09 电子1班 张明祯 力敏传感器测液体密度

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1、燕山大学课程设计说明书题目：力敏传感器测液体密度学院（系）理学院年级专业：09级电子信息科学与技术1班学号：090108040027学生姓名：张明祯指导教师：杜会静王锁明教师职称：讲师实验师燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：理学院基层教学单位：电子信息科学与技术系学号090108040027学生姓名张明祯专业（班级）09电子信息科学与技术1班设计题目力敏传感器测液体密度设计技术参数设计参数：数字电压表的精度在0.1；电子天平的精度在0.0001；游标卡尺的精度在0.02；浮子体积及其液体密度保留在小数点后4位。设计要求①了解硅压阻式力敏传感器的工作原理；②掌

2、握用力敏传感器测液体密度的方法；③分析并讨论误差产生的原因。工作量共十五个工作日工作计划2011/6/30----2011/7/06实验选题2011/7/07----2011/7/08实验操作2011/7/08----2011/7/09实验论文2011/7/10----2011/7/14论文检查和修饰参考资料1.高华娜王志宙普通物理实验力学部分；2.刘泓乔亚力大学物理实验2009.02；3.里天王秀琴等常用物理手册昆明云南人民出版社1982；4.周菊林力敏传感器的实验探究2008.04。指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单

3、位、系部各一份。年月日燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：成绩：指导教师：年月日答辩小组评语：成绩：组长：年月日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年月日燕山大学课程设计说明书力敏传感器测液体密度理学院09级电子（1）班张明祯摘要：力敏传感器在物理实验中已经得到广泛的应用，它的方便、快捷、准确已得到普遍认可。在液体密度测量这一传统实验中，我们利用硅压阻式力敏传感器利用半导体压阻效应进行测量，改进了传统的实验方法，实现了非电力电测，提高了实验的精度。关键字：力敏传感器，液体密度，浮子Pressuresensitivetransferofliquiddensitys

4、ensorZhangMingzhenAbstract:Forcesensorinthephysicsexperimenthasbeenwidelyused,itisconvenient,fast,accurateandhasbeengenerallyrecognized.Inthemeasurementofliquiddensityofthetraditionalexperiments,weusesiliconpiezoresistiveforcesensorutilizingasemiconductorpiezoresistiveeffectmeasuremen

5、t,improvesthetraditionalexperimentalmethod,realizenonelectricpowermeasurement,improvethetestprecision.1.引言液体的密度测量是物理实验的一个基本实验，传统的测量方法是用普通的物理天平，采用流体静力称衡法和比重瓶法进行测量。现在力敏传感器在物理实验中已经得到广泛的应用，它的方便、快捷、准确已得到普遍认可。在液体密度测量这一传统实验中，我们利用力敏传感器进行测量，改进了传统的实验方法，实现了非电力电测，提高了实验的精度。2.实验器材力敏传感器，数字电压表,支架,第13

6、页共13页燕山大学课程设计说明书升降台，烧杯，浮子，食盐，自来水，物理天平，电子天平。3.实验原理密度是液体的基本属性之一，在科研生产中常常通过液体密度的测定而做出成分、纯度等的鉴定。首先测出浮子的质量和体积，再将浮子浸没在液体中,称出它的可视重力，若不计空气阻力，则浮子所受的液体浮力为(1)根据阿基米德定律，物体所受的浮力为(2)其中为待测液体的密度，为浮子排开液体的体积，也就是浮子的体积。联立(1)(2)两式可得(3)硅压阻式力敏传感器又称半导体应变计，它利用半导体压阻效应，采用半导体的集成电路工艺和微细加工技术，使应变部分与感应膜部分形成一体，并将输出信号放

7、大电路、信号处理电路等集成在同一块芯片上制成。因此，具有输出信号大、频率响应快、电路处理方便、可靠性高、体积小、重量轻等优点，可用于压力、拉力、扭矩、位移、角速度和加速度等物理量的测量和控制，也可用于血压、颅压、心音、脉搏等生理生化指标的测量和控制系统中。硅压阻式力敏传感器由弹性梁（金属薄片）和贴在梁上的传感器芯片组图1传感器原理第13页共13页燕山大学课程设计说明书成，如图1所示(1为传感器芯片，2为金属梁，3为挂钩)其中芯片是四个硅扩散电阻集成的一个非平衡电桥。当外界压力作用于金属梁上时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出输出电压与所加外力成正比

8、。即(4)