半导体压阻式传感器 ——在液位测量上的应用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,。,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,。,9/29/2024,1,二、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。,9/29/2024,2,9/29/2024,3,（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 。,9/29/2024,4,（三）压阻式传感器的结构,当,r=0. 635 ra,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,),9/29/2024,5,1,：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,9/29/2024,6,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。,9/29/2024,7,压阻式固态 压力传感器 内部结构,信号处理电路,9/29/2024,8,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,9/29/2024,9,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,p,1,进气管,p,2,进气管,固态压力传感器,9/29/2024,10,小型压阻式固态压力传感器（续）,表压压力传感器,p,1,进气管,9/29/2024,11,三、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,9/29/2024,12,9/29/2024,13,投入式液位计,压阻式固态压力传感器用于投入式液位计：,p,1,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。,9/29/2024,14,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,9/29/2024,15,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。,9/29/2024,16,投入式液位计液位的计算,：,安装高度,h,0,处水的表压,p,1,=,gh,1,h,=,h,0,+,h,1,=,h,0,+,p,1,/,（,g,）,例：液位计安装高度为,1m,，,测得压力为,98kPa,，,求水的深度。,9/29/2024,17,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 。,9/29/2024,18,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,9/29/2024,19,3,电气连接方式,9/29/2024,20,（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,9/29/2024,21,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,9/29/2024,22,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,R,s,起调零作用，并联电阻,R,P,起补偿作用。,9/29/2024,23,（三）常见的商用扩散硅压力变送器,9/29/2024,24,自学相应内容。,9/29/2024,25,