实验四：进气管绝对压力传感器检测
一、实验目的和要求：
1.掌握进气管绝对压力传感器的结构及工作原理。
2.掌握进气管绝对压力传感器的检测方法。
二、实验设备及器材
丰田8A电喷发动机故障实验台一台、万用表、手动真空泵
三、实验内容及步骤
本次实验的内容主要是检测进气管绝对压力传感器。
1.实验原理
在汽油机上，进气管绝对压力传感器是用来测量进气管内气体的绝对压力，并将压力信号转变为电信号送入电子控制单元ECU，作为燃油喷射控制和点火控制的主控制信号。进气管绝对压力传感器按照内部结构不同分为压敏电阻式、电容式、膜盒式、表面弹性波式等，但目前应用较为广泛的是压敏电阻式和电容式。压敏电阻式内部结构如图1所示。半导体膜片一侧作用的真空室，另外一侧接的是进气管压力；当进气管压力发生变化时，使得半导体膜片发生变形，从而使应变电阻所在的桥式电路平衡被打破，产生电压信号，经控制电路放大后送入ECU。
图1半导体压敏电阻式进气管绝对压力传感器
1-半导体膜片；2-控制电路；3-真空室
压敏电阻式进气管绝对压力传感器与ECU的连接电路如图2所示。压敏电阻式进气管绝对压力传感器的插接器主要有三个端子，分别是：电源端Vcc、信号端PIM
及搭铁端E2。
ECU
图2 压敏电阻式进气管绝对压力传感器电路
ECU通过Vcc端子给传感器提供标准的5V参考电压，传感器信号经PIM端子输送给ECU，E2为搭铁端子。
2.检测步骤
○1电源电压检测：
点火开关置于“OFF”位置，拆开线束插接器。然后将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），在线束侧用万用表电压当测量线束插接器电源端子Vcc 和搭铁端子E2之间的电压，其电压值应为4.5～5.5V。如有异常，应检查进气管绝对压力传感器与ECU 之间的线路是否导通。若断路，应更换或修理线束。
○2输出信号电压检测：
将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进气歧管绝对压力传感器与进气歧管的真空软管，然后用真空泵向进气歧管绝对压力传感器内施加真空，同时在ECU侧用万用表电压挡测量端子PIM与E2之间的传感器输出信号电压，将测量的数据填入表1中。
表1 输出信号电压测量记录表
四、实验小结
思考题：与标准值对照，该传感器工作是否正常？不正常时，会引起什么后果？
家兔基础实验操作及注意事项总结
基本技能操作经验总结 （一）家兔的给药、基本手术及相关仪器的初步使用 1.家兔的捉拿 【实验方法】先轻轻打开笼门，勿使其受惊，随后手伸入笼内，从头前阻拦其跑动，一只手迅速抓住兔的颈背部的皮毛，慢慢提起家兔，然后用另一只手轻轻托住臀部，尽量使兔处在舒适、放松的状态。 【注意事项】避免抓住耳朵提拿家兔，这样不但会损伤家兔的耳朵，而且易引起家兔的紧张并激起挣扎和反抗。抓取动物时手法不当，动作过激导致家兔惊吓，产生强烈挣扎而长时间处于激动状态，大脑皮层细胞兴奋阈值增加，肾上腺素的释放，大脑中枢电位频率增高，大脑皮层运动区过度兴奋，导致麻醉效果不佳。 2.家兔的称重与放置 【实验方法】兔笼放置在电子秤上，去皮。将兔子脖子卡住兔笼头端的凹槽，盖上兔笼盖，使兔子呈趴伏状，记录数据。压住兔笼盖和后座，将兔笼转移到操作台准备实验。 【注意事项】兔笼重量提前去皮；尽量避免头尾不对应；时刻注意压住兔笼盖，避免转移途中兔子挣脱。 3.耳缘静脉麻醉 【实验方法】穿刺前准备工作：穿刺前应拔除待穿刺血管部位的兔毛，轻柔或以手指轻弹待穿刺的血管使其充血扩张，或用酒精棉球涂擦待穿刺的血管使血管扩张。 穿刺手法：左手食指和中指夹住静脉的近端，拇指绷紧静脉的远端，无名指及小指垫在下面，右手持头皮针尽量从静脉的远端刺入。若回抽注射器有暗红色
血液流出或注射时若无阻力、无隆起现象，说明针头在血管内。移动拇指于针头上以固定针头，放开食指和中指，将药液缓慢注入，然后拔出针头，用手压迫针眼片刻。 注：本实验所用麻醉药——乌拉坦用药剂量为1000 mg/Kg。 【注意事项】1. 进针部位宜选择在耳缘静脉远心端的血管段，若穿刺失败，可向近心端前移一段再进行穿刺； 2.可利用酒精棉球擦拭使耳缘静脉血管扩张，便于操作； 3.静脉注射必须缓慢（大概每分钟推送5ml ），同时观察家兔肌肉紧张、角膜反射和对皮肤夹捏的反应，当这些活动明显减弱或消失时，应立即停止注射。在注射麻醉药物时，可先用麻醉药物总量的三分之二，密切观察动物生命体征的变化，若已达到预计麻醉效果剩余药液可暂不注射，以避免麻醉过深抑制呼吸中枢导致动物死亡； 4.实验动物的固定 【实验方法】将动物麻醉后，仰卧位固定于手术台上，颈部伸直，口腔与气管成一直线，保持气管畅通。用粗麻绳打类蝴蝶结固定家兔四肢，用棉麻线套住家兔上切牙固定在兔台头端，使家兔四肢和头部伸展并固定。 【注意事项】1.打结最好打利于捆缚的结，避免家兔挣脱。2.尽量使颈部抻直，避免扭曲。 5.清理兔毛 【实验方法】使用弯头兔毛剪剪掉实验部位兔毛。 【注意事项】1.左手捏住要剪的兔毛，方便剪掉后及时清理。注意不要将兔毛掕起，这样容易剪到皮肤和皮下神经，引起兔子的强烈挣扎。
