半導(dǎo)體壓阻式傳感器--在液位測量上的應(yīng)用

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任務(wù)二半導(dǎo)體壓阻式傳感器在液位測量上的應(yīng)用一、任務(wù)描述與分析對一個(gè)回油槽的油位進(jìn)行測量，油槽的正常油位在1.5米左右，最高為2米，油槽為敞開式結(jié)構(gòu)，因?yàn)橐后w的深度與產(chǎn)生的壓力成比例，因而可以在油槽的底部安裝壓力傳感器來測量油位，比如安裝擴(kuò)散硅壓力傳感器。1/23/20241精選課件二、相關(guān)知識

什么叫壓阻效應(yīng)？在半導(dǎo)體材料上施加一作用力時(shí)，其電阻率將發(fā)生顯著的變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。1/23/20242精選課件1/23/20243精選課件（二）什么是擴(kuò)散硅壓力傳感器利用壓阻效應(yīng)原理，采用三維集成電路工藝技術(shù)及一些專用特殊工藝，在單晶硅片上的特定晶向，制成應(yīng)變電阻構(gòu)成的惠斯頓檢測電橋，并同時(shí)利用硅的彈性力學(xué)特性，在同一硅片上進(jìn)行特殊的機(jī)械加工，集應(yīng)力敏感與力電轉(zhuǎn)換檢測于一體的這種力學(xué)量傳感器，以氣、液體壓強(qiáng)為檢測對象，也稱為固態(tài)壓阻傳感器。1/23/20244精選課件（三）壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)當(dāng)r=0.635ra時(shí)，縱向應(yīng)力=0；r>0.635ra時(shí)，為負(fù)應(yīng)力(壓應(yīng)力)；r<0.635ra時(shí)，為正應(yīng)力(拉應(yīng)力)1/23/20245精選課件1：高壓進(jìn)氣口，2：低壓進(jìn)氣口，3硅杯，4.單晶硅膜片，5：擴(kuò)散硅應(yīng)變片，6：擴(kuò)散電阻引線，7：電極及引線，8：玻璃粘接劑，9：玻璃基板1/23/20246精選課件壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片隔離、承壓膜片可以將腐蝕性的氣體、液體與硅膜片隔離開來。

1/23/20247精選課件壓阻式固態(tài)壓力傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)信號處理電路1/23/20248精選課件小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器高壓進(jìn)氣口低壓進(jìn)氣口絕對壓力傳感器1/23/20249精選課件小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器（續(xù)）呼吸、透析和注射泵設(shè)備中用的壓力傳感器p1進(jìn)氣管p2進(jìn)氣管固態(tài)壓力傳感器1/23/202410精選課件小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器（續(xù)）表壓壓力傳感器p1進(jìn)氣管1/23/202411精選課件三、相關(guān)技能1．量程選擇根據(jù)被測壓力，可以選擇表壓、絕壓、密封式表壓、差壓等壓力顯示值，在傳感器的量程選擇時(shí)，首先確定壓力顯示類型。2．安裝方式的選擇現(xiàn)代傳感器通常已經(jīng)和變送器整體化，根據(jù)現(xiàn)場的安裝需要，可以選用投入式、法蘭式、螺紋式、直桿式等安裝方式的壓力傳感器

1/23/202412精選課件1/23/202413精選課件投入式液位計(jì)

壓阻式固態(tài)壓力傳感器用于投入式液位計(jì)：p1的進(jìn)氣孔用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，并用硅油傳導(dǎo)壓力而與液體相通。

1/23/202414精選課件投入式液位計(jì)外形（續(xù)）壓阻式固態(tài)壓力傳感器

光柱顯示器

橡膠背壓管

1/23/202415精選課件

投入式液位傳感器

投入式液位傳感器安裝方便，適應(yīng)于深度為幾米至幾十米，且混有大量污物、雜質(zhì)的水或其他液體的液位測量。

1/23/202416精選課件投入式液位計(jì)液位的計(jì)算：

安裝高度h0處水的表壓

p1=

gh1

h=h0+h1=h0+p1/（

g）

例：液位計(jì)安裝高度為1m，測得壓力為98kPa，求水的深度。1/23/202417精選課件有的傳感器采用較大內(nèi)孔和法蘭連接方式，適用于非密封場合，尤其是具有粘稠或漿狀介質(zhì)等特性的液體，或富含顆粒類介質(zhì)的測量，不易堵塞，便于清洗。1/23/202418精選課件螺紋式結(jié)構(gòu)壓力傳感器一般用于封閉式壓力容器中，采用差壓測量方式進(jìn)行液位的測量1/23/202419精選課件3．電氣連接方式1/23/202420精選課件（二）認(rèn)知測量電路1．恒流源電橋電路由于制造、溫度影響等原因，傳統(tǒng)的電橋存在失調(diào)、零位溫漂、靈敏度溫度系數(shù)和非線性等問題，影響傳感器的準(zhǔn)確性。為了提高測量精度，減少與補(bǔ)償誤差措施有三：1.恒流源供電電橋2.零點(diǎn)溫度補(bǔ)償3.靈敏度溫度補(bǔ)償1/23/202421精選課件電橋的輸出電壓與電阻變化成正比，與恒流源電流成正比，但與溫度無關(guān)，因此測量不受溫度的影響1/23/202422精選課件但溫度的變化，將引起零漂和靈敏度漂移。零漂是指擴(kuò)散電阻值隨溫度變化，靈敏度漂移是指壓阻系數(shù)隨溫度變化，對于溫度的影響可以進(jìn)行補(bǔ)償。對于零位溫漂，可以串、并聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償；對于靈敏度溫漂可以串聯(lián)二極管進(jìn)行補(bǔ)償串聯(lián)。