压力传感器论文
班级：电子092
姓名：李志华
学号：
指导教师：齐怀琴
摘要
随着计算机技术的不断发展，信息处理技术也在不断发展完善。但作为提供信息的传感器，它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就落后了。这使得自动检测技术受到影响，而检测技术是人类认识世界和改造科技不可少的重要手段压电式压力传感器原理基于压电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。
关键字：零点漂移，灵敏度温漂，压力传感器
引言：传感器技术在当代科技领域中占有十分重要的地位，是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，在国外各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高打捞技术之首，美国等西方国家也将传感器的基本知识列为国家科技和国防技术发展的重点内容。当前，世界上正面临着一场新的技术革命，这场革命的主要基础就是信息技术。信息技术的发展给人类社会和国民经济的各个部门及各个领域都带来了巨大的、广泛的、深刻的变化，是当今人类社会发展的强大动力。并且正在改变着传统工业的生产方式，带动着传统工业和其他新兴产业的更新和变革。在军事国防、航空航天、海洋开发、生物工程、医疗保健、商检质检、环境保护、安全范围、家用电器等方面，几乎每一个现代化项目也都离不开传感器技。压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。
压力传感器原理：压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。
合理进行压力传感器的误差补偿是其应用的关键。压力传感器主要有偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差，本文将介绍这四种误差产生的机理和对测试结果的影响，同时将介绍为提高测量精度的压力标定方法以及应用实例。
目前市场上传感器种类丰富多样，这使得设计工程师可以选择系统所需的压力传感器。这些传感器既包括最基本的变换器，也包括更为复杂的带有片上电路的高集成度传感器。由于存在这些差异，设计工程师必须尽可能够补
偿压力传感器的测量误差，这是保证传感器满足设计和应用要求的重要步骤。在某些情况下，补偿还能提高传感器在应用中的整体性能。
本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例，所涉及的概念适用于各种压力传感器的设计应用。
摩托罗拉公司生产的主流压力传感器是一种单片压阻器件，该器件具有3类：
1. 基本的或未加补偿标定；
2. 有标定并进行温度补偿；
3. 有标定、补偿和放大。
偏移量、范围标定以及温度补偿均可以通过薄膜电阻网络实现，这种薄膜电阻网络在封装过程中采用激光修正。
该传感器通常与微控制器结合使用，而微控制器的嵌入软件本身建立了传感器数学模型。微控制器读取了输出电压后，通过模数转换器的变换，该模型可以将电压量转换为压力测量值。
传感器最简单的数学模型即为传递函数。该模型可在整个标定过程中进行优化，并且模型的成熟度将随标定点的增加而增加。
从计量学的角度看，测量误差具有相当严格的定义：它表征了测量压力与实际压力之间的差异。而通常无法直接得到实际压力，但可以通过采用适当的压力标准加以估计，计量人员通常采用那些精度比被测设备高出至少10倍的仪器作为测量标准。
由于未经标定的系统只能使用典型的灵敏度和偏移值将输出电压转换为压力，测得的压力将误差。
这种未经标定的初始误差由以下几个部分组成：
a. 偏移量误差。由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定，因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。
b. 灵敏度误差，产生误差大小与压力成正比。如果设备的灵敏度高于典型值，灵敏度误差将是压力的递增函数(见图1)。如果灵敏度低于典型值，那么灵敏度误差将是压力的递减函数。该误差的产生原因在于扩散过程的变化。
c. 线性误差。这是一个对初始误差影响较小的因素，该误差的产生原因在于硅片的物理非线性，但对于带放大器的传感器，还应包括放大器的非线性。线性误差曲线可以是凹形曲线，也可以是凸形曲线。
d. 滞后误差：在大多数情形中，滞后误差完全可以忽略不计，因为硅片具有很高的机械刚度。一般只需在压力变化很大的情形中考虑滞后误差。
标定可消除或极大地减小这些误差，而补偿技术通常要求确定系统实际传递函数的参数，而不是简单的使用典型值。电位计、可调电阻以及其他硬件均可在补偿过程中采用，而软件则能更灵活地实现这种误差补偿工作。
一点标定法可通过消除传递函数零点处的漂移来补偿偏移量误差，这类标定方法称为自动归零。
偏移量标定通常在零压力下进行，特别是在差动传感器中，因为在标称条件下差动压力通常为0。对于纯传感器，偏移量标定则要困难一些，因为它要么需要一个压力读取系统，用以测量其在环境大气压力条件下的标定压力值，要么需要获取期望压力的压力控制器。
差动传感器的零压力标定非常精确，因为标定压力严格为0。另一方面，压力不为0时的标定精确度取决于压力控制器或测量系统的性能。
选择标定压力
标定压力的选取非常重要，因其决定了获取最佳精度的压力范围。实际上，经过标定后实际的偏移量误差在标定点处最小并一直保持较小的值。因此，标定点必须根据目标压力范围加以选择，而压力范围可以不与工作范围相一致。
为了将输出电压转换为压力值，由于实际的灵敏度往往是未知，因此在数学模型中通常采用典型灵敏度进行单点标定。
红色曲线表示进行偏移量标定(PCAL=0)后的误差曲线，可以发现误差曲线相对于表示标定前误差的黑色曲线产生了垂直偏移。
这种标定方法与一点标定法相比要求更为严格，实现成本也更高。然而与一点标定法相比，该方法可显著提高系统的精度，因为该方法不仅标定了偏移量，还标定了传感器的灵敏度。因此在误差计算中可以使用灵敏度实际值，而非典型值。
绿色曲线表示精度提高。在这里，标定是在0至500兆巴(满标度)条件下进行。由于在标定点上误差接近于0，因此为了在期望的压力范围内得到最小的测量误差，正确地设定这些点就显得尤为重要。
