扩散硅压力传感器应用——液位测量实验
一、实验目的
1．了解扩散硅压力传感器测量液位的基本原理；
2．学习扩散硅压力传感器特性与应用。
二、实验仪器
1．应变传感器实验模块；
2．JCY-3液位、流量检测模块。
三、实验原理
在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，摩托罗拉公司设计出X形硅压力传感器如下图所示：在此元件的一个方向上加偏置电压形成电流i，当有剪切力作用时，在垂直电流方向将会产生电场变化
，该电场的变化引起电位变化，则在端可得到被与电流垂直方向的两测压力引起的输出电压Uo。
式中d为元件两端距离。扩散硅压力传感器输出电压可以很好的反映加在敏感元件上压力的变化，而这一压力的变化可以来自液位的变化。
图1-1 MPX10传感器工作原理图
本实验装置选择的是摩托罗拉公司的MPX10P，工作电压最大直流6V，最大检测压力100kPa；有4个引出脚，1脚接地、2脚为Uo+、3脚接+5V电源、4脚为Uo-；当P1>P2时，输出为正；P1<P2时，输出为负；这里P2为大气压强。传感器本身没有调零功能，而且输出信号为mV级，需要对信号进行调零和放大处理。
四、实验内容与步骤
1．（实验前检查各水箱内是否有杂物，若有，应将流量计两端软管拧开，并向水箱内注水冲走杂物，以免堵塞流量计）将JCY-3液位、流量检测装置的液位水箱出水阀门打开（出水阀门在机箱内，竖向为开，横向为关），通过液位水箱和出水阀门向储水箱注水，注满但不要溢出；随后关闭液位水箱出水阀门并打开液位水箱进水阀门（横向为开，竖向为关）。
2．打开主控台电源，这里选择+6V作为传感器电源，调节直流稳压电源的“电压选择”旋钮到±6V，并将“+”的输出接JCY-3液位、流量检测装置“传感器电源”。
3．将±15V直流稳压电源接至应变传感器实验模块，调节Rw3到适当位置，将输入Ui短路，调节Rw4使差分放大电路输出“Uo2”为0。（选择直流电压表200mV观察）
4．如图36-2，拿掉短路线，将+6V直流稳压电源接到调零Rw1两端，JCY-3液位、流量检测装置的“LT输出”正端接Rw1中间抽头（串接了一个电阻），“LT输出”接差分电路输入端“Ui”调节Rw1使“Uo2”为0。（选择直流电压表200mV观察）
3．将+24V直流稳压电源输出接到JCY-3液位、流量检测装置“电机M电源”。液位水箱注满水后将电机电源断开。
4．调节液位水箱出水阀使其有一个小的开度，让液位水箱的液位慢慢回落，每隔5mm记录“Uo2”输出电压值（选择直流电压表20V观察），并将实验结果填入下表。
表1-1
五、实验报告
根据表36-1所记录实验数据，绘制Uo2（V）- H（mm）实验曲线，并计算非线性误差。
图1-2 液位测量实验接线图
