傳感器綜合實驗臺
實驗十一 擴散硅壓阻式壓力傳感器的壓力測量實驗
一、實驗目的：
了解擴散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理與方法。
二、實驗儀器
壓力傳感器模塊、溫度傳感器模塊、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓源+5V、±15V。
三、實驗原理
在具有壓阻效應的半導體材料上用擴散或離子注入法，摩托羅拉公司設計出X形硅壓力傳感器如下圖所示：在單晶硅膜片表面形成4個阻值相等的電阻條。并將它們連接成惠斯通電橋，電橋電源端和輸出端引出，用制造集成電路的方法封裝起來，制成擴散硅壓阻式壓力傳感器。
擴散硅壓力傳感器的工作原理：在X形硅壓力傳感器的一個方向上加偏置電壓形成電流
，當敏感芯片沒有外加壓力作用，內部電橋處于平衡狀態(tài)，當有剪切力作用時，在垂直電流方向將會產生電場變化
，該電場的變化引起電位變化，則在端可得到被與電流垂直方向的兩測壓力引起的輸出電壓Uo。
（11-1）
式中d為元件兩端距離。
實驗接線圖如圖11-2所示，MPX10有4個引出腳，1腳接地、2腳為Uo+、3腳接+5V電源、4腳為Uo-；當P1>P2時，輸出為正；P1
圖11-1 擴散硅壓力傳感器原理圖
四、實驗內容與步驟
1．接入+5V、±15V直流穩(wěn)壓電源，模塊輸出端Vo2接控制臺上數(shù)顯直流電壓表，選擇20V檔，打開實驗臺總電源。
4．調節(jié)Rw2到適當位置并保持不動，用導線將差動放大器的輸入端Ui短路，然后調節(jié)Rw3使直流電壓表200mV檔顯示為零，取下短路導線。
5．氣室1、2的兩個活塞退回到刻度“17”的小孔后，使兩個氣室的壓力相對大氣壓均為0，氣壓計指在“零”刻度處，將MPX10的輸出接到差動放大器的輸入端Ui，調節(jié)Rw1使直流電壓表200mv檔顯示為零。
6．保持負壓力輸入P2壓力零不變，增大正壓力輸入P1的壓力到0.01MPa，每隔0.005Mpa記下模塊輸出Uo2的電壓值。直到P1的壓力達到0.095Mpa；填入下表。
7．保持正壓力輸入P1壓力0.095Mpa不變，增大負壓力輸入P2的壓力，從0.01MPa每隔0.005Mpa記下模塊輸出Uo2的電壓值。直到P2的壓力達到0.095Mpa；填入下表。
8．保持負壓力輸入P2壓力0.095Mpa不變，減小正壓力輸入P1的壓力，每隔0.005Mpa記下模塊輸出Uo2的電壓值。直到P1的壓力為0.005Mpa；填入下表。
9．保持負壓力輸入P1壓力0Mpa不變，減小正壓力輸入P2的壓力，每隔0.005Mpa記下模塊輸出Uo2的電壓值。直到P2的壓力為0.005Mpa；填入下表。
10．實驗結束后，關閉實驗臺電源，整理好實驗設備。
五、實驗報告
1．根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，計算壓力傳感器輸入P（P1-P2）—輸出Uo2曲線。計算靈敏度L=ΔU/ΔP，非線性誤差δf。
圖11-2 擴散硅壓力傳感器接線圖
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