某些应用中要求在整个压力范围内保持较高的精确度。在这些应用中，可以采用多点标定法来得到最理想的结果。在多点标定法中，不仅考虑了偏移量和灵敏度误差，还考虑了大部分的线性误差，紫红色曲线所示。这儿用的数学模型与每个标定间距(在两个标定点之间)的两级标定完全一样。
三点标定
如前所述，线性误差具有一致的形式，且误差曲线符合二次方程的曲线，具有可预测的大小和形状。对于未采用放大器的传感器更是如此，因为传感器的非线性从本质上是基于机械原因(这是由硅片的薄膜压力引起)。
线性误差特性的描述可以通过计算典型实例的平均线性误差，确定多项式函数(a×2+bx+c)的参数而得到。确定了a、b和c后得到的模型对于相同类型的传感器都是有效的。该方法能在无需第3个标定点的情况下有效地补偿线性误差。
摩托罗拉MPX2300的补偿实例，MPX2300是一种主要应用于血压测量的温度补偿传感器。多项式模型可由10个传感器的平均线性误差得到，补偿后的误差约为最大初始线性误差的十至二十分之一。
该误差补偿方法只需两点标定即可将低成本传感器改进为高性能器件(误差小于满标度的0.05%)。
当然设计工程师要根据实际应用的精确度要求，选择最适合的标定方法，此外还需要考虑系统成本。由于有多种集成度和补偿技术可供选择，设计工程师可根据不同的设计要求选择适当的方法。
结束语：通过这次实验我不但对理论知识有了更加深刻的理解，更加增强了我的综合能力，希望以后能多有这样的作业，使我们能把所学的专业知识实践运用。使我们整体对各个方面都得到了不少的提高让我们得到更好的锻炼。
压电传感器 摘要：压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也叫压电传感器。本文主要介绍压电效应及压电传感器的测量原理，综述当前压电传感器的分类，讨论压电传感器在进一步实用化过程中面临的困难和需要解决的问题，并对其应用前景做的展望。 关键词：压电传感器压电效应分类前景展望 一、压电原理 1.压电效应 一些离子型晶体的电介质（如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等）不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。即：在这些电介质的一定方向上施加机械力而产生变形时，就会引起它内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面（极化面）上出现符号相反的束缚电荷，且其电位移D（在MKS单位制中即电荷密度σ）与外应力张量T成正比；当外力消失，又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。 2.压电传感器原理 基于压电效应的传感器，是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 二、压电传感器分类 压电介质可分为三类，分别是石英晶体、压电陶瓷和高分子压电材料。1.石英晶体 石英晶体是一种天然形成的性能极为优异的单晶体压电材料。它具有稳定性好、可靠性高、响应速度快、压电常数自然变化率低(在20-200℃时，仅为 -0.0001/摄氏度 )等特点，广泛用于制作标准传感器以及高精度传感器。 2.压电陶瓷 压电陶瓷是一种人工合成的多晶体压电材料，内部具有大址微观极化区。无外电场作用时，各极化区在晶体中呈杂散状、极化方向各异。因此压电陶瓷平时呈电中性。当施加外电场时，极化方向统一。此时围绕原子核的电子获得动能脱离原子核束缚成为自由电子。这些自由电子和失去电子显正电性的原子核在外
传感器的原理及其应用 1. 介绍 本文将介绍传感器的原理和其在各个领域的应用。传感器是一种用于检测和测 量环境中各种物理量的设备。它们广泛应用于工业、医疗、环境保护、军事等领域。本文将首先介绍传感器的工作原理，然后详细讨论传感器在不同领域的应用。 2. 传感器的工作原理 传感器的工作原理基于各种物理现象，如光电效应、热敏效应、压电效应等。 以下是几种常见的传感器工作原理： 2.1 光电传感器 光电传感器利用光电效应测量光的强度和特性。当光照射到光电传感器上时， 光会激发光电元件内的电子，产生电流。通过测量电流的大小，可以得知光的强度和特性。光电传感器广泛应用于自动化控制、安防和光通信等领域。 2.2 温度传感器 温度传感器根据物质的热敏性质来测量温度。常见的温度传感器包括热电偶和 热电阻。热电偶利用两种不同金属的电极在不同温度下产生电势差，从而测量温度。热电阻则根据电阻值随温度变化的特性来测量温度。温度传感器广泛应用于气象、工业过程控制和家用电器等领域。 2.3 压力传感器 压力传感器用于测量压力的大小。它们通过将压力转化为力或位移，再测量这 些参数来得知压力。常见的压力传感器包括电阻应变式传感器和压电传感器。电阻应变式传感器根据压力引起的电阻变化来测量压力。压电传感器则利用压电效应，将压力转化为电荷来测量压力。压力传感器广泛应用于工业自动化、汽车、航空航天等领域。 2.4 气体传感器 气体传感器用于检测环境中的气体浓度。常见的气体传感器包括气敏传感器和 红外线传感器。气敏传感器基于物质与气体之间的化学反应来测量气体浓度。红外线传感器利用气体对红外线的吸收特性来测量气体浓度。气体传感器广泛应用于空气质量监测、工业过程控制和燃气检测等领域。
