壓力傳感器及其應(yīng)用電路

1、壓力傳感器及其應(yīng)用電路摘要：目前在工業(yè)生產(chǎn)中用得最廣的壓力傳感器是硅壓阻式壓力傳感器，它通過感觸壓力的變化來改變其中的應(yīng)變元件的電阻，從而輸出相應(yīng)的電壓變化，實(shí)現(xiàn)將壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)參數(shù)。本文探討了MPX2000系列壓力傳感器的應(yīng)用電路以及MC33079型號(hào)運(yùn)算放大器在其中的應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)。關(guān)鍵詞：壓力傳感器；MPX2000；MC33079引言在工業(yè)測量中，壓力的測量極為廣泛，利用壓力測量可以直接或間接測得很多物理參數(shù)，例如大型儲(chǔ)液罐

2、的液位、儲(chǔ)氣罐的壓力、海洋的水深、山的高度，醫(yī)療方面可以測量血壓、呼吸壓等，航空方面測量飛機(jī)的飛行高度、飛行速度、升降速度以及氣體管道流量等。但目前在實(shí)際中用得最多的是由膜片、波紋管、彈簧管和機(jī)械式傳動(dòng)、放大機(jī)構(gòu)組成的指針式壓力表。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低，但測量精度低，如果要對壓力參數(shù)進(jìn)行遙測、記錄或集中觀察（監(jiān)控）、自動(dòng)調(diào)節(jié)或控制，則需要用到壓力傳感器，通過壓力傳感器將壓力參數(shù)變成電信號(hào)輸出。一、硅壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳

3、感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的器件，也就是在單晶硅的基片或硅杯上用擴(kuò)散工藝、離子注入工藝或?yàn)R射工藝制成一定形狀的應(yīng)變元件，當(dāng)壓力傳感器受到壓力時(shí)，傳感器中的應(yīng)變元件的電阻發(fā)生變化，從而輸出相應(yīng)的電壓變化。很多壓阻式壓力傳感器是在硅膜片上制作四個(gè)等值電阻的應(yīng)變元件，形成電橋。當(dāng)受到壓力作用時(shí)，一對橋臂電阻變大△R，而另一對橋臂電阻變小△R，電橋失去平衡，這時(shí)便有一個(gè)與壓力成正比的電壓uo輸出，其工作原理如圖(a)所示。二、壓力傳感器的應(yīng)

4、用電路典型的壓力傳感器應(yīng)用電路如圖(b)所示。它是一種適合于MPX2000系列的通用放大電路。MPX2000系列壓力傳感器是一種帶有溫度補(bǔ)償?shù)膲鹤枋綁毫鞲衅鳎鋬?nèi)部有溫度補(bǔ)償電阻網(wǎng)絡(luò)，并經(jīng)激光校準(zhǔn)，如圖(c)所示。經(jīng)過激光校準(zhǔn)后，傳感器的零輸出、滿量程輸出及輸出一致性、溫度補(bǔ)償特性等都達(dá)到較好的性能指標(biāo)。它的基本性能指標(biāo)是：零位輸出小于1mV，滿量程輸出40mV1.5mV，在0～＋85℃范圍內(nèi)有較好的溫度補(bǔ)償效果；線性度可達(dá)0.1％F

5、S～0.25％FS；工作溫度范圍為－40℃～＋125℃允許過載為400％（MPX2100）、200％（MPX2050）。（MPX2100與MPX2050的主要參數(shù)與極限參數(shù)詳見附錄一和附錄二）另外，在壓力傳感器的應(yīng)用電路中，大多都采用儀用放大器電路結(jié)構(gòu)。這是由于儀用放大器電路具有高輸入阻抗的特點(diǎn)（傳感信號(hào)兩端均由同相端輸入），兩運(yùn)放A1、A2的特性相同時(shí)，就可以很好地減小溫漂，增強(qiáng)抗共模干擾的能力，且當(dāng)改變增益時(shí)對放大器特性無影響。這種

6、放大電路能測量小信號(hào)并具有較高的精度。三、應(yīng)用電路的分析典型的壓力傳感器應(yīng)用電路中，A1、A2構(gòu)成同相比例運(yùn)算電路，它們的同相端連接硅R△RR△RR△RR△Ru0I0(a)圖(d)所示，它是由四個(gè)運(yùn)放集合成的一個(gè)集成運(yùn)放，有四個(gè)相對應(yīng)的輸入和輸出端，其功能完全一樣。結(jié)束語通過查找大量資料，我深入了解了一些壓力傳感器的相關(guān)知識(shí)，通過學(xué)習(xí)研究壓力傳感器的原理以及其應(yīng)用電路的內(nèi)容，使我對集成運(yùn)算放大器的原理和構(gòu)造有了更深入的認(rèn)識(shí)和了解。參考文

7、獻(xiàn)：[1]肖景和.集成運(yùn)算放大器應(yīng)用精粹.5659[2]何希才，鄒炳強(qiáng).通用電子電路應(yīng)用[3][日]馬場清太郎.運(yùn)算放大器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)（何希才譯）附錄一：MPX2100MPX2100與MPX2050MPX2050的主要參數(shù)的主要參數(shù)名稱符號(hào)MPX2100MPX2050單位差動(dòng)壓力范圍POP0～1000～50kPa工作電壓VS10(max)10（max)V輸出滿量程電壓Vpas401.5401.5mV零位輸出Voff11mV靈敏度△V△p

8、0.40.8mVkPa線性度―0.1～0.250.1～0.25％FS壓力滯后（0～100kPa)―－0.05～＋0.1－0.05～＋0.1％FS溫度滯后（0～85℃）―0.5～10.5～1％FS全量的溫度影響（0～85℃）TCVFas0.5～10.5～1％FS零位溫度影響（0～85℃）TCVoff0.5～10.5～1mV輸入阻抗Zin18001800Ω輸出阻抗Zout1400～30001400～3000Ω響應(yīng)時(shí)間（10％～90％）tR1