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一种实用的压力传感器测量电路的方法

2018-12-12 777次浏览 来源:网络

一种实用的压力传感器测量电路的方法

采用电桥构成测量差压的传感器电路,是一种具有较高灵敏度的测量方法。 

扩散硅变送器主要就是电阻有源惠斯登全电桥压力测量电路。它能在达到较高精度和稳定性的前提下,使变送器具有较强的实用性,如零点/量程的调整和迁移方便快速。但是,一些文献[1,2]对扩散硅电桥传感器的介绍过于简单,*于定性分析。本文将定量分析扩散硅传感器测量电路中采用的零点/量程调整、输出信号的反馈稳定等技术措施。


 1 传感器电桥工作原理 

  

   传感器测量电路无差压时,电桥两臂电流相等。差压信号加到四个硅压敏电阻上,压敏电阻的阻值随差压而变化,引起电桥不平衡。电桥输出电压馈入放大器A1。A1的输出电压通过晶体管Q8改变输出电流I0的大小。I0流过电桥的电阻反馈网络,使电桥恢复平衡。这样,电桥输出电压的变化与差压变化成对应比例关系。从而将差压的变化直接转换成电信号。 


2 定量分析和计算 

  

   2.1 测量电路和量程调整 

  

   包括零点及量程调整电路、反馈电阻网络和差压传感电桥的测量电路。恒流源I0表示输出电流。四个桥臂电阻是R1S、R3S、R4S和R6S。当被测的正压力增加时,R1S和R6S阻值减小,R3S和R4S阻值增加,电桥的输出信号VBr负向增加。这个VBr对应于被测压力变化值的电压偏差信号。经过测量电路中负反馈电阻网络的作用,VBr信号将保持非常接近于零。 

  

  基本反馈电压公式是

  Vfb=V1-V2=IO1[aR2+R1]


对应于压力传感器的量程上限压力,压敏电阻和电桥给出*大变化和*大不平衡。此时,为了保持VBr接近于零,需要*大的反馈电压值。当式(1)中a=1,IO2=0时,Vfb值*大,传感器得到*大的测量范围。量程粗调螺钉处于A位而R2滑动头处于*下部时,就满足以上要求。而当a=0,IO2*大时,测量范围*窄,这种情况是三颗粗调螺钉同时处于B、C、D位置,而R2滑动头又处于*上部。通过R2滑动头和粗调螺钉其他位置的组合,可获得中间的测量范围。R2有充分的调节范围,以便在由量程调整粗调螺钉对应不同的粗调范围之间提供重叠。