半导体压阻式传感器 ——在液位测量上的应用课件

1、。,任务二 半导体压阻式传感器 在液位测量上的应用,一、任务描述与分析 对一个回油槽的油位进行测量，油槽的正常油位在1.5米左右，最高为2米，油槽为敞开式结构，因为液体的深度与产生的压力成比例，因而可以在油槽的底部安装压力传感器来测量油位，比如安装扩散硅压力传感器 。,1,PPT学习交流,二、相关知识,什么叫压阻效应？,在半导体材料上施加一作用力时，其电阻率将发生显著的变化，这种现象称为压阻效应。,2,PPT学习交流,3,PPT学习交流,（二）什么是扩散硅压力传感器,利用压阻效应原理，采用三维集成电路工艺技术及一些专用特殊工艺，在单晶硅片上的特定晶向，制成应变电阻构成的惠斯顿检测电桥，并同时利

2、用硅的弹性力学特性，在同一硅片上进行特殊的机械加工，集应力敏感与力电转换检测于一体的这种力学量传感器，以气、液体压强为检测对象，也称为固态压阻传感器 。,4,PPT学习交流,（三）压阻式传感器的结构,当r=0. 635 ra时，纵向应力=0； r0. 635ra时，为负应力(压应力)； r0. 635ra时，为正应力(拉应力),5,PPT学习交流,1：高压进气口，2：低压进气口，3硅杯，4.单晶硅膜片，5：扩散硅应变片，6：扩散电阻引线，7：电极及引线，8：玻璃粘接剂，9：玻璃基板,6,PPT学习交流,压阻式固态压力传感器的隔离、承压膜片,隔离、承压膜片可以将腐蚀性的气体、液体与硅膜片 隔离开

3、来。,7,PPT学习交流,压阻式固态 压力传感器 内部结构,信号处理电路,8,PPT学习交流,小型压阻式固态压力传感器,高压进气口,低压进气口,绝对压力传感器,9,PPT学习交流,小型压阻式固态压力传感器（续）,呼吸、透析和注射泵设备中用的压力传感器,p1进气管,p2进气管,固态压力传感器,10,PPT学习交流,小型压阻式固态压力传感器（续）,表压压力传感器,p1进气管,11,PPT学习交流,三、相关技能,1量程选择 根据被测压力，可以选择表压、绝压、密封式表压、差压等压力显示值，在传感器的量程选择时，首先确定压力显示类型。 2安装方式的选择 现代传感器通常已经和变送器整体化，根据现场的安装需

4、要，可以选用投入式、法兰式、螺纹式、直杆式等安装方式的压力传感器,12,PPT学习交流,13,PPT学习交流,投入式液位计,压阻式固态压力传感器用于投入式液位计：p1的进气孔用柔性不锈钢隔离膜片隔离，并用硅油传导压力而与液体相通。,14,PPT学习交流,投入式液位计外形（续）,压阻式固态压力传感器,光柱 显示器,橡胶 背压管,15,PPT学习交流,投入式液位传感器 投入式液位传感器安装方便，适应于深度为 几米 至 几十米，且混有 大 量 污物、杂质的水或其他液体的液位测量。,16,PPT学习交流,投入式液位计液位的计算： 安装高度h0处水的表压 p1=gh1,h=h0+h1=h0+p1 /（g

5、）,例：液位计安装高度为1m，测得压力为98kPa，求水的深度。,17,PPT学习交流,有的传感器采用较大内孔和法兰连接方式，适用于非密封场合，尤其是具有粘稠或浆状介质等特性的液体，或富含颗粒类介质的测量，不易堵塞，便于清洗 。,18,PPT学习交流,螺纹式结构压力传感器一般用于封闭式压力容器中，采用差压测量方式进行液位的测量,19,PPT学习交流,3电气连接方式,20,PPT学习交流,（二）认知测量电路,1恒流源电桥电路 由于制造、温度影响等原因，传统的电桥存在失调、零位温漂、灵敏度温度系数和非线性等问题，影响传感器的准确性。为了提高测量精度，减少与补偿误差措施有三： 1. 恒流源供电电桥 2. 零点温度补偿 3. 灵敏度温度补偿,21,PPT学习交流,电桥的输出电压与电阻变化成正比，与恒流源电流成正比，但与温度无关，因此测量不受温度的影响,22,PPT学习交流,但温度的变化，将引起零漂和灵敏度漂移。零漂是指扩散电阻值随温度变化，灵敏度漂移是指压阻系数随温度变化，对于温度的影响可以进行补偿。对于零位温漂，可以 串、并联电阻进行补偿；对于灵敏度温漂可以串联二极管进