PLC在壓力傳感器內(nèi)部參數(shù)測(cè)試儀中的應(yīng)用

李臣友 孟憲圓

壓力傳感器參數(shù)。壓力傳感器種類和參數(shù)很多，如電容式壓力傳感器、電阻式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、聲表面波壓力傳感器等，各種傳感器的內(nèi)部參數(shù)各不相同。本設(shè)計(jì)針對(duì)的是壓阻式壓力傳感器，壓阻式壓力傳感器也是現(xiàn)在應(yīng)用范圍最廣的壓力傳感器。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

工作原理是利用硅片上選擇性擴(kuò)散制成的應(yīng)變區(qū)，其電阻值隨晶體內(nèi)的應(yīng)力而變的現(xiàn)象。從半導(dǎo)體物性的角度看，則是由于應(yīng)力的作用使半導(dǎo)體晶體內(nèi)的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改變了載流子遷移率和載流子密度。電阻值變化量ΔR、形變量ε和校正率K之間的關(guān)系如下

校正率K的極性依賴與導(dǎo)電類型（P型N型），其量值隨晶體的取向而變。應(yīng)變計(jì)區(qū)組合圖為橋式電路，將P型和N型相對(duì)配置可得到高靈敏度。

這種傳感器的缺點(diǎn)是其性能隨溫度變化大。若在應(yīng)變計(jì)的擴(kuò)散電阻層的硅襯底上，配置PN結(jié)二極管和晶體管，使力敏元件與溫度補(bǔ)償電路一體化，則可大幅度的改善敏感元件的溫度特性。

該型號(hào)傳感器內(nèi)部的主要技術(shù)參數(shù):

第一，正反向擊穿電壓。

第二，正反向漏電流。

第三，正反向失調(diào)電壓。

第四，四個(gè)敏感電阻。

壓力傳感器內(nèi)部參數(shù)測(cè)試儀原理

測(cè)試原理圖如下圖2示

圖2

①正反向擊穿電壓（VR）的測(cè)量：10~100V

②正反向漏電流(IR):1 nA ~1000nA

③正反向失調(diào)電壓(Vos):±200mV

④四個(gè)敏感電阻(R):600Ω~10000Ω

測(cè)試儀原理框圖：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

核心部分， PLC作為控制器，承擔(dān)著信號(hào)采集、處理，輸出的任務(wù)； 上位部分，人機(jī)介面通過RS232與PLC通訊，可對(duì)設(shè)備進(jìn)行操及工作參數(shù)的調(diào)整，同時(shí)監(jiān)控當(dāng)前狀況；下位部分，主要是通過PLC脈沖輸出來控制探針臺(tái)的檢測(cè)進(jìn)程及打點(diǎn)器。

人機(jī)和PLC設(shè)計(jì)框圖：

測(cè)試儀工作結(jié)構(gòu)流程圖：

PLC，觸摸屏及變頻器的自動(dòng)控制綜合應(yīng)用技術(shù)提高了工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)和效率，解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)操作復(fù)雜，新產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)等問題，有利于人員培訓(xùn)及提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此壓力傳感器內(nèi)部參數(shù)測(cè)試儀使用三菱PLC作為控制核心，使其精度、穩(wěn)定性得到大大的提高。因此該技術(shù)可以在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)當(dāng)?shù)玫綇V泛的應(yīng)用，具有廣闊的發(fā)展前景。

（作者單位：國(guó)機(jī)集團(tuán)秦皇島視聽機(jī)械研究所）