压力传感器的原理及应用论文 摘要 本论文主要介绍了压力传感器的原理、种类和主要应用。首先，我们将介绍压 力传感器的工作原理，包括压力对传感器的影响以及常见的压力传感器技术。接下来，我们将讨论压力传感器的主要应用领域，包括工业自动化、医疗设备、汽车工业和航空航天等。最后，我们将总结压力传感器技术的发展趋势和未来的研究方向。 引言 压力传感器是一种用于测量和监测压力变化的装置。它们在现代工业和科学领 域中有着广泛的应用，从汽车工业到航空航天，从医疗设备到环境监测等。本论文旨在介绍压力传感器的原理和应用，以便读者对该领域有更深入的了解。 压力传感器的工作原理 压力传感器是利用一系列物理或机械效应来测量压力的设备。以下是一些常见 的压力传感器原理： 1.电阻式压力传感器：电阻式压力传感器利用压力对电阻值的影响来测 量压力。当压力施加在敏感元件上时，电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以确定压力的大小。 2.压力传感器基于微机电系统（MEMS）的原理：这种压力传感器使用 微小的机械结构和敏感元件来测量压力变化。当压力施加在微机械结构上时，结构的变形将导致电信号的变化，通过测量电信号的变化，可以确定压力的大小。 3.压电式压力传感器：压电式压力传感器利用压电效应来测量压力变化。 当压力施加在压电元件上时，它们会产生电荷积累，通过测量电荷的变化，可以确定压力的大小。 压力传感器的种类 根据测量范围和应用需求的不同，压力传感器可以分为多个种类。以下是几种 常见的压力传感器类型： 1.绝对压力传感器：绝对压力传感器可以测量相对于真空的绝对压力。 它们通常用于气象监测和高空应用等。 2.相对压力传感器：相对压力传感器可以测量相对于环境压力的相对压 力。它们通常用于工业自动化、流体控制和汽车工业等。
传感器原理以及应用 1. 介绍 传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量和化学量的设备或装置，广泛应用于工业、农业、医疗和消费电子等领域。本文将介绍传感器的工作原理以及其在不同领域的应用。 2. 传感器的工作原理 传感器的工作原理基于不同的物理效应，常见的工作原理包括电阻、电容、电感、磁阻、热敏、光敏、声敏和化学敏感等。 2.1 电阻传感器 电阻传感器是基于材料的电阻随外界物理量变化而变化的原理工作的。常见的电阻传感器包括压力传感器、温度传感器和光敏电阻等。 2.2 电容传感器 电容传感器是基于材料的电容随外界物理量变化而变化的原理工作的。常见的电容传感器包括湿度传感器和接近传感器等。 2.3 电感传感器 电感传感器是基于材料的电感随外界物理量变化而变化的原理工作的。常见的电感传感器包括接近传感器和速度传感器等。 2.4 磁阻传感器 磁阻传感器是基于材料的磁阻随外界物理量变化而变化的原理工作的。常见的磁阻传感器包括磁力传感器和角度传感器等。 2.5 热敏传感器 热敏传感器是基于材料的电阻随温度变化而变化的原理工作的。常见的热敏传感器包括温度传感器和热流量传感器等。 2.6 光敏传感器 光敏传感器是基于材料的电阻或电压随光线强度变化而变化的原理工作的。常见的光敏传感器包括光电传感器和光纤传感器等。
2.7 声敏传感器 声敏传感器是基于材料的电阻或电压随声音强度变化而变化的原理工作的。常见的声敏传感器包括声压传感器和声音传感器等。 2.8 化学敏感传感器 化学敏感传感器是基于材料的电阻或电压随化学物质浓度变化而变化的原理工作的。常见的化学敏感传感器包括气体传感器和化学传感器等。 3. 传感器的应用 传感器在各个领域都有广泛的应用，以下列举了一些常见的应用场景。 3.1 工业自动化 •温度传感器用于监测和控制工业过程中的温度变化。 •压力传感器用于测量液体或气体的压力，用于流量控制和工艺控制。 •光电传感器用于检测和计数生产线上的物体，实现自动包装和分拣。 3.2 农业领域 •湿度传感器用于测量土壤湿度，帮助农民控制灌溉。 •光敏传感器用于测量光线强度，帮助农民控制植物生长环境。 3.3 医疗应用 •心率传感器用于监测患者心率的变化，帮助医生及时发现病情。 •血糖传感器用于测量患者血糖水平，帮助糖尿病患者管理血糖。 3.4 消费电子 •接近传感器用于手机的自动亮屏功能。 •陀螺仪传感器用于智能手表的计步功能。 4. 结论 传感器在各个领域的应用越来越广泛，不仅提高了工作效率和生活质量，也为科学研究和医疗健康提供了重要的数据支持。随着技术的发展，传感器的灵敏度和精度不断提高，相信未来会有更多创新的应用出现。
摘要 如今伴随着计算机测控系统特别是多传感器计算机测控系统的发展，智能传感器系统作为一个与之相应的新兴研究方向，正受到人们越来越多的关注。然而，虽然近年来它的研究与开发已取得一定成果，但还远远不能满足实际需求，尤其在压力测量领域更是急待发展。随着压力测控系统的发展，现有的传统压力传感器已无法满足要求，而集信息采集、信息处理和数字通信功能于一身，能自主管理，具有智能化特性的智能压力传感器系统已成为生产实践发展的迫切需求。本文对智能压力传感器系统理论及其在压力测量方面的应用进行了深入研究，提出一种新型智能压力传感器系统，并对其智能化功能、硬件配置和智能化软件进行了全面的设计。 智能化压力传感器系统采用集成度高，功能强大的新型微处理器控制，其内部集成了大量的模拟和数字外围模块，具有很强的数据处理能力。电路内配置了为实现多功能智能化所必需的硬件，并全部采用低价格、小体积器件，还将所有电路设计在一片电路板上，再与传感元件组装在一起，从丽使整个系统在保证智能化功能的前提下，具有体积小、成本低、一体化和抗干扰能力强的特点。 本文研究的智能压力传感器系统具有体积小、成本低、可靠性好、响应速度快、智能化程度高等特点，效果良好，在众多压力测控系统中有着广阔的应用前景。 关键词：智能传感器；压力；微处理器
Abstract With the development of computer control system，especially of the system with multi —sensor,the intelligent sensor or smart sensor，as a new research field，is attracting more and more people’S attention．Although some achievement in the field has been obtained recently,the results are far from application requirements，even worse in the measurement of pressure area．With the development of apres sure control system，the existing traditional pressure sensor has not met the need，however the smart sensor that has the functions of data collection，information processing，digital communication and self-governing has been imminent demand of the development of productive practice．