PLC在压力传感器内部参数测试仪中的应用

李臣友 孟宪圆

压力传感器参数。压力传感器种类和参数很多，如电容式压力传感器、电阻式压力传感器、压电式压力传感器、声表面波压力传感器等，各种传感器的内部参数各不相同。本设计针对的是压阻式压力传感器，压阻式压力传感器也是现在应用范围最广的压力传感器。其基本结构如图1所示。

工作原理是利用硅片上选择性扩散制成的应变区，其电阻值随晶体内的应力而变的现象。从半导体物性的角度看，则是由于应力的作用使半导体晶体内的能带结构发生变化，从而改变了载流子迁移率和载流子密度。电阻值变化量ΔR、形变量ε和校正率K之间的关系如下

校正率K的极性依赖与导电类型（P型N型），其量值随晶体的取向而变。应变计区组合图为桥式电路，将P型和N型相对配置可得到高灵敏度。

这种传感器的缺点是其性能随温度变化大。若在应变计的扩散电阻层的硅衬底上，配置PN结二极管和晶体管，使力敏元件与温度补偿电路一体化，则可大幅度的改善敏感元件的温度特性。

该型号传感器内部的主要技术参数:

第一，正反向击穿电压。

第二，正反向漏电流。

第三，正反向失调电压。

第四，四个敏感电阻。

压力传感器内部参数测试仪原理

测试原理图如下图2示

图2

①正反向击穿电压（VR）的测量：10~100V

②正反向漏电流(IR):1 nA ~1000nA

③正反向失调电压(Vos):±200mV

④四个敏感电阻(R):600Ω~10000Ω

测试仪原理框图：

系统结构：

核心部分， PLC作为控制器，承担着信号采集、处理，输出的任务； 上位部分，人机介面通过RS232与PLC通讯，可对设备进行操及工作参数的调整，同时监控当前状况；下位部分，主要是通过PLC脉冲输出来控制探针台的检测进程及打点器。

人机和PLC设计框图：

测试仪工作结构流程图：

PLC，触摸屏及变频器的自动控制综合应用技术提高了工业生产产品的品质和效率，解决了传统控制系统操作复杂，新产品生产周期长等问题，有利于人员培训及提高企业市场竞争力。此压力传感器内部参数测试仪使用三菱PLC作为控制核心，使其精度、稳定性得到大大的提高。因此该技术可以在现代工业中应当得到广泛的应用，具有广阔的发展前景。

（作者单位：国机集团秦皇岛视听机械研究所）