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MPX型低壓數(shù)字式壓力計的研制
發(fā)布時間：2017-09-01
隨著現(xiàn)代新技術(shù)的迅速發(fā)展，新工藝新材料的不斷涌現(xiàn)，尤其是集成技術(shù)的崛起，傳感器技術(shù)出現(xiàn)了新的飛躍。在壓力測量中壓阻式壓力傳感器是近年來發(fā)展應(yīng)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(tǒng)，而且經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路后還能夠數(shù)字顯示，成為數(shù)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(zhuǎn)換成電量的傳感元件，設(shè)計研制成MPX型低壓數(shù)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(chǎn)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(jīng)激光修整的X型電阻代替一般用四個電阻構(gòu)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(zhǔn)確度高，線性好，長期重復(fù)性好，可靠性高，它的測量范圍是差壓0一200KPa。傳感器內(nèi)部芯片上有溫度補償電阻網(wǎng)絡(luò)，在一40℃至+125℃范圍內(nèi)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(shù)字式壓力計測量線路
設(shè)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(wèi)a為此，設(shè)計了與它配套的專用壓力接口，其尺寸大小為.jpg){kind=small}
30mm厚度10mm，壓力傳感器密封在專用接口內(nèi)，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(nèi)可連續(xù)測量.
2.MPX2200型壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的傳感器，電原理上相當(dāng)于一個惠斯登電橋，當(dāng)不受壓力作用時，電橋處于平衡狀態(tài)，無電壓輸出，當(dāng)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(shè)計穩(wěn)壓源電路中，如果直接將三端固定集成穩(wěn)壓器7805的輸出信號給傳感器供電，傳感器約輸出穩(wěn)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(wěn)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(qū)動模數(shù)轉(zhuǎn)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(yōu)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(yōu)點。
4.模數(shù)轉(zhuǎn)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(gòu)成的負(fù)壓線路產(chǎn)生.參見圖3.另外，ICL7107驅(qū)動LED時，需要吸收100毫安左右的電流。這個電流在芯片上產(chǎn)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(shù)變化而波動.這些使內(nèi)部墓準(zhǔn)電壓源的精度受到一定的影響。如果內(nèi)部基準(zhǔn)不能滿足要求時，需采用外部基準(zhǔn).
三、整機性能
整臺儀器的標(biāo)定是在LY2.5型標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計上進(jìn)行的，該儀器測量范圍是0.01一0.25MPa準(zhǔn)確度為士0.02%，測試結(jié)果的典型數(shù)據(jù)如表1所示，測試結(jié)果按國家計量檢定規(guī)程《數(shù)字式壓力計》(由上海計量測試技術(shù)研究所起草，已報批)處理，數(shù)字式壓力計的準(zhǔn)確度可達(dá)到士o.5%.
摘自：中國計量測控網(wǎng)