After the theory of smart sensors for pressure measurement has been deeply studied，a new kind of a smart sensor for measuring pressure is developed in this paper to improve this situation，and its overall design of intelligent functions and hardware and software are also described in detail． A microprocessor with powerful functions and higher integration is used as the main control unit．Large numbers of analog and digital peripheral circuits have been also integrated inside，SO the microprocessor has the powerful ability of data processing．All components of the sensor,some of which are necessary for the multiple and intelligent functions，are selected ones with low cost and small package．All circuits are designed in fl piece of PC B and the PCB is installed with the pressure detector together．The smart sensor then obtains the advantages of small dimension，low cost and higher anti—disturbance ability． The smart sensor for measuring pressure designed in this paper has the advantages of small size，low cost，higher performance and response speed，and higher level of intelligence．The result shows that its performance is perfect.So we expect that the smart sensor can have broad future applications in many measuring and controlling systems for pressure． Key words ：smart sensorl; pressure; microprocessor
汽车传感器的原理及应用论文范文 引言 汽车传感器是汽车电子系统中的重要组成部分，通过监测和测量汽车各种参数，可以提供给汽车控制单元（ECU）有关车辆性能、安全性和环境指标的重要信息。 本文将介绍汽车传感器的原理及其在汽车行业中的应用。 1. 汽车传感器的分类 根据测量参数的不同，汽车传感器可以分为以下几类： 1.1 温度传感器 温度传感器用于测量发动机冷却液、排气气体、空气等的温度。这些温度数据 对于发动机的正常工作非常重要。 1.2 压力传感器 压力传感器被用来测量燃油压力、涡轮增压压力和轮胎气压等。这些参数的监 测可以确保发动机的燃烧效率和安全性。 1.3 速度传感器 速度传感器用于测量车辆的行驶速度。这些速度数据可用于制动系统、车速控 制系统和防抱死刹车系统等。 1.4 液位传感器 液位传感器被用于测量燃油、冷却液和刹车液等的液位。这些数据可以用于车 辆的燃油管理和维护。 1.5 氧气传感器 氧气传感器被用于测量汽车尾气中的氧气含量，以便控制发动机的燃烧过程和 排放水平。 2. 汽车传感器的工作原理 汽车传感器的工作原理主要涉及传感元件和信号处理电路。 2.1 传感元件 传感元件是汽车传感器的核心部件，根据不同的测量参数，可以采用不同的传 感器技术，如电阻传感器、电容传感器、压电传感器、霍尔传感器等。
2.2 信号处理电路 传感器所获得的信号通常是微弱的模拟信号，需要通过信号处理电路进行放大、过滤和模数转换等处理，以适应汽车电子系统对信号的要求。 3. 汽车传感器的应用 汽车传感器在汽车行业中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面： 3.1 发动机管理系统 引擎控制单元（ECU）使用各种传感器来监测发动机的温度、压力、氧气含量 等参数，并根据这些数据调整燃料喷射、点火时机和进气量等，以提高燃烧效率和降低排放。 3.2 制动系统 制动系统中的传感器可监测刹车液位、刹车片磨损程度和车速等参数，以确保 刹车系统的安全性和可靠性。 3.3 安全气囊系统 安全气囊系统中的传感器可检测车辆碰撞的冲击力和方向，从而触发安全气囊 的膨胀和释放，以保护乘车人员的安全。 3.4 轮胎压力监测系统 轮胎压力监测系统（TPMS）利用压力传感器监测轮胎的气压，并提供给驾驶 员有关轮胎压力的警告信息，以确保车辆的安全性和燃油效率。 3.5 排放控制系统 排放控制系统使用氧气传感器监测尾气中的氧气含量，并根据这些数据来调整 燃油供给和排气处理，以确保汽车的排放符合环保要求。 结论 汽车传感器的原理和应用在现代汽车行业中至关重要。通过监测和测量各种参数，汽车传感器可以实时提供有关车辆性能、安全性和环境指标的重要信息，从而提高驾驶体验、降低运营成本并保护环境。未来，随着汽车电子技术的不断发展和智能化的进一步推进，汽车传感器在汽车行业中的应用前景将更加广阔。
