擴散硅壓力傳感器應用——液位測量實驗
一、實驗目的
1．了解擴散硅壓力傳感器測量液位的基本原理；
2．學習擴散硅壓力傳感器特性與應用。
二、實驗儀器
1．應變傳感器實驗模塊；
2．JCY-3液位、流量檢測模塊。
三、實驗原理
在具有壓阻效應的半導體材料上用擴散或離子注入法，摩托羅拉公司設計出X形硅壓力傳感器如下圖所示：在此元件的一個方向上加偏置電壓形成電流i，當有剪切力作用時，在垂直電流方向將會產生電場變化
，該電場的變化引起電位變化，則在端可得到被與電流垂直方向的兩測壓力引起的輸出電壓Uo。
式中d為元件兩端距離。擴散硅壓力傳感器輸出電壓可以很好的反映加在敏感元件上壓力的變化，而這一壓力的變化可以來自液位的變化。
圖1-1 MPX10傳感器工作原理圖
本實驗裝置選擇的是摩托羅拉公司的MPX10P，工作電壓最大直流6V，最大檢測壓力100kPa；有4個引出腳，1腳接地、2腳為Uo+、3腳接+5V電源、4腳為Uo-；當P1>P2時，輸出為正；P1<P2時，輸出為負；這里P2為大氣壓強。傳感器本身沒有調零功能，而且輸出信號為mV級，需要對信號進行調零和放大處理。
四、實驗內容與步驟
1．（實驗前檢查各水箱內是否有雜物，若有，應將流量計兩端軟管擰開，并向水箱內注水沖走雜物，以免堵塞流量計）將JCY-3液位、流量檢測裝置的液位水箱出水閥門打開（出水閥門在機箱內，豎向為開，橫向為關），通過液位水箱和出水閥門向儲水箱注水，注滿但不要溢出；隨后關閉液位水箱出水閥門并打開液位水箱進水閥門（橫向為開，豎向為關）。
2．打開主控臺電源，這里選擇+6V作為傳感器電源，調節直流穩壓電源的“電壓選擇”旋鈕到±6V，并將“+”的輸出接JCY-3液位、流量檢測裝置“傳感器電源”。
3．將±15V直流穩壓電源接至應變傳感器實驗模塊，調節Rw3到適當位置，將輸入Ui短路，調節Rw4使差分放大電路輸出“Uo2”為0。（選擇直流電壓表200mV觀察）
4．如圖36-2，拿掉短路線，將+6V直流穩壓電源接到調零Rw1兩端，JCY-3液位、流量檢測裝置的“LT輸出”正端接Rw1中間抽頭（串接了一個電阻），“LT輸出”接差分電路輸入端“Ui”調節Rw1使“Uo2”為0。（選擇直流電壓表200mV觀察）
3．將+24V直流穩壓電源輸出接到JCY-3液位、流量檢測裝置“電機M電源”。液位水箱注滿水后將電機電源斷開。
4．調節液位水箱出水閥使其有一個小的開度，讓液位水箱的液位慢慢回落，每隔5mm記錄“Uo2”輸出電壓值（選擇直流電壓表20V觀察），并將實驗結果填入下表。
表1-1
五、實驗報告
根據表36-1所記錄實驗數據，繪制Uo2（V）- H（mm）實驗曲線，并計算非線性誤差。
圖1-2 液位測量實驗接線圖
