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一種實用的壓力傳感器測量電路的方法

2018-12-12 1334次瀏覽 來源:網絡

一種實用的壓力傳感器測量電路的方法

采用電橋構成測量差壓的傳感器電路,是一種具有較高靈敏度的測量方法。 

擴散硅變送器主要就是電阻有源惠斯登全電橋壓力測量電路。它能在達到較高精度和穩定性的前提下,使變送器具有較強的實用性,如零點/量程的調整和遷移方便快速。但是,一些文獻[1,2]對擴散硅電橋傳感器的介紹過于簡單,*于定性分析。本文將定量分析擴散硅傳感器測量電路中采用的零點/量程調整、輸出信號的反饋穩定等技術措施。


 1 傳感器電橋工作原理 

  

   傳感器測量電路無差壓時,電橋兩臂電流相等。差壓信號加到四個硅壓敏電阻上,壓敏電阻的阻值隨差壓而變化,引起電橋不平衡。電橋輸出電壓饋入放大器A1。A1的輸出電壓通過晶體管Q8改變輸出電流I0的大小。I0流過電橋的電阻反饋網絡,使電橋恢復平衡。這樣,電橋輸出電壓的變化與差壓變化成對應比例關系。從而將差壓的變化直接轉換成電信號。 


2 定量分析和計算 

  

   2.1 測量電路和量程調整 

  

   包括零點及量程調整電路、反饋電阻網絡和差壓傳感電橋的測量電路。恒流源I0表示輸出電流。四個橋臂電阻是R1S、R3S、R4S和R6S。當被測的正壓力增加時,R1S和R6S阻值減小,R3S和R4S阻值增加,電橋的輸出信號VBr負向增加。這個VBr對應于被測壓力變化值的電壓偏差信號。經過測量電路中負反饋電阻網絡的作用,VBr信號將保持非常接近于零。 

  

  基本反饋電壓公式是

  Vfb=V1-V2=IO1[aR2+R1]


對應于壓力傳感器的量程上限壓力,壓敏電阻和電橋給出*大變化和*大不平衡。此時,為了保持VBr接近于零,需要*大的反饋電壓值。當式(1)中a=1,IO2=0時,Vfb值*大,傳感器得到*大的測量范圍。量程粗調螺釘處于A位而R2滑動頭處于*下部時,就滿足以上要求。而當a=0,IO2*大時,測量范圍*窄,這種情況是三顆粗調螺釘同時處于B、C、D位置,而R2滑動頭又處于*上部。通過R2滑動頭和粗調螺釘其他位置的組合,可獲得中間的測量范圍。R2有充分的調節范圍,以便在由量程調整粗調螺釘對應不同的粗調范圍之間提供重疊。

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