硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。
图1 惠斯顿电桥电原理图2 应变片电桥的光刻版本MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁，采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处，组成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路，将压力这个物理量直接变换成电量，其测量精度能达0.01%~0.03%FS。
硅压阻式压力传感器结构如图3所示，上下二层是玻璃体，中间是硅片，硅片中部做成一应力杯，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典型的绝压压力传感器。
应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电桥电路。
当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中，应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起，发生弹性变形，四个电阻应变片因此而发生电阻变化，破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡，产生电桥输出与压力成正比的电压信号。
图4是封装如IC的硅压阻式压力传感器实物照片。
MEMS硅压阻式压力传感器图3 硅压阻式压力传感器结构图4 硅压阻式压力传感器实物MEMS电容式压力传感器电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造出横隔栅状，上下二根横隔栅成为一组电容式压力传感器，上横隔栅受压力作用向下位移，改变了上下二根横隔栅的间距，也就改变了板间电容量的大小，即△压力=△电容量。
电容式压力传感器实物如图。
图5 电容式压力传感器结构图6 电容式压力传感器实物MEMS压力传感器的应用MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子：如TPMS（轮胎压力监测系统）、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器（TMAP）、柴油机共轨压力传感器;消费电子，如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器、洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器;工业电子，如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。
压力传感器特性研究及其应用
压力传感器特性研究及其应用•相关推荐压力传感器特性研究及其应用压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。
按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。
下面是小编整理的压力传感器特性研究及其应用，欢迎大家分享。
压力传感器压力传感器是一种能够感知压力信号，并根据一定的规律将压力信号转换成可用的输出电信号的装置。
在压力测量中，有表压、负压、绝对压力、真空度之分。
工业上使用的压力示值大多是表压，所以绝对压力是表压和大气压之和。
如果测得的压力低于大气压，则称为负压或真空度。
测量压力的传感器在工作原理上分为压阻式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、压磁式压力传感器、霍尔式压力计等。
压阻式压力传感器半导体应变片式传感器在实际应用中被称为压阻式压力传感器，压阻式压力传感器在早期利用半导体应变片粘贴在弹性体上制成。
工业上使用的压力指示大多是表压，所以绝对压力是表压和大气压之和。
