MPXHZ6115大气压力测量试验

北航《内燃机测试技术》实验课包括15个实验。

内燃机测试技术试验

实验

MPXHZ6115大气压力测量试验

实验学时:2

实验类型:基础型

实验对象:本科生

一.实验目的:

1.

2.

3.

4. 了解半导体压力测量基本原理。 了解MPXHZ6115大气压力特性。 掌握MPXHZ6115大气压力测量电路实现 掌握MPXHZ6115大气压力软件算法推导。

二.实验原理及设备说明

1.半导体压力测量基本原理

由半导体压力敏感元件构成的传感器。对压力、应变等机械量进行信息处理的必要条件是把机械量转换成电学量,这种机-电变换装置就是压力传感器。半导体压力传感器可分为两类,一类是根据半导体PN结(或肖特基结)在应力作用下,特性发生变化的原理制成的各种压敏二极管或晶体管。这种压力敏感元件的性能很不稳定,未得到很大的发展。另一类是根据半导体压阻效应构成的传感器,这是半导体压力传感器的主要品种。早期大多是将半导体应变片粘贴在弹性元件上,制成各种应力和应变的测量仪器。60年代,随着半导体集成电路技术的发展,出现了由扩散电阻作为压阻元件的半导体压力传感器。这种压力传感器结构简单可靠,没有相对运动部件,传感器的压力敏感元件和弹性元件合为一体,免除了机械滞后和蠕变,提高了传感器的性能。

半导体具有一种与外力有关的特性,即电阻率(以符号 表示)随所承受的应力而改变,称为压阻效应。单位应力作用下所产生的电阻率的相对变化,称为压阻系数,以符号表示。以数学式表示为

Δρ/ρ=kσ,其中ρ为电阻率,k为压阻系数,σ为应力;

半导体电阻承受应力时所产生的电阻值的变化(ΔR/R),主要由电阻率的变化所决定,所以上述压阻效应的表达式也可写成

ΔR/R=kσ;

因此应力为压力等型式的话,就可以把压力的变化转换为电阻的变化,然后通过测量电路实现压力的测量。

常用半导体压力传感器选用N 型硅片作为基片,先把硅片制成一定几何形状的弹性受力部件,在此硅片的受力部位,沿不同晶向制作四个P型扩散电阻,然后用这四个电阻构成四臂惠斯登电桥,在外力作用下电阻值的变化就变成电信号输出。这个具有压力效应的惠斯登电桥是压力传感器的心脏,通常称作压阻电桥。

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