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一種實(shí)用的壓力傳感器測(cè)量電路的方法
采用電橋構(gòu)成測(cè)量差壓的傳感器電路，是一種具有較高靈敏度的測(cè)量方法。
擴(kuò)散硅變送器主要就是電阻有源惠斯登全電橋壓力測(cè)量電路。它能在達(dá)到較高精度和穩(wěn)定性的前提下，使變送器具有較強(qiáng)的實(shí)用性，如零點(diǎn)/量程的調(diào)整和遷移方便快速。但是，一些文獻(xiàn)[1，2]對(duì)擴(kuò)散硅電橋傳感器的介紹過(guò)于簡(jiǎn)單，*于定性分析。本文將定量分析擴(kuò)散硅傳感器測(cè)量電路中采用的零點(diǎn)/量程調(diào)整、輸出信號(hào)的反饋穩(wěn)定等技術(shù)措施。
1 傳感器電橋工作原理
傳感器測(cè)量電路無(wú)差壓時(shí)，電橋兩臂電流相等。差壓信號(hào)加到四個(gè)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(guò)晶體管Q8改變輸出電流I0的大小。I0流過(guò)電橋的電阻反饋網(wǎng)絡(luò)，使電橋恢復(fù)平衡。這樣，電橋輸出電壓的變化與差壓變化成對(duì)應(yīng)比例關(guān)系。從而將差壓的變化直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
2 定量分析和計(jì)算
2．1 測(cè)量電路和量程調(diào)整
包括零點(diǎn)及量程調(diào)整電路、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和差壓傳感電橋的測(cè)量電路。恒流源I0表示輸出電流。四個(gè)橋臂電阻是R1S、R3S、R4S和R6S。當(dāng)被測(cè)的正壓力增加時(shí)，R1S和R6S阻值減小，R3S和R4S阻值增加，電橋的輸出信號(hào)VBr負(fù)向增加。這個(gè)VBr對(duì)應(yīng)于被測(cè)壓力變化值的電壓偏差信號(hào)。經(jīng)過(guò)測(cè)量電路中負(fù)反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的作用，VBr信號(hào)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(duì)應(yīng)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(shí)，為了保持VBr接近于零，需要*大的反饋電壓值。當(dāng)式（1）中a=1，IO2=0時(shí)，Vfb值*大，傳感器得到*大的測(cè)量范圍。量程粗調(diào)螺釘處于A位而R2滑動(dòng)頭處于*下部時(shí)，就滿足以上要求。而當(dāng)a=0，IO2*大時(shí)，測(cè)量范圍*窄，這種情況是三顆粗調(diào)螺釘同時(shí)處于B、C、D位置，而R2滑動(dòng)頭又處于*上部。通過(guò)R2滑動(dòng)頭和粗調(diào)螺釘其他位置的組合，可獲得中間的測(cè)量范圍。R2有充分的調(diào)節(jié)范圍，以便在由量程調(diào)整粗調(diào)螺釘對(duì)應(yīng)不同的粗調(diào)范圍之間提供重疊。
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