如果测得的压力低于大气压，则称为负压或真空度。
压阻式压力传感器的主要特点是体积小、重量轻、易于集成、灵敏度和分辨率高，适合于微压力检测。
但由于它是由半导体硅材料制成的，所以对温度很敏感。
没有温度补偿，温度误差会很大。
压阻式压力传感器应用由于压阻式压力传感器具备一系列优点，在航天、航海、医疗设备、石油化工中都得到了广泛应用。
在如今的社会形势下，全球市场对呼吸机、制氧机、血压计等医疗设备的'需求呈爆炸式增长，其中压阻式压力传感器是呼吸机的关键部件。
在家用呼吸机、医用呼吸机和高精度血压计的应用中，压阻式压力传感器供不应求。
压阻式压力传感器产品压阻式压力传感器工艺复杂，制造工艺要求高。
下面列出了两种典型的压阻式压力传感器的技术参数，以便进行客观的比较和说明。
图来自工控论坛压力范围0～10kPa压力范围属于相对较小的压力测量范围。
在实际应用中，选择的范围应略大于所用范围。
工作温度一般工业应用与集成电路系统的要求在－40℃～80℃之间，两款产品达到了－40℃～125℃的工作温度范围，能够满足大多数应用。
硅基压阻式压力传感器工作原理
硅基压阻式压力传感器工作原理硅基压阻式压力传感器是一种常用的压力测量设备，它利用薄膜材料的机械变形特性，将外界施加的压力转化为电信号输出。
本文将详细介绍硅基压阻式压力传感器的工作原理以及其应用领域。
一、硅基压阻式压力传感器的结构与组成硅基压阻式压力传感器由四个主要部分组成：薄膜材料、传感电路、导线和封装壳体。
1. 薄膜材料硅基压阻式压力传感器的核心元件是由硅薄膜组成的压敏电阻器。
薄膜的制备通常采用微电子加工技术，将高纯度的硅片通过化学腐蚀等方法，制作成微米级厚度的薄膜。
2. 传感电路传感电路是将薄膜材料的电阻变化转化为电信号的重要组成部分。
传感电路通常由电桥电路构成，其中包括一个或多个传感电阻和补偿电阻。
3. 导线导线将传感电路连接至外部的电子设备，将传感器的输出信号传递出去。
4. 封装壳体封装壳体是为了保护传感器内部的组件，并提高传感器的可靠性和耐用性。
封装壳体通常由金属或塑料材料制成。
二、硅基压阻式压力传感器的工作原理1. 压力作用下的薄膜变形当外界施加压力作用于硅基压阻式压力传感器时，薄膜材料会发生一定程度的弯曲变形。
这是因为薄膜具有压电效应，当压力施加在薄膜上时，薄膜的形状会发生变化。
2. 电阻的变化薄膜材料的形变会导致材料内部的电阻发生变化。
通常情况下，当薄膜材料被压缩时，电阻值会有所增加；当薄膜材料被拉伸时，电阻值会有所减小。
3. 传感电路的作用传感电路通过连接在传感器上的电桥电路，对电阻值的变化进行检测和测量。
电桥电路通常由一个或多个传感电阻和补偿电阻组成。
当压力作用下，薄膜材料产生形变，导致传感电阻值的变化，进而引起电桥电路失衡。
传感电路通过检测电桥电路失衡的大小，将失衡量转化为电压或电流信号输出。
4. 输出信号的转化传感器的输出信号可以是电压信号或电流信号，其数值与受测压力成正比。
通过对输出信号的测量和计算，可以得到被测压力的实际值。
三、硅基压阻式压力传感器的应用领域硅基压阻式压力传感器具有结构简单、精度高、响应速度快、线性度好等特点，广泛应用于各个领域的压力测量和控制中。
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)。
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%。
实验报告
6、电涡流位移传感器
7、数字万用表
四、实验内容及步骤
（一）、YD-1型压电式加速度传感器灵敏度标定
1、将加速度传感器用M5螺丝头固定在校准仪振动台面上。
注意：安装传感器时应使用传感器固定扳手，以防损坏校准仪振动台弹簧。
2、将被标定的加速度传感器与电荷放大器的输入端连接；将电荷放大器的输出端与数字万用表的交流电压输入连接；输入电压一般应小于2V。
8、根据电荷放大器输出电压的实测值和电荷放大器在输入加速度为 时的标准输出电压值，即可计算出被测传感器的标定误差。
9、加速度传感器实际电荷灵敏度标定值为：
