半导体压阻式传感器--在液位测量上的应用

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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。1/23/20241精选课件二、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。1/23/20242精选课件1/23/20243精选课件（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。1/23/20244精选课件（三）压阻式传感器的结构当r=0.635ra时，纵向应力=0；r>0.635ra时，为负应力(压应力)；r<0.635ra时，为正应力(拉应力)1/23/20245精选课件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1/23/20246精选课件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来。

1/23/20247精选课件压阻式固态压力传感器内部结构信号处理电路1/23/20248精选课件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1/23/20249精选课件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1/23/202410精选课件小型压阻式固态压力传感器（续）表压压力传感器p1进气管1/23/202411精选课件三、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

1/23/202412精选课件1/23/202413精选课件投入式液位计

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。

1/23/202414精选课件投入式液位计外形（续）压阻式固态压力传感器

光柱显示器

橡胶背压管

1/23/202415精选课件

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。

1/23/202416精选课件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）

例：液位计安装高度为1m，测得压力为98kPa，求水的深度。1/23/202417精选课件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。1/23/202418精选课件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1/23/202419精选课件3．电气连接方式1/23/202420精选课件（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1/23/202421精选课件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1/23/202422精选课件但温度的变化，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行补偿串联。