资源描述：
《压力传感器典型应用电路设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、12测量与检修2002年第22卷第5期文章编号:100226061(2002)0520012203压阻式压力传感器及其应用电路设计才滢,毕鹏(92493部队89分队,辽宁葫芦岛125000)摘 要:介绍了压阻式传感器的工作原理以及相关应用电路,并给出了一个应用示例加以说明。关键词:传感器;压阻;应变中图分类号:TP21219 文献标识码:BPressure-resistanceTypePressureSensorandDesignofItsApplicationCircuitCaiYeng,BiP
2、eng(NavalMetrologyandTestCenter,Huludao125000,China)Abstract:Theoperatingprincipleandrelativeapplicationcircuitofpressure2resis2tancesensorarepresentedinthispaper.Andanappliedexampleisgiventoshowallofthose.Keywords:sensor;pressure2resistance;strain 目前
3、,压力传感器种类很多,有振动筒式、1 压阻式传感器石英波登管式、压阻式、应变片式等多种。其中电阻式传感器是将输入的机械量应变E转振动筒式压力传感器虽然不确定度可达012%换为电阻值变化的变换元件。电阻变换器的输FS,但它仅适用于测量以气体为介质的压力,测入量为应变E=$LöL,即材料的长度相对变化压范围很小;石英波登管式压力传感器不确定-6量,它是一个无量纲的相对值。通常E=10为度能达到0102%,测压范围也很大,可达一个微应变。电阻变换器的输出量为电阻值的60MPa以上,但这种传感器结构复杂、成
4、本高;相对变化量$RöR。电阻变换器有金属电阻变换应变式压力传感器测量上限一般不超过器和半导体电阻变换器两种类型。根据半导体25MPa,不确定度为1%FS,目前市场上有上限材料的压阻效应:$QöQ=PR且R=EE其中:R是达60MPa的这类压力传感器,但制作工艺较应力(FöS);P是压阻系数,P=(40～80)×差,可靠性低,特别是1MPa以下的传感器,不-1121110möN,E是弹性模量,E=1167×10Nö确定度很难达到0104%FS;压阻式压力传感器m2,所以电阻的相对变化为($RöR)≈
5、PEE。要利用单晶硅的压阻效应制成,它采用集成电路测量其他物理量,如压力、力、加速度等,就需要工艺,结构简单,测压上限可达到60MPa,具有先将应变片贴在相应的弹性元件上,这些物理工作可靠、耐腐性、抗干扰能力强等特点,国内量被转换为弹性元件的应变,再经应变片将应有些厂家利用美国生产的传感器芯片,加上严变转换为电阻输出量,应变传感器的组成框图格的组装工艺,其不确定度可达0104%FS以如图1。上,在压力测量领域得到了较广泛的应用。图1航空计测技术测量与检修132 供电及信号处理电路电路,它采用双电源供
6、电以避免共模干扰。电流211 供电电路I0=215öR,其稳定度取决于基准电压源1403压阻式传感器可以用恒压源供电,也可用和电阻R的稳定度。恒流源供电,但恒压源供电与恒流源供电相比212 处理电路存在环境温度影响不能消除的问题,如图2所压阻式传感器的满量程输出信号为70～示。350mV不等,其输出阻抗很高,这就要求放大电路须有更高的输入阻抗,不从传感器输出端吸收电流,以免破坏传感器的工作状态,这里介绍的放大电路如图4所示。图2假设四个扩散电阻的起始阻值都相等且为R,当有应力时,两个电阻阻值增加,增
7、量为$R,另两个电阻阻值减小,减小量为$R,由于温度影响,使每小电阻值都有$图4RT的变化量。因此,电桥的输出:这一电路具有很高的输入阻抗和很高的共$R恒压时V=ER+$RT模抑制比和开环增益;失调电流、电压、噪声和可以看出输出电压V与温度有关且为非线性,漂移都很小。图中A1,A2组成第一级同相并联所以用恒压源供电时,不能消除温度的影响。差动放大器,这一级的放大输出为V0′=V01-恒流时V=I$RV02=[1+(R1+R2)öW]Vi;A1,A2输入端不吸可以看出输出电压V与温度无关,这就消除了收
8、电流,并且电路结构对称,漂移和失调相互抵温度对传感器输出信号的影响。消,具有抑制共模信号干扰的能力;A3构成第所以,可采用如图3所示的恒流源供电二级差动放大,提高放大倍数,欲有效地抑制共模信号干扰,须使电路中R3=R4=R,R5=R6=Rf则放大器总输出为V0=-(RföR)V0′=-(RföR)[1+(R1+R2)öW]Vi调节电位器W,可改变放大器增益,令R1=R2,则V0=-(RföR)[1+2RöW]Vi3 典型应用下面是压阻式传感器在压力表自动检定系统中的应