式中： ————电荷放大器输出电压峰值（mV）；
————电荷放大器灵敏度设定旋纽设定值 ；
————校准台振动加速度输出幅值 ；
————电荷放大器输出增益值 。
2、动态标定
1）、将测试台面、电涡流传感器固定支架、传感器固定套及电涡流传感器依次固定在校准仪控制面上。
2）、将电涡流传感器、前置器、示波器及数字万用表正确连接。
3）、将前置器电源连接线端子与-24V电源正确连接。
实验十九 涡流传感器的位移特性试验
一、实验目的
1、了解涡流式传感器的基本结构。
2、掌握涡流式传感器的工作原理及性能。
二、实验所用单元
涡流式传感器和铁片、涡流式传感器转换电路板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。
三、实验原理及电路
通过高频电流的线圈产生磁场，当有导体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，引起线圈的电感发生变化。而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
2.64
2.84
3.06
3.27
3.48
压阻式压力传感器工作原理
压阻式压力传感器工作原理
压阻式压力传感器是一种常见的压力传感器，它可以将外界施
加在其上的压力转化为电信号输出，被广泛应用于工业自动化、汽
车电子、医疗器械等领域。
那么，压阻式压力传感器是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍其工作原理。
首先，压阻式压力传感器的核心部件是由敏感材料制成的压阻
薄膜。
当外界施加压力时，压阻薄膜会发生形变，从而改变其电阻值。
这种电阻值的变化与外界压力成正比，因此可以通过测量电阻
值的变化来间接测量外界压力的大小。
其次，压阻式压力传感器通常采用电桥电路来测量压阻薄膜的
电阻值变化。
电桥电路由四个电阻组成，当压阻薄膜的电阻值发生
变化时，会导致电桥电路中的电压变化。
通过测量这种电压变化，
就可以得到外界施加在压阻薄膜上的压力大小。
此外，为了提高测量精度，压阻式压力传感器通常还会配备温
度补偿电路。
由于压阻薄膜的电阻值受温度影响较大，为了消除温
度对测量结果的影响，温度补偿电路会实时监测传感器的工作温度，并根据温度变化来调整电路参数，以保证测量结果的准确性。
最后，压阻式压力传感器的输出信号通常为模拟信号，需要经过模数转换电路转换为数字信号，然后再通过数据处理单元进行处理，最终得到压力的数字化结果。
这样的数字化结果可以直接用于控制系统的反馈控制、数据采集和显示等应用。
总结一下，压阻式压力传感器的工作原理主要包括压阻薄膜的电阻值变化、电桥电路的测量、温度补偿和信号处理等环节。
通过这些环节的协同作用，压阻式压力传感器可以准确、稳定地将外界压力转化为电信号输出，为各种应用提供了可靠的压力测量手段。
硅压阻式压力传感器
硅压阻式压力传感器型号:BYP100
简绍:BYP100型硅压阻式压力传感器，压力接口和
外壳均为不锈钢，具有很好的抗腐蚀性和长期稳定性。
传感器在宽温度范围内进行了补偿，保证了传感器的技术指标。
1.全不锈钢结构,高精度、高输出
2.高可靠、耐腐蚀性优良
3.形结构多样化
4.质保期：1.5年
概述
BYP100型硅压阻式压力传感器，压力接口和外壳均为不锈钢，具有很好的抗腐蚀性和长期稳定性。
传感器在宽温度范围内进行了补偿，保证了传感器的技术指标。
产品广泛应用于气液压力控制系统、制冷设备、工业设备、医疗设备等领域。
公司可以为用户量身定做，承接特殊结构尺寸和温度要求的产品。
特点
316L不锈钢隔离膜片、全不锈钢结构
高精度、高输出
高可靠、耐腐蚀性优良
外形结构多样化
质保期：1.5年
技术性能
恒流供电：推荐1.5mA
恒压供电：推荐10VDC
测量范围：0～20kPa…100Mpa
补偿温度：-10～70℃
工作温度：-40～125℃
输入阻抗：3kΩ～6kΩ
介质兼容性：与316L不锈钢兼容的介质
充灌液：硅油
零点输出：±2mV
满量程：≥100mV（典型）
