一、壓阻式壓力傳感器的壓力測量實驗目的：

了解擴散硅壓阻式壓力傳感器測量壓力的原理和標定方法。

二、基本原理：

擴散硅壓阻式壓力傳感器的工作機理是半導體應變片的壓阻效應，在半導體受力變形時會暫時改變晶體結構的對稱性，因而改變了半導體的導電機理，使得它的電阻率發生變化，這種物理現象稱之為半導體的壓阻效應 。一般半導體應變采用N型單晶硅為傳感器的彈性元件，在它上面直接蒸鍍擴散出多個半導體電阻應變薄膜（擴散出敏感柵）組成電橋。在壓力（壓強）作用下彈性元件產生應力，半導體電阻應變薄膜的電阻率產生很大變化，引起電阻的變化，經電橋轉換成電壓輸出，則其輸出電壓的變化反映了所受到的壓力變化。圖10—1為壓阻式壓力傳感器壓力測量實驗原理圖。

圖10—1  壓阻式壓力傳感器壓力測量實驗原理

三、需用器件與單元：

機頭靜態位移安裝架、壓阻式壓力傳感器、傳感器輸入插座、引壓膠管、銅三通、手捏氣泵、壓力表；主板中的F／V表、+4V直流電源、壓阻輸出口、差動放大器。

四、實驗步驟：

1、將壓阻式壓力傳感器安裝在機頭靜態位移安裝架上，并連接好引壓膠管、壓力表和手捏氣泵等。如圖10—2所示，并松開手捏氣泵的單向閥。

2、在主板上按圖10—3接線（注意：壓阻的電源端VS與輸出端Vo不能接錯），將F／V表量程切換開關切到2V檔。檢查接線無誤后合上實驗箱主電源開關，并將差動放大器的撥動開關撥到“開”位置。將差動放大器的增益電位器按順時針方向輕輕轉到底后再逆向回轉半圈，調節調零電位器，使電壓表顯示電壓為零。

3、鎖緊手捏氣泵的單向閥，仔細地反復手捏(注意：用力不要過大) 氣泵并同時觀察

壓力表，壓力上升到3Kpa左右時調節差動放大器的調零電位器，使電壓表顯示為相應的0.3V左右。再仔細地反復手捏氣泵壓力上升到19Kpa左右時調節差動放大器的增益電位器，使電壓表相應顯示1.9V左右。

圖10—2   壓阻式壓力傳感器測壓實驗安裝圖

圖10—3   壓阻式壓力傳感器測壓實驗接線圖

4、仔細地慢悠悠松開手捏氣泵的單向閥，使壓力慢慢下降到3Kpa時鎖緊氣泵的單向閥，調節差動放大器的調零電位器，使電壓表顯示為相應的0.300V。再仔細地反復手捏氣泵壓力上升到19Kpa時調節差動放大器的增益電位器，使電壓表相應顯示1.900V。

5、重復步驟4過程，直到認為已足夠精度時調節手捏氣泵使壓力在3～19KPa之間變化，每上升1KPa氣壓分別讀取電壓表讀數，將數值列于表10。

表10 壓阻式壓力傳感器測壓實驗數據

6、畫出實驗曲線計算本系統的靈敏度和非線性誤差。實驗完畢，關閉所有電源。