《传感器与检测技术》实验指南
传感器与检测技术实验室
实验指导老师：徐华结
适用班级：12电气工程及其自动化
实验一压阻式压力传感器的特性测试实验 (2)
实验二电容传感器的位移特性实验 (5)
实验三直流激励线性霍尔传感器的位移特性实验 (9)
实验四电涡流传感器材料分拣的应用实验 (12)
实验五光纤传感器位移测量实验 (14)
实验一压阻式压力传感器的特性测试实验
、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标定方法。
、实验内容
掌握压力传感器的压力计设计。
三、实验仪器
传感器检测技术综合实验台、压力传感器实验模块、压力传感器、导线。
四、实验原理
扩散硅压阻式压力传感器的工作机理是半导体应变片的压阻效应，在半导体受到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，使得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多个半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅）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变化。图13-1为压阻式压力传感器压力测量实验原理图。
图1-1压阻式压力传感器压力测量实验原理
五、实验注意事项
1、严禁将信号源输出对地短接。
2、实验过程中不要带电拔插导线。
3、严禁电源对地短路。
六、实验步骤
1、将引压胶管连接到压力传感器上，其他接线按图开主台体电源、压力传感器实验模块电源。1-2进行连接，确认连线无误且打主台体上
电压表
图1-2压阻式压力传感器的特性测试实验接线图
2、 打开气源开关，调节流量计的流量并观察压力表，压力上升到 4Kpa 左右时，根据
计算所选择的第二级电路的反馈电阻值，接好相应的短接帽；再调节调零电位器 RW2，使
得图1-3中Vx 与计算所得的值相符；再调节增益电位器 RW1，使电压表显示为0.4V 左右。
（进行此步之前，请先仔细阅读：七、实验报告要求）
3、 再仔细地反复调节流量使压力上升到
18KPa 左右时，根据计算，电压表将显示 1.8V 左右。
4、 重复步骤2和3过程，直到认为已足够精度时调节流量计使压力在 4~18KPa 之间，
每上升1Kpa 气压分别读取电压表读数，将数值列于表
3。
表3
P( Kpa)
Vo(p-p)
5、 画出实验曲线。
6、 实验完毕，关闭所有电源，拆除导线并放置好。
七、实验报告要求
1、要求：当压力为 4Kpa 时，使得差分放大单元的电压输出为 0.4V ;当压力为18Kpa
时，使得差分放大单元的输出为
1.8V 。
由由由由由由由由
HZ; HZ; HZ; HZ; HZ; HZ; HZ; HZ;
由由由由由由由由由
HZ; HZ; HZ; HZ; HZ; HZ; HZ; HZ; HZ;
电电电电电电士 15V 电电
-15V
◎
D4
D5
n ~i
GND
+15V
Vout+
C4
C5
D3
P r 一
R29
R28
1=1 im
电电电电
C1
R1 vin
R12
13
'R17
1=1
R16
C2
IC1
□
R2
1=1
IC2
口
R3
R5
R4
1=1
R6
l:~~]
D1
n ~~i R14
I —I
RW1
o
C3
回
I
,R \ ,
R19
, Vout i
R10
|
=□:
D2 -------------------------
GND |
□]
R21
im
R30
|
R18
I —I
IC3
□ R7
I —I
10K d d
20K
：：5 16 51K £7 .：8- 100K
由由由由由由
HZ; HZ; HZ; HZ; HZ; HZ;
RW2
Vii
E 电
E 电 GND
电
Vout-
电电
D5
------ P1
R9
R20
-----------------
------- 1
R31
____________
R21
I
R21
图1-3压力传感器测试电路
2、当压力为4Kpa时，测得压力传感器的输出电压 Vout与GND间的电压Va；当压力为
18Kpa时，测得压力传感器的输出电压Vout与GND间的电压Vb ;然后根据图1-3列式进
行计算，在第二级放大电路的反馈电阻（10K、20K、51K、100K ）中，用跳线帽选择一个
合适的反馈电阻。再根据所选择的反馈电阻，确定V1和Vx的值，便于实验。具体计算公
式如下：
当压力为4Kpa时：
2 40.2 x
V _Vx Vx - 0.4
10 R
当压力为18Kpa时：
0.2 x
Vb
40.2 x
V； -Vx _ Vx -1.8
10 R
其中：V1、V1 '分别为4Kpa和18Kpa时三运放的输出电压，Vx为调零电位器 RW2端
的电压；x为RW1所需调到的阻值，R为第二级放大电路的反馈电阻。
3、计算完后，先根据所选择的第二级放大电路的反馈电阻值，接好短接帽，然后再根据计算的电压值 V1和Vx分别调节调节电位器 RW1和RW2。
