半导体压阻式传感器——在液位测量上的应用实用教案

1、2021-12-11二、相关(xinggun)知识 什么什么(shn me)叫压阻效应？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(binhu)(binhu)，这种现象称为压阻效应。 第1页/共25页第一页，共26页。2021-12-12第2页/共25页第二页，共26页。2021-12-13（二）什么是扩散(kusn)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

2、压强(yqing)(yqing)为检测对象，也称为固态压阻传感器 。第3页/共25页第三页，共26页。2021-12-14（三）压阻式传感器的结构(jigu)当r=0. 635 ra时，纵向(zn xin)应力=0； r0. 635ra时，为负应力(压应力)； r0. 635ra时，为正应力(拉应力)第4页/共25页第四页，共26页。2021-12-151：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(dinz)引线，7：电极及引线，8：玻璃粘接剂，9：玻璃基板第5页/共25页第五页，共26页。2021-12-16压阻式固态压力压阻式固态压力(yl)传感器

3、的隔离、承传感器的隔离、承压膜片压膜片 隔离隔离(gl)、承压膜片可以承压膜片可以将腐蚀性的气将腐蚀性的气体、液体与硅体、液体与硅膜片膜片 隔离隔离(gl)开来。开来。 第6页/共25页第六页，共26页。2021-12-17压阻式固态压阻式固态(gti) 压力传感器压力传感器 内部结构内部结构信号处理信号处理(xn ho ch l)电路电路第7页/共25页第七页，共26页。2021-12-18小型压阻式固态小型压阻式固态(gti)压力传感器压力传感器高压高压(goy)进气口进气口低压(dy)进气口绝对压力传感器第8页/共25页第八页，共26页。2021-12-19小型小型(xioxng)压阻式

4、固态压力传感器压阻式固态压力传感器（续）（续）呼吸、透析和注射泵设备呼吸、透析和注射泵设备(shbi)(shbi)中用的中用的压力传感器压力传感器p1进气管p2进气管固态(gti)压力传感器第9页/共25页第九页，共26页。2021-12-110小型压阻式固态小型压阻式固态(gti)压力传感器（续）压力传感器（续）表压压力表压压力(yl)(yl)传感器传感器p1进气管第10页/共25页第十页，共26页。2021-12-111三、相关(xinggun)技能1 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(xinsh)(xinsh)值，在传感器的量程选择时，首先确定压力

5、显示(xinsh)(xinsh)类型。2 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 第11页/共25页第十一页，共26页。2021-12-112第12页/共25页第十二页，共26页。2021-12-113投入投入(tur)式液位计式液位计 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(bn yn)硅油传导压力而与液体相通。 第13页/共25页第十三页，共26页。2021-12-114投入投入(tur)式液位计外形（续）式液位计外形（续） 压阻式固压阻式固态态(gti)压

6、力传感压力传感器器 光柱(un zh) 显示器 橡胶 背压管 第14页/共25页第十四页，共26页。2021-12-115投入式液位传感器投入式液位传感器 投入式液位传投入式液位传感器安装感器安装(nzhung)方便，适应于深度方便，适应于深度为为 几米几米 至至 几十米，几十米，且混有且混有 大大 量量 污物、污物、杂质的水或其他液杂质的水或其他液体的液位测量。体的液位测量。 第15页/共25页第十五页，共26页。2021-12-116投入式液位计液位的计算：投入式液位计液位的计算： 安装安装(nzhung)高度高度h0处水的表压处水的表压 p1=gh1 h=h0+h1=h0+p1 /（ g

7、） 例：液位计安装高度为1m，测得压力(yl)为98kPa，求水的深度。第16页/共25页第十六页，共26页。2021-12-117有的传感器采用(ciyng)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 。第17页/共25页第十七页，共26页。2021-12-118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(cling)方式进行液位的测量(cling) 第18页/共25页第十八页，共26页。2021-12-1193电气(dinq)连接方式第19页/共25页第十九页，共26页。2021-12-120（

8、二）认知测量(cling)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(jinsho)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 第20页/共25页第二十页，共26页。2021-12-121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(wgun)(wgun)，因此测量不受温度的影响 第21页/共25页第二十一页，共26页。2021-12-122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

9、数随温度变化，对于(duy)温度的影响可以进行补偿。对于(duy)零位温漂，可以 串、并联电阻进行补偿；对于(duy)灵敏度温漂可以串联二极管进行补偿串联。电阻(dinz)Rs起调零作用，并联电阻(dinz)RP起补偿作用。 第22页/共25页第二十二页，共26页。2021-12-123（三）常见的商用扩散(kusn)硅压力变送器第23页/共25页第二十三页，共26页。2021-12-124自学相应(xingyng)内容。第24页/共25页第二十四页，共26页。2021-12-125感谢您的观看(gunkn)！第25页/共25页第二十五页，共26页。NoImage内容(nirng)总结2021/11/15。2021/11/15。2021/11/15。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。r0. 6