实验三 扩散硅压阻式压力传感器实验

扩散硅实验报告篇一：实验报告测试技术实验报告第二组实验三十五压阻式压力传感器的特性实验一、实验目的1、了解扩散硅压阻式传感器测量压力的方法。

2、掌握扩散硅压阻式传感器及其转换电路的工作原理。

二、实验多用单元压阻式压力传感器、压阻式压力传感器转换电路板、橡皮气囊、储气箱、三通连接导管、压力表、位移台架、直流稳压电源、数字万用表三、实验原理及电路扩散硅压阻式压力传感器，在单晶硅的基片扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。

在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生变化，引起电阻的变化，将这一变化引入测量电路，通过输出电压可以测量出其所受的压力大小。

四、实验步骤1、固定好位移台架，将压力传感器放在台架的圆孔中。

2、将压力传感器上的插头连接至转换电路板上的插座。

转换电路板的输出连接至数字电压表。

3、连接电路图。

4、打开橡皮囊上的单向阀，接通电源，调节转换电路板上的RP2使输出电压为零。

5、拧紧单向阀，轻按加压皮囊，注意不要用力过大，使压力表显示30Kp，调节RP1使输出电压为3V。

6、重复步骤4和步骤5，使压力为0时输出电压为0，压力为30Kp时，输出电压为3V。

7、旋紧单向阀，开始加压，每上升2Kp读取输出电压，记入入下表中。

五、实验报告1、根据表格的实验数据，画出压力传感器的特性曲线，并计算精度与非线性误差。

实验数据记录于下表中。

如下图所示，测量电路测得的输出电压与仪表显示的空气压强在数值上的关系如下，两者近似呈线性关系。

2、如果测量真空度，需要对本实验装置进行怎样的改进？答：测量真空度，需要把橡皮气囊改为可以抽气的实验装置，并把测量压强的仪表改为可测量真空度值的仪表。

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。

实验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标定方法。

二、基本原理：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10—1为压阻式压力传感器压力测量实验原理图。

图10—1 压阻式压力传感器压力测量实验原理三、需用器件与单元：机头静态位移安装架、压阻式压力传感器、传感器输入插座、引压胶管、铜三通、手捏气泵、压力表；主板中的F／V表、+4V直流电源、压阻输出口、差动放大器。

四、实验步骤：1、将压阻式压力传感器安装在机头静态位移安装架上，并连接好引压胶管、压力表和手捏气泵等。

如图10—2所示，并松开手捏气泵的单向阀。

2、在主板上按图10—3接线（注意：压阻的电源端VS与输出端Vo不能接错），将F／V表量程切换开关切到2V档。

检查接线无误后合上实验箱主电源开关，并将差动放大器的拨动开关拨到“开”位置。

将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转半圈，调节调零电位器，使电压表显示电压为零。

3、锁紧手捏气泵的单向阀，仔细地反复手捏(注意：用力不要过大) 气泵并同时观察压力表，压力上升到3Kpa左右时调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示为相应的0.3V左右。

再仔细地反复手捏气泵压力上升到19Kpa左右时调节差动放大器的增益电位器，使电压表相应显示1.9V左右。

图10—2 压阻式压力传感器测压实验安装图图10—3 压阻式压力传感器测压实验接线图4、仔细地慢悠悠松开手捏气泵的单向阀，使压力慢慢下降到3Kpa时锁紧气泵的单向阀，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示为相应的0.300V。

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。

西安科技大学电阻压力传感器物理实验报告西安科技大学电阻压力传感器物理实验报告一、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、基本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。

在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，则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，根据图4-1 连接管路和电路（主机箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计已接好）。

引压胶管一端插入主机箱面板上气源的快速接口中（注意管子拆卸时请用双指按住气源快速接口边缘往内压，则可轻松拉出），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），仔细调节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，此时可看到流量计中的滚珠向上浮起悬于玻璃管中，同时观察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，观察电压表显示的数值。

5、仔细地逐步调节流量计旋钮，使压力在2～18KPa之间变化，每上升1KPa 气压分别读取电压表读数，将数值列于表4-1。

表4-1P(KPa)2345678910Vo(p-p)P(KPa)1112131415161718Vo(p-p)6、画出实验曲线计算本系统的灵敏度和非线性误差。

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。

压力传感器与压力变送器的标定一、实验目的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．学习掌握简单的运算放大电路；3．了解差压变送器测量压力的原理，掌握变送器的标定方法；4．了解变送器二线制和四线制接线的不同。

二、实验原理1．扩散硅压阻式压力传感器实质是硅杯压阻传感器。

它以N型单晶硅膜片作敏感元件，通过扩散杂质使其形成4个P型电阻，形成电桥。

在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，使电桥有相应输出。

2．仪表的静态特性是衡量仪表品质好坏的的基本指标。

它包括仪表的量程、精度、线性度、回差、灵敏度和灵敏限等。

根据压力变送器的测量原理，标定出压力变送器的静态特性。

三、实验设备CSY-2000A实验台、精密压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、加压球（气压源）、CYB-500K差压变送器（量程0～50KPa）、气体连接导管、电信号连接导线。

