MPX型低壓數字式壓力計的研制

發布時間：2017-09-01

隨著現代新技術的迅速發展，新工藝新材料的不斷涌現，尤其是集成技術的崛起，傳感器技術出現了新的飛躍。在壓力測量中壓阻式壓力傳感器是近年來發展應用很廣泛的一種，因為它可以直接輸出電壓信號，也適用于壓力控制系統，而且經過模數轉換電路后還能夠數字顯示，成為數字式壓力計。

在眾多的壓阻式壓力傳感器中，美國摩托羅拉公司(MotorolaCo.)在八十年代研制成功的X型橫向壓阻式硅壓力傳感器性能更加突出，我們利用它作為壓力量轉換成電量的傳感元件，設計研制成MPX型低壓數字式壓力計。

一、MPXZOO型壓力傳感器

MPx2200型壓力傳感器是美國摩托羅拉公司生產的MPx系列中的一種，也屬橫向壓阻式傳感器，它用單個由離子注入工藝形成并經激光修整的X型電阻代替一般用四個電阻構成的惠斯登電橋，避免了由四個電阻的不匹配而引起的誤差。因而它的準確度高，線性好，長期重復性好，可靠性高，它的測量范圍是差壓0一200KPa。傳感器內部芯片上有溫度補償電阻網絡，在一40℃至+125℃范圍內有較好的溫度補償效果。由于傳感器本身有溫度補償，因而可用恒壓源供電。

二、數字式壓力計測量線路

設計中我們注意了以下幾個問題.

1.MPX220O型壓力傳感器差壓測量范圍是200K衛a為此，設計了與它配套的專用壓力接口，其尺寸大小為30mm厚度10mm，壓力傳感器密封在專用接口內，傳感器一端與大氣相通，這樣，實際測量范圍是O一200KPa的表壓，且在該范圍內可連續測量.

2.MPX2200型壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應制成的傳感器，電原理上相當于一個惠斯登電橋，當不受壓力作用時，電橋處于平衡狀態，無電壓輸出，當受到壓力作用時，一對橋臂電阻變大，而另一對橋臂電阻變小，電橋失去平衡，電橋有電壓輸出.因此傳感器本身需要有性能良好的電源供電，在設計穩壓源電路中，如果直接將三端固定集成穩壓器7805的輸出信號給傳感器供電，傳感器約輸出穩定性還不夠，因此把7805輸入到MC1403，由MC1403芯片的輸出向傳感器供電，以保證傳感器輸出的穩定性.此外，因為MPx2200本身已有溫度補償，所以采用恒壓源供電以簡化線路。

3.放大線路.MPx2200壓力傳感器輸出的最大值是40mv無法直接驅動模數轉換毛路，所以必須加上放大電路，第一級放大采用雙運放LM358來完成，第二級采用性能優良的OP07，該放大電路具有差動輸入，單端輸出的形式，具有高增益，高輸入電阻和高共模抑制比的優點。

4.模數轉換和顯示電路，利用ICL7107芯片和四個LED效碼管組成，因為ICL7lO7白十5伏單電源供電，因此一5伏電源采用一個六反相器CH4069、兩個二極管和兩個電容器構成的負壓線路產生.參見圖3.另外，ICL7107驅動LED時，需要吸收100毫安左右的電流。這個電流在芯片上產生加。毫瓦左右的功耗。由于功耗大，芯片溫升較高。芯片的功耗隨讀數變化而波動.這些使內部墓準電壓源的精度受到一定的影響。如果內部基準不能滿足要求時，需采用外部基準.

三、整機性能

整臺儀器的標定是在LY2.5型標準活塞式壓力計上進行的，該儀器測量范圍是0.01一0.25MPa準確度為士0.02%，測試結果的典型數據如表1所示，測試結果按國家計量檢定規程《數字式壓力計》(由上海計量測試技術研究所起草，已報批)處理，數字式壓力計的準確度可達到士o.5%.

摘自：中國計量測控網

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