传感器的应用 压 力 传 感 器 姓名：白智伟 学号：2011081403 班级：2011级电本2班 压力传感器 摘要：压力传感器以stc11f04e单片机为中心控制系统. 主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，电阻应变片受到拉伸或压缩应变片变形后，它的阻值将发生变化，从而使电桥失去平衡，产生相应的差动信号，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，然后用放大器将此信号放大。用双积分型A/D转换电路转换，将转变的数字量经单片机处理。最后由LCD将其显示。
关键词：stc11f04e；传感器；双积分型A/D转换电路。 一．系统设计 1.总体设计思路: 本设计主要由压力传感器，运算放大器，双积分型A/D转换电路，单片机，LCD 显示屏构成。总体框架如下图1。 图1总体电路框图 二.各个单元电路设计 1.压力传感器的设计 采用电阻应变式压力传感器。是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化。这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。把4 个电阻应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。一般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，就可以通过测量共模电压得到压力值。
2.输入放大电路的设计 由于所测出的微压力传感器两端的电压信号较弱，所以电压在进行A/D 转换之前必须经过放大电路的放大。输入放大的主要作用是提高输入阻抗和，本设计采用OP07集成运算放大器构成同相比例放大电路，以提高电路的输入阻抗，以达到设计要求。 3.双积分式A/D转换器的设计 A／D转换电路是数据采集系统中的重要部分，也是计算机应用系统中一种重要的功能接 口。目前市场上有两种常用的A／D转换芯片，一类是逐次逼近式的，如AD1674，其特点是转换速度较高，功率较低。另一类是双积分式的，如ICL7135，其特点是转换精度高、抗干扰能力强。但高位数的A／D转换器价格相对较高。本文介绍的一种基于单片机的高精度、双积分型A／D转换电路，具有电路体积小、成本低、性价比高、结构简单、调试 容易和工作可靠等特点，有很好的实际应用价值。 4.显示电路 本设计采用点阵式液晶显示器（LCD）显示。液晶显示器显示功能强大，可显示各种字体的数字、图像，还可以自定义显示
传感器的原理及应用论文 1. 介绍 传感器是一种能够感知、检测和测量外部环境信息的装置，广泛应用于各个领域，如工业、医疗、农业等。本文将介绍传感器的基本原理以及其在不同领域中的应用。 2. 传感器的原理 传感器的原理基于物理或化学效应，通过转换外部环境的变化为电信号或其他 形式的输出。以下是常见的传感器原理： •压力传感器：利用材料的弹性特性，将压力转换为电信号。常见的应用包括汽车胎压监测和工业流体压力监测等。 •温度传感器：利用材料的温度敏感性，将温度转换为电信号。常见的应用包括室内温度监测和工业加热器控制等。 •湿度传感器：利用材料的湿度敏感性，将湿度转换为电信号。常见的应用包括空调湿度控制和温室环境监测等。 •光传感器：利用光敏材料的光敏特性，将光强度转换为电信号。常见的应用包括照明控制和光敏电阻式触摸屏等。 •加速度传感器：利用质量与力的关系，测量加速度。常见的应用包括运动追踪和汽车碰撞检测等。 3. 传感器的应用 传感器在各个领域中都有广泛的应用，以下是一些常见的应用示例： 3.1 工业领域 •温度传感器用于监测工厂中的加热设备和冷却系统，以保持合适的温度范围。 •压力传感器用于监测工业流体管道中的压力，以确保系统的正常运行。 •光传感器用于自动化生产线中的物体检测和位置测量，以实现自动化控制。 3.2 医疗领域 •心率传感器用于实时监测患者的心率，可用于心律失常的诊断和监测。 •血糖传感器用于测量患者的血糖水平，可用于糖尿病患者的管理和治疗。
•血氧传感器用于测量患者的血氧饱和度，可用于呼吸系统疾病的诊断和监测。 3.3 农业领域 •湿度传感器用于监测温室内的湿度，以确保植物生长的环境条件。 •光传感器用于监测光照强度，以控制农田灌溉和光合作用等农作物生长过程。 4. 结论 传感器是现代科技的重要组成部分，在各个领域中发挥着重要的作用。通过基于物理或化学效应的原理，传感器将外部环境的变化转换为电信号或其他形式的输出。这些传感器在工业、医疗和农业等领域中应用广泛，可以实现自动化控制、环境监测和健康管理等功能。传感器技术的不断发展和创新将进一步推动科技的进步和社会的发展。
压力传感器毕业论文 压力传感器毕业论文 一、引言 现代社会中，压力已经成为人们生活中不可避免的一部分。无论是工作压力、学业压力还是人际关系压力，都可能对人们的身心健康产生负面影响。因此，如何准确地测量和监控压力成为了一个重要的课题。压力传感器作为一种重要的测量工具，已经在各个领域得到广泛应用。本文将从压力传感器的原理、应用、发展前景等方面进行探讨，旨在为相关领域的研究者提供一定的参考。 二、压力传感器的原理 压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的装置。其基本原理是利用压力对传感器内部的敏感元件产生的位移或形变进行测量。常见的压力传感器有压阻式传感器、压电式传感器和电容式传感器等。其中，压阻式传感器是最常用的一种。它通过测量电阻值的变化来间接反映被测压力的大小。压电式传感器则是利用压电效应，将压力转化为电荷或电压信号。电容式传感器则是通过测量电容值的变化来判断被测压力。 三、压力传感器的应用 1. 工业领域 在工业生产中，压力传感器被广泛应用于流体控制、液位监测、压力监测等方面。例如，在汽车制造过程中，压力传感器可以用于检测发动机的气缸压力，从而实现对发动机工作状态的监控和调节。在化工生产中，压力传感器可以用于测量管道中的压力，保证生产过程的安全性和稳定性。 2. 医疗领域
