擴(kuò)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狭缰。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)的實用性杉源，如零點/量程的調(diào)整和遷移方便快速屿钥。但是，一些文獻(xiàn)[1墙哲，2]對擴(kuò)散硅電橋傳感器的介紹過于簡單坎市，僅限于定性分析。本文將定量分析擴(kuò)散硅傳感器測量電路中采用的零點/量程調(diào)整氏石、輸出信號的反饋穩(wěn)定等技術(shù)措施盹馅。

1 傳感器電橋工作原理

傳感器測量電路如圖1所示。無差壓時愿航，電橋兩臂電流相等毒奇。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身音，引起電橋不平衡沥葛。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的大小叔收。I0流過電橋的電阻反饋網(wǎng)絡(luò)每庆，使電橋恢復(fù)平衡。這樣今穿，電橋輸出電壓的變化與差壓變化成對應(yīng)比例關(guān)系缤灵。從而將差壓的變化直接轉(zhuǎn)換成電信號。

2 定量分析和計算

2.1  測量電路和量程調(diào)整

圖2是包括零點及量程調(diào)整電路蓝晒、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和差壓傳感電橋的測量電路腮出。恒流源I0表示輸出電流。四個橋臂電阻是R1S芝薇、R3S胚嘲、R4S和R6S作儿。當(dāng)被測的正壓力增加時，R1S和R6S阻值減小馋劈，R3S和R4S阻值增加攻锰，電橋的輸出信號VBr負(fù)向增加。這個VBr對應(yīng)于被測壓力變化值的電壓偏差信號妓雾。經(jīng)過測量電路中負(fù)反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的作用娶吞，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(yīng)于傳感器的量程上限壓力屁坛，壓敏電阻和電橋給出最大變化和最大不平衡肖糖。此時，為了保持VBr接近于零宽缎，需要最大的反饋電壓值睹蜈。當(dāng)式（1）中a=1，IO2=0時着雪，Vfb值最大牲课，傳感器得到最大的測量范圍。量程粗調(diào)螺釘處于A位而R2滑動頭處于最下部時瞎励，就滿足以上要求晋鼓。而當(dāng)a=0，IO2最大時松苹，測量范圍最窄，這種情況是三顆粗調(diào)螺釘同時處于B羔仅、C丘多、D位置，而R2滑動頭又處于最上部沉桌。通過R2滑動頭和粗調(diào)螺釘其他位置的組合谢鹊，可獲得中間的測量范圍。R2有充分的調(diào)節(jié)范圍留凭，以便在由量程調(diào)整粗調(diào)螺釘對應(yīng)不同的粗調(diào)范圍之間提供重疊佃扼。

電橋輸出處得到反饋電壓Vfb的分量為

2.2 零點調(diào)整和遷移電路

圖3是基本電橋電路加上遷移±100%的電路。電橋兩側(cè)中間各插入一個1000Ω的電阻串蔼夜。這串電阻有六個電壓輸出點以提供所需的零點調(diào)節(jié)范圍兼耀。即：    VBr=Vpress.signal-Vfb+Vsp  (2)

由于Vfb近似等于零，于是有

式中求冷，a由調(diào)零電位器R11上滑動觸點的位置決定瘤运。從公式（4）可以看到，調(diào)零電位器和螺釘?shù)牟煌恢脤?yīng)于不同的Vsp匠题，這就是輸出零點能夠被調(diào)整的原因拯坟。調(diào)零電位器處于上端時但金，a=1，Vsp最大郁季。螺釘提供零位粗調(diào)冷溃，調(diào)零電位器提供零位細(xì)調(diào)。

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