零点温度漂移：±0.02%FS/℃
灵敏度温度漂移：±0.02%FS/℃
过载：200%FS(10MPa以下)；150%FS（25MPa以上）响应时间：≤50μm（上升到90%FS）
长期稳定性：≤0.2%FS/年。
压阻式压力传感器的工作原理
压阻式压力传感器的工作原理
一、引言
1.1 任务背景
1.2 任务目的
二、压力传感器的分类
2.1 压力传感器的基本原理
2.2 主要分类方法
三、压阻式压力传感器概述
3.1 压阻式传感器的定义
3.2 压阻式传感器的优势
3.3 压阻式传感器的应用领域
四、压阻式压力传感器的结构组成
4.1 压阻式传感器的基本结构
4.2 压阻式传感器的材料选择
4.3 压阻式传感器的制作工艺
五、压阻式压力传感器的工作原理
5.1 压阻式传感器的基本工作原理
5.2 压阻式传感器的压力测量原理
5.2.1 钢片弯曲原理
5.2.2 半导体材料压阻效应原理
5.2.3 液体柱压弯曲原理
六、压阻式压力传感器的特性与参数
6.1 线性度
6.2 灵敏度
6.3 频率响应
6.4 温度特性
七、压阻式压力传感器的应用案例
7.1 工业领域应用案例
7.2 汽车领域应用案例
7.3 医疗领域应用案例
八、压阻式压力传感器的未来发展方向
8.1 微型化
8.2 特殊材料应用
8.3 无线通信技术的应用
九、总结
以上是对压阻式压力传感器的工作原理的全面详细探讨。
压阻式压力传感器是一种应用广泛的传感器，具有灵敏度高、精度高、可靠性好等优势。
文章通过对传感器的基本工作原理、传感器结构组成、工作过程和特性参数等方面的分析，展示了压阻式压力传感器的优势和应用。
未来，压阻式压力传感器有着更广阔的发展前景，例如微型化、特殊材料应用和无线通信技术的应用等。
随着科技的进步，压阻式压力传感器在各个领域的应用将会越来越重要。
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
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。
• 响应时间：在0psi到FSS压力变化中，从10%上升到90%
所用的时间。
• 相应频率：响应时间的倒数。
扩散硅压阻式压力传感器量程Ⅰ
19系列不锈钢传感器（单位：PSI）
额定量程 0-3 0-5 0-10 0-15 0-30 0-50
0-100 0-200 0-300 0-500
最大工作压力 9 15 30 45 90
注：本PPT后续介绍的内容皆以Honeywell（13/19系列）不锈钢压力传感器为 例进行介绍。
扩散硅压阻式压力传感器内部结构图 • 扩散硅压阻式压力传感器内部结构图如下：
扩散硅压阻式压力传感器压力类型
• 扩散硅压阻式压力传感器压力类型：
普通表压 Gage(G) 密封表压 Sealed(S) 真空表压 Vacuum Gage(V) 差压 Differential(D) 绝压 Absolute(A)
扩散硅压阻式压力传感器的压力测量讲解
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)3.3A/D变换电路模块 (4)3.4八段数码管显示 (8)3.5AT89S52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。
传感器技术是现代信息技术的三大支柱之一，其应用的数量和质量已被国际社会作为为衡量一个国家智能化、数字化、网络化的重要标志。
近年来，随着国家资金投入大的增加，我国压阻式传感器有了较快的发展，某些传感器如矩形双岛膜结构的6KPa微压传感器的性能甚至优于国外，其非线性滞后、重复性均小于5×10-4FS，分辨率优于20Pa，具有较高的过压保护范围以及可靠性。
压阻式压力传感器应用
压阻式压力传感器应用：压阻式传感器广泛地应用航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。
在航天和航空工业中压力是一个关键参数,对静态和动态压力,局部压力和整个压力场的测量都要求很高的精度。