在医疗设备中，压力传感器的应用也十分广泛。例如，在呼吸机中，压力传感 器可以用于监测患者的呼吸压力，确保呼吸机的正常工作。在血压监测仪中， 压力传感器可以用于测量患者的血压值，帮助医生判断患者的健康状况。 3. 生活领域 除了工业和医疗领域，压力传感器在生活中也有着广泛的应用。例如，智能手 机中的压力传感器可以用于测量海拔高度，提供定位和导航功能。智能手环中 的压力传感器可以用于监测用户的心率和血压，帮助用户更好地管理健康。 四、压力传感器的发展前景 随着科技的不断进步，压力传感器的应用领域将会进一步扩大。首先，随着智 能制造的发展，工业领域对于高精度、高可靠性的压力传感器的需求将会增加。其次，随着人们对健康关注的不断增加，医疗领域对于便携式、低功耗的压力 传感器的需求也将会增加。此外，随着物联网技术的普及，压力传感器将会与 其他传感器相结合，实现更多的应用场景。 总结 本文从压力传感器的原理、应用和发展前景等方面进行了探讨。压力传感器作 为一种重要的测量工具，在工业、医疗和生活等领域都有着广泛的应用。随着 科技的不断进步，压力传感器的应用领域将会进一步扩大，为人们的生活带来 更多的便利和安全。希望本文能够为相关领域的研究者提供一定的参考，促进 相关技术的发展与创新。
传感器的工作原理及应用 1. 引言 传感器是一种能够感知和测量某种物理量或化学量的装置，广泛应用于工业自 动化、环境监测、医疗仪器等领域。本文将介绍传感器的工作原理以及在不同领域中的应用。 2. 传感器的工作原理 传感器的工作原理主要有以下几种： 2.1 电阻传感器 电阻传感器是根据被测量物理量对电阻值的影响来进行测量的传感器。它通过 将被测量量与电阻值建立数学关系，从而间接测量被测量量的变化。常见的电阻传感器有温度传感器和压力传感器。 2.2 压电传感器 压电传感器是利用压电效应来进行测量的传感器。当外力施加在压电材料上时，压电材料会产生电荷，这个电荷与外力有关。通过测量压电材料上的电荷大小来推断外力的大小。压电传感器广泛应用于振动测量和压力测量领域。 2.3 光电传感器 光电传感器是利用光电效应来进行测量的传感器。它通过将光信号转化为电信 号来测量光的强度、光的颜色等。光电传感器广泛应用于自动化控制、光电检测等领域。 2.4 惯性传感器 惯性传感器是利用物体的惯性特性来进行测量的传感器。它通过测量物体的加 速度和角速度来推断物体的位置和姿态。惯性传感器广泛应用于导航系统、运动跟踪系统等领域。 3. 传感器的应用 传感器在各个领域中有着广泛的应用，以下列举几个常见的应用领域： 3.1 工业自动化 在工业生产过程中，传感器可以用来监测温度、压力、流量等物理量，从而实 现自动化控制。传感器的应用能大大提高工业生产的效率和质量。
•温度传感器用于监测设备的温度，以保证设备正常运行。 •压力传感器用于监测设备的压力，以确保设备在安全范围内运行。 •流量传感器用于监测液体或气体的流量，以强化流程控制。 3.2 环境监测 传感器在环境监测领域中起着重要作用，可以监测空气质量、水质和噪音等环 境信息，以提供及时的监测数据。 •气体传感器用于监测空气中的有害气体浓度，以保证室内空气质量。 •水质传感器用于监测水体中的PH值、浊度等指标，以评估水质状况。 •声音传感器用于监测噪音水平，以提供安静的工作和生活环境。 3.3 医疗仪器 传感器在医疗仪器中有广泛应用，可以监测患者的生命体征、药物浓度等重要 信息，以提供医疗诊断和治疗支持。 •心电传感器用于监测患者的心电信号，并提供心脏疾病诊断。 •血压传感器用于监测患者的血压变化，以评估患者的健康状况。 •药物浓度传感器用于监测患者的药物浓度，以调整药物治疗方案。 4. 结论 传感器在现代社会中有着广泛的应用，通过测量和监测物理量和化学量，为各 行各业提供了精准的数据支持。随着科技的不断发展，传感器的功能和应用领域也将不断扩展和创新。
摘要 本文介绍一种基于单片机的自动压力标定系统，它具有结构简单、精度高、价格便宜、操作方便等特点，可以标定正压力和负压力两种传感器，对于提高压力传感器生产效率有着重要意义。近年来，随着标定技术不断发展与提高，结合现代电子技术与计算机的广泛应用，对压力资料的录取精度也相应提高，为适应电子压力传感器的标定技术要求，确保压力传感器标定所录取资料的准确性，因此有必要研究温度对压力计标定装置的影响。经过充分调研并查阅大量有关资料，以及对现有的压力计标定装置进行了分析对比，选用标准液压源，本文首先研究了压力传感器标定的发展历史，并对温度补偿标定装置的发展概况作了充分的研究，‘分析了现有的压力传感器标定装置的优缺点，提出了一种以新型的标准液压源为主要部件的电子压力传感器自动标定装置，提高了工作效率。为了达到设计要求，本文重点研究了压力自动控制系统原理，并对压力控制系统进行数学建模与仿真的研究。采用斩波运放ICL7650高精度放大器OP07来保证压力传感器的信号放大，采用低噪声可编程增益稳定的CS5534芯片作为核心转换器。着重研究了压力传感器的温度补偿技术并进行了相关的调研。对于温度控制系统，研究了温度测量的相关技术，以及温度信号的采集与输出电路.在实际应用中表明本文所研究的压力传感器标定装置能够完成对压力传感器的精确标定。 关键词：力传感器单片机自动标定
Abstract This paper introduces a microcomputer-based automated pressure calibration system, which has a simple structure, high precision, low cost, easy to operate, can be positive pressure and negative pressure calibration of two sensors, pressure sensors for improving the production efficiency is of great significance. In recent years, with the development and calibration technology continues to improve, combined with modern electronic technology and extensive application of computers, the admission of the precision of pressure