四、实验步骤与说明（一）扩散硅压阻式压力传感器的压力标定（1）连接气体管路：根据图3-1连接气体管路，其中压缩泵、贮气箱、流量计在CSY-2000A实验台内部已经接好。

将气体三通连接导管中硬管一端插入主控台上的气源快速插座中。

其余两根导管分别与精密压力表的输出端口（左侧）和压阻式压力传感器的气咀接通。

注意：①压阻式压力传感器两只气咀中，一只为高压咀，另一只为低压咀。

当高压咀接入正压力时，输出为正，反之为负，若输出负时可调换气咀。

②精密压力表上有两个旋钮，此部分这两个旋钮都必须拧紧。

图3-1 扩散硅压阻式压力传感器的压力标定气路连接图（2）连接电路部分：为减少干扰，可将将压阻式压力传感器的四端接头按端口编号接到压力传感器实验模板上，再根据原理图3-2连接电路部分。

注意，压阻式压力传感器的3、1端接＋4V稳压电源。

说明：①压阻式压力传感器电路部分为四线制连接，其中3端、1端为传感器电源端（3端为正，1端为负），2端、4端为传感器信号输出端（2端为正，4端为负）。

目录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标定方法。

二、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。

+-放大单元主台体上电压表+4V 压阻式压力传感器Vo+VS+Vo-Vs-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1-2进行连接，确认连线无误且打开主台体电源、压力传感器实验模块电源。

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。

北京XXX大学实验报告课程（项目）名称：实验三扩散硅压阻式压力传感器实验学院：专业：班级：学号：姓名：成绩：2013年12月10日一、任务与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、实验仪器（条件）所需单元及部件：主、副电源、直流稳压电源、差动放大器、F/V显示表、压阻式传感器(差压)旋钮初始位置：直流稳压电源±4V档，F/V表切换开关置于2V档，差放增益适中或最大，主、副电源关闭。

三、原理（条件）扩散硅压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的器件，也就是在单晶硅的基片上用扩散工艺(或离子注入及溅射工艺)制成一定形状的应变元件，当它受到压力作用时，应变元件的电阻发生变化，从而使输出电压变化。

四、内容与步骤（1）了解所需单元、部件、传感器的符号及在仪器上的位置。

（见附录三）(2) 如图３０A将传感器及电路连A(3) 如图３０B图３０B(5) 将加压皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝拧松。

（6）开启主、副电源，调整差放零位旋钮，使电压表指示尽可能为零，记下此时电压表读数(7) 拧紧皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝，轻按加压皮囊，电压表有压力指示时，记下此时的读数，并将数据填入表格中记录。

注：根据所得的结果计算系统灵敏度S= ΔV／ΔP，并作出V-P关系曲线，找出线性区域。

五、数据处理（现象分析）（1）拧紧皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝，轻按加压皮囊，电压表的读数随压力的变化如下表：（2）根据所得的结果计算系统灵敏度S= ΔV／ΔP，并作出V-P关系曲线，找出线性区域。

六、结论通过实验进一步了解了扩散硅压阻式压力传感器的工作原理，并且观察了实过程中的工作状况，通过对实验数据的整理计算，得出实验仪器的灵敏度为S=92.35 V/Kpa。

实验一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标定方法。

二、基本原理：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3—1为压阻式压力传感器压力测量实验原理图。

图3—1 压阻式压力传感器压力测量实验原理三、需用器件与单元: 机头压力传感器；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板传感器输出单元中的压阻式压力传感器；调理电路单元中的差动放大器；铜三通引压胶管、手捏气泵、压力表。

四、实验步骤:1.将机头上的压力传感器用铜三通引压胶管与压力表和手捏气泵连接好。

如图10—2所示,并松开手捏气泵的单向阀。

2.在显示与调理电路面板上按图3—3接线（注意: 压阻的电源端VS与输出端Vo不能接错）。

将F／V表(或电压表)量程切换开关切到2V档；可调直流稳压电源切到4V档。

检查接线无误后合上主、副电源开关, 将差动放大器的增益电位器按顺时针方向缓慢转到底后再逆向回转1/3, 调节调零电位器, 使电压表显示电压为零。

3、锁紧手捏气泵的单向阀, 仔细地反复手捏(注意：用力不要过大) 气泵并同时观察压力表, 压力上升到4Kpa左右时调节差动放大器的调零电位器, 使电压表显示为相应的0.4V左右。

再仔细地反复手捏气泵压力上升到19Kpa左右时调节差动放大器的增益电位器, 使电压表相应显示1.9V左右。

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。