压阻式传感器是用于这方面的较理想的传感器。
例如,用于测量直升飞机机翼的气流压力分布，测试发动机进气口的动态畸变、叶栅的脉动压力和机翼的抖动等。
在飞机喷气发动机中心压力的测量中，使用专门设计的硅压力传感器,其工作温度达500℃以上。
在波音客机的大气数据测量系统中采用了精度高达0.05%的配套硅压力传感器。
在尺寸缩小的风洞模型试验中，压阻式传感器能密集安装在风洞进口处和发动机进气管道模型中。
单个传感器直径仅2.36毫米，固有频率高达300千赫,非线性和滞后均为全量程的±0.22%。
在生物医学方面,压阻式传感器也是理想的检测工具。
已制成扩散硅膜薄到10微米,外径仅0.5毫米的注射针型压阻式压力传感器和能测量心血管、颅内、尿道、子宫和眼球内压力的传感器。
压阻式传感器还有效地应用于爆炸压力和冲击波的测量、真空测量、监测和控制汽车发动机的性能以及诸如测量枪炮膛内压力、发射冲击波等兵器方面的测量。
此外，在油井压力测量、随钻测向和测位地下密封电缆故障点的检测以及流量和液位测量等方面都广泛应用压阻式传感器。
随着微电子技术和计算机的进一步发展，压阻式传感器的应用还将迅速发展。
硅压阻式压力传感器硅压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的。
在硅膜片特定方向上扩散4个等值的半导体电阻，并连接成惠斯通电桥，如图3.1所示，作为力——电变换器的敏感元件。
当膜片受到外界压力作用，电桥失去平衡时，若对电桥加激励电源（恒流和恒压），便可得到与被测压力成正比的输出电压，从而达到测量压力的目的。
硅压阻式压力传感器都由3个基本部分组成（图3.2）：①基体，直接承受被测应力；②波纹膜片，将被测应力传递到芯片；③芯片，检测被测应力。
压阻式压力传感器的工作原理
压阻式压力传感器的工作原理
压阻式压力传感器的工作原理是基于电阻值随压力变化而改变的原理。
它由一个薄膜
压阻元件和一个悬臂梁组成。
当外部施加压力时，悬臂梁会发生微小的弯曲。
弯曲程度与施加在传感器上的压力成
正比。
薄膜压阻元件在悬臂梁上面，弯曲后会产生一定的应变，导致电阻值发生变化。
压力传感器中的电路会通过电极连接到压阻元件，形成一个电桥电路。
当压力施加在
传感器上时，悬臂梁的应变会导致电阻值改变，进而导致电桥的电阻不平衡。
根据电
桥不平衡时的电压差，可以测量到压力的大小。
传感器的输出信号是一个与施加的压力成正比的电信号。
这个电信号可以通过放大和
处理电路进行放大和转换，以便于使用和显示。
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论硅压阻式压力传感器的工作特性与应用
一、硅压阻式压力传感器的工作特性
●采用刻蚀成型扩散硅膜片式结构
●有绝压式的、差压式的
●尺寸小，重量轻，圆柱状或片状外形
●灵敏度高，频响宽，动态范围大
●结构牢固，过载能力强
●有专用于高温环境下测量压力的
●有专用于汽车ABS 系统测量压力的
为获得预期的结果，压力传感器的用户应当对被测的压力，所处的环境，其它可选择的方案和预期的结果有一个全面的了解。
他们应当知道所测压力的性质、幅值和持续时间，预期的环境温度，对输出的要求和压力传感器的精确度。
在选择合适的仪器时必须进行折衷，因此必须将影响测量的诸多因素定量化，并区别轻重缓急。
刻蚀成形的硅膜片
●灵敏度
传感器输出的电信号与所受压力之比，称之为灵敏度。
对于给定的压力，灵敏度越高，压力传感器输出的信号越大。
为了减小噪声引入的误差，在选择压力传感器和系统时，力求使信噪比最大化。
与粘贴应变片压力传感器相比，扩散硅应变片式压力传感器的灵敏度较高，噪声较低。
Endevco 公司采用了刻蚀成型的硅膜片，并采用了横向应变片设计，从而使压力传感器的输出达到满量程300mV ，在10V 直流电压激励下，噪声只有5µV。
●高频响应
压阻式压力传感器的膜片既可用来测量静态压力，也可测量动态压力。
对动态压力测量，压力传感器所能响应的上限频率既与膜片的设计形式有关，也与其摆放的位置有关。
由于质量很小，硅膜片的共振频率很高。