data have increased, as underground pressure gauge calibration device must also be updated to improve to meet the electronic pressure sensor Calibration requirements to ensure that the admission pressure sensor calibration accuracy of the information, it is necessary to study the temperature effect on the pressure gauge calibration device. After full investigation and access to a lot of the information, and the existing pressure gauge calibration device were analyzed and compared, use standard hydraulic source, this paper studied the history of development of pressure sensor calibration, temperature compensation and calibration device made the development of profiles the full study, 'analysis of the existing advantages and disadvantages of pressure sensor calibration device, a hydraulic source to the new standard as the main components of the electronic pressure sensor automatic calibration device to increase work efficiency. In order to meet the design requirements, this paper focuses on the pressure control system theory, and the pressure control system, mathematical modeling and simulation. High precision pressure sensor amplifier OP07 to ensure the signal amplification, low noise programmable gain stable CS5534 chip as the core converter. Focus of the pressure sensor temperature compensation technology, and on the related research. The temperature control system of temperature measurement technologies
智能压力传感器论文 摘要 智能传感器即是依据传感器技能，将传感器宣告的信号进行信号处理。首要经斩波稳零拓宽器进行信号发大，往后经A/D改换器进行模数改换再经单片机AT89C51进行操控，究竟闪现出来。此处，研讨的智能压力传感器，即是将压力传感器输出的电信号进行信息处理后将压力闪现出来，并经过键盘操控使智能化更趋于完善。 跟着核算机技能的不断翻开，信息处理技能也在不断翻开完善。但作为供给信息的传感器，它的翻开有关于核算机的信息处理功用来说就落后了。这使得主动查看技能遭到影响，而查看技能是人类知道国际和改造科技不行少的首要方法。依据上述要素，不断添加的科技作业者对传感器技能予以了高度的注重，推进传感器技能加快翻开，以习气信息处理技能的需求。打破是以查验技能的水平为根底的压阻型懈怠硅压力传感器以其低报价得到广泛运用，依据单片机技能的智能压力传感器以其运用便当，丈量准确而得以推行。压力传感器的基地是懈怠硅电阻桥，智能压力传感器运用单片机技能搜集数据、信号的处理并输出闪现作用。懈怠硅的压阻系数是温度的函数，所以存在活络度温漂，而影响温度的要素是多方面
的：丈量环境的改动，丈量电路发作的热量的影响等等，所以要想得到比照准确的压力值，有必要对压力传感器进行校对。压力传感器的零点存在热漂移、电漂移和时刻漂移，减小压力传感器的热零点漂移的方法是各力敏电阻的电阻值及其温度系数的持平性。 本论文首要介绍智能压力传感器的结束，分硬件和软件两有些进行介绍。硬件有些首要介绍了各运用器材的特性及结束方法;软件有些首要介绍了信息处理的编译思维。 榜首章绪论 传感器技能在今世科技范畴中占有十分首要的方位，是21世纪咱们在高新技能翻开方面抢夺的一个制高点，在国外各兴隆国家都将传感器技能视为现代高新技能翻开的要害。从20世纪80年代起，日本就将传感器技能列为优先翻开的高打捞技能之首，美国等西方国家也将传感器的根柢常识列为国家科技和国防技能翻开的要害内容。其时，国际上正面对着一场新的技能改造，这场改造的首要根底即是信息技能。信息技能的翻开给人类xx和国民经济的各个有些及各个范畴都带来了无量的、广泛的、深化的改动，是当今人类xx翻开的健旺动力。并且正在改动着传统工业的出产方法，股动着传统工业和别的新式工业的更新和改造。在军事国防、航空航天、海洋开发、生物工程、医疗保健、商检质检、环境保护、安全
压力传感器（压力变送器）的原理及应用 概述：压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用 1、应变片压力传感器原理与应用 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。
