半导体压阻式传感器-——在液位测量上的应用

2020/4/61。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。2020/4/62二、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。2020/4/632020/4/64（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。2020/4/65（三）压阻式传感器的结构当r=0.635ra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)2020/4/661：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2020/4/67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。2020/4/68压阻式固态压力传感器内部结构信号处理电路2020/4/69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2020/4/610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2020/4/611小型压阻式固态压力传感器（续）表压压力传感器p1进气管2020/4/612三、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2020/4/6132020/4/614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。2020/4/615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2020/4/616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。2020/4/617投入式液位计液位的计算：安装高度h0处水的表压p1=gh1h=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。2020/4/618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。2020/4/619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2020/4/6203．电气连接方式2020/4/621（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2020/4/622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2020/4/623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。电阻Rs起调零作用，并联电阻RP起补偿作用。2020/4/624（三）常见的商用扩散硅压力变送器2020/4/625自学相应内容。