硅膜片被置放在传感器的前端，从而减小了静空间，提高了共振频率。
作为动态测量的准则，一般取传感器的共振频率为所欲测的最高频率的五倍。
在测量动态压力时，必须认真地考虑压力传感器所放的位置。
在压力传感器距离测量点过远时，其响应将严重地限制着整个测量系统的响应。
对每个型号的压力传感器的膜片共振频率，恩德福克都做过大量的试验。
满量程为1 psi 的膜片共振频率为60，000Hz ，而量程更高的可达6
10Hz 以上。
●过压
在新的从未测量过的系统中和有短暂的压力尖峰的液压管路里，压力有时会高于预期的值。
Endevco 的压力传感器不仅能耐受这种过压，而且能继续正常地工作。
单晶硅是一种能耐受高过压的高强材料，由其做成的膜片具有这种特征。
硅材料的强度比不锈钢能高20倍。
这种刻蚀成形的膜片，只有小部分的有效面积承受高应力的作用，因此它能耐受较高的压力。
试验已充分地证明了这一点：满量程为2 psi 的压力传感器能耐受40 psi 的压力，也即20倍满量程的压力。
G&P Technology
冠标科技有限公司
所有的恩德福克压力传感器都在3倍满量程压力下进行了过压试验，在技术性能一览表中可查到试验结果。
●线性度与滞后
传感器的线性度和滞后通常是用满量程输出的百分数来表示的。
这是表征传感器性能的两个重要指标。
单晶硅是一种非常好的弹性材料，在600℃以下其应力—应变曲线没有塑性变形区，而且不存在蠕变现象，因此硅膜片压力传感器只要设计合理，滞后非常小，通常低于满量程的0.1%。
技术性能表中也给出了3倍满量程下的非线性度。
●温度灵敏度
随着温度的变化，硅应变片的电阻会发生变化，压阻应变系数会发生变化，因此压力传感器的灵敏度和零位输出也会产生变化。
在电路中对这种变化进行了补偿。
Endevco的压力传感器是用内部的混合电路在－18°C～＋93°C之间对灵敏度和零位输出进行补偿，而无需加任何外部补偿。
二、压力传感器的原理与应用
●压力敏感技术
在传感技术中，压力的精确测量是最具挑战性，也是最活跃的领域。
这些年来，发展了多种压力测量技术，但应用硅半导体技术制成超小型的传感器是目前最先进的。
endevco将最先进的硅压力敏感膜片和独具特色的传感器设计接合到一起，从而制造出超小型压力传感器，它不仅体积小，而且频响宽，线性度高，比任何一种压力传感器灵敏度都高。
●压阻电子学
endevco的压力传感器中使用了由四个压阻硅元件构成的硅压力敏感膜片。
这些压阻应变元件（PR）是固态的硅电阻，它的电阻值的变化与所受的机械应变成正比。
这些压阻硅元件是被扩散到硅膜片之中的，因此彼此成为原子连接。
应用了四个臂的惠斯登电桥结构，所得到的电信号与所受的压力成正比。
与金属丝应变片相比，压阻应变片完全避免了机械滞后的问题，且灵敏度大几个数量级。
●刻蚀成形的硅膜片
如果能将应变集中在应变片所处的位置，则可大大地提高压力传感器的变换效率。
在平的圆形膜片上，应变是大面积分散的，对于一个承受弯曲的构件来说，应变会集中在弯曲构件厚度变化的地方。
这就是endevco压力传感器具有超众的优越性能的基本想法之一。
应用了板梁理论的综合。
所选形状的膜片能将应力集中。
由图中可看到，它是一个有着两种厚度的圆膜片，外边缘和中间两个小岛处，相当厚，且它们靠的很近。
●压力传感器的应用
●表压式/差压式压力传感器
8507C系列压力传感器：用于风洞模型；发动机入口实验；
8510B系列压力传感器：用于过程控制；喷气发动机入口压力测量；风洞流量测量；一般用途；航空、航天压力测量；汽车压力测量（燃料系统，防滑刹车系统）；
8511A系列压力传感器：用于冲击波试验，爆炸波/爆炸试验，液压系统；
8520A系列压力传感器：用于发动机试验；高温下压力测量；发动机入口试验；
●绝压式
8515C系列压力传感器：用于系列压力传感器：用于风洞内小尺寸模型试验；飞行试验中气动表面压力测量；爆炸效应研究；直升飞机或气轮机叶片表面压力测量；
8530C系列压力传感器：一般用途；爆炸波/爆炸试验；工业；航空，航天；汽车传动系统压力测量；
8540系列压力传感器：用于发动机试验；高温下压力测量；液压传输系统；。