它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 电阻应变片的工作原理 金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m） 我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。来源: https://www.doczj.com/doc/6c18989644.html, 2、陶瓷压力传感器原理及应用 抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷
传感器论文 1 微型化（Micro）为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标（包括精确性、可靠性、灵敏性等）的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 1.1 由计算机辅助设计（CAD）技术和微机电系统（MEMS）技术引发的传感器微型化目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计（CAD）的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。对于微机电系统（MEMS）的研究工作始于20世纪60年代，其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科，是一个极具前景的新兴研究领域。 MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合，期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展，尤其最近十多年的研究与发展，MEMS技术已经显示出了巨大的生命力，此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。 在当前技术水平下，微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构，从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件，象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1],[2]。目前，这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 1.2 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响；目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等 2 智能化（Smart）智能化传感器（Smart Sensor）是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。 2.1 智能化传感器的特点智能化传感器是指那些装有微处理器的，不但能够执行信息处理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样，其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。
硅压阻压力传感器的发展现状与应用研 究 摘要：传感器技术是自动化等新技术融合产物，伴随我国微、硅加工技术的进一步发展，使硅压阻式压力传感器产生和进一步发展，技术被应用到各行各业中，提升压了力传感器的应用性能。硅压阻式压力传感器设备发展空间很大，有着很广阔的应用前景，目前已经被广泛应用到工业领域，如水文水利、石油开采、工业测量等方面。伴随硅压阻式压力传感器的逐步应用，产生很多全新的压力传感器理论与全新的技术与新方法，使新材料与新工艺的研究逐渐成为未来压力传感器的发展方向。本文主要探析了硅压力传感器的发展现状与应用，如下是详细研究内容。 关键词：硅压阻压力传感器；发展现状；应用；举措 前言：社会的发展，经济的繁荣，提高我国科学技术的水平，产生很多新技术，其中硅压阻式压力传感技术就是其中之一。传感技术集聚传感器、超半导体 体积激光、通信和计算机技术的优势。硅压阻式压力传感器的体积轻小，并且重 量很轻，有着较高的灵敏度与可靠性，基于该技术的优势使其被广泛的应用到化 工领域、气象领域以及地质和水利领域等。硅压阻传感器的长期实践与研究，积 累了成熟的经验，技术也得到完善和优化，技术更加成熟，目前技术的功能完善，性能稳定，成为人们普遍认可的一种传感器技术。人们在应用硅压阻压力传感器 期间，为了发挥技术的最大性能，做到充分的了解和熟悉压力传感器的发展历程，掌握使用要点，发挥技术的最大应用价值。 1. 压力传感器设备的发展历程 现代化压力传感器的发展把半导体传感器的产生作为标志，对半导体传感器 设备的发展情况进行划分，可以把其划分成以下四个不同发展阶段：
1. 创造与发明阶段 创造和发明阶段是从一九四五年开始到一九六零年结束，在一九四七年时双 级性晶体管产生。伺候半导体材料逐渐被广泛使用。史密斯在一九四五年对经硅 压阻效应进行深入研究，得出在受到外力的作用下那些半导体材料，其电阻会出 现很明显的变化。因为考虑到上述原理在制作压力传感器时，选择把应变的电阻 片全部粘贴于金属薄膜上，良好的把信号转化为微电信信号，之后进行测量工作。该阶段中最小的尺寸达到了一厘米。 1. 技术的发展阶段 硅扩散技术的进一步发展，技术人员在硅与晶面的选择过程中，针对硅和硅 晶面的选择时直接的把应变电阻扩散于晶面上，之后在其背面进行加工，加工成 为一个凹形并且较薄的一个硅弹性膜片，我们把其称之为硅杯。该形式的硅杯类 型传感器有着成本低、稳定性很好以及重量轻、体积小及梁敏度很好的特征，正 是这些特征赋予了该技术的集成化特征，使金属——硅共晶体成为可能，更为商 业的发展创造全新的机遇。 1. 商业化集成加工阶段 一九七零年至一九八零年，压力传感器进入全新的阶段商业集成化的加工发 展阶段，该阶段把硅杯扩散理论作为理论依据，在此基础上应用了各类腐蚀技术，以硅传感器的加工工艺和各类异性腐蚀技术的宣传与推广为主，大力发展V形槽 法与浓棚自动化中止方法，还有阳极氧化的自动化中止方法以及微机控制自动化 中止技术等，这些技术与方法均是自动化控制硅膜厚度的硅各向异性加工新技术。 1. 微机械生产加工阶段