8-1 MAP 歧管绝对压力(MAP)传感器 歧管绝对压力(MAP)传感器为三线传感器，与进气歧管压力(真空)相接触(图8-1)。MAP 传感器测量进气歧管中空气压力的变化。PCM 自MAP 传感器获取信息，指示发动机负荷，以便计算燃油和点火正时要求。歧管绝对压力与歧管真空度相反。即歧管绝对压力高时，真空度低(如节气门全开时)。当发动机停止运行时，歧管处于大气压力，MAP 传感器记录的是大气压。气压读数用于发动机起动时供油的计算。也用于发动机工作时燃油和点火正时的计算。 图8-1 MAP 传感器 压变电阻MAP 传感器 目前通用汽车公司生产的车型中使用压敏电阻型MAP 传感器。该传感器包括硅片，尺寸为3平方毫米。密封件与歧管相接。硅片以上为真空密封，而硅片以下为歧管(大气)压力。发动机工作时产生歧管真空，硅片以下的压力下降，产生硅片两端压力差的变化，从而引起变形，引起阻值的变化。 在操作中，来自进气歧管的不断变化的真空度施加于传感器壳体。真空度的变化引起传感器阻值的相应变化。从电气角度来看，当歧管压力低时，如处于怠速状态时，传感器的输出电压低，大约1V 。当歧管压力高，如节气门全开时，传感器的输出电压高，大约4.4 - 5V 。 进气歧管 进气压力 ECT 传感器 MAP, ECT 传感器接地 PCM PCM MAP 传感器 信号
8-2 图8-2 MAP 传感器线路图 如图8-2所示，PCM 通过电路2704向歧管绝对压力传感器的C 脚提供5V 工作电压，传感器A 脚通过PCM 接地，其B 脚输出信号电压给PCM 。 图8-3 MAP 传感器测量进气岐管压力的变化，此压力由发动机负荷和速度变化决定。当怠速岐管的压力很低时（高真空状态），电压在近似0.5V 到1V 之间变化，在节气门大开时，电压在4V 到5V 之间。（见图8-4） 如果MAP 传感器失效，控制模块将用TPS 信号和其他传感器来控制燃油输送和火花塞正时，以替代失效的MAP 值。如果MAP 发生开路或短路时，PCM 会设定故障码“DTC P0105: MAP SENSOR CIRCUIT ”。 图8-4 歧管绝对压力传感器输出电压曲线 赛欧的MAP 传感器与在Regal 、凯越和GL8中使用的相同。MAP 传感器提供非常重要的信息用来计算空气质量进而来控制燃油喷射时间。（见图8-3）
光纤压力传感器实验 一、实验目的 1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用 二、实验内容 l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验； 2、发光二极管驱动及探测器接收实验； 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。 三、实验仪器 1、光纤压力传感器实验仪1台 2、气压计1个 3、气压源l套 4、光纤1根 5、2#迭插头对若干 6、电源线1根 四、实验原理 通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使 用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高。 本实验仪所用到的光纤压力传感器属于非功能型光纤传感器。 本实验仪重点研究传导型光纤压力传感器的工作原理及其应用电路设计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一电一光一光一电的转换来实现压力的测量。主要应用在恶劣环境中，用光纤代替普通电缆传送信号，可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力，提高测量精度。 相关参数： l、光源 高亮度白光LED，直径5mm
篇一：家兔气管插管实验 兔的固定方法 背位固定用棉绳拉住兔的上门牙齿固定于手术台柱上。也可用兔头架，先将兔颈嵌入半圆形铁圈，再将兔嘴套入可调节铁环内。拧紧固定螺丝，再将长柄固定于手术台的定柱上 （四）常用手术的基本操作 1.备皮 （1）剪毛法：常用于急性实验。用一般弯剪刀贴皮肤依次将手术范围内的皮毛剪去。勿用手提起毛剪之，以免剪破皮肤。 （2）拔毛法：适用于大、小白鼠和家兔耳缘静脉，以及后肢皮下静脉的注射、取血等。（3）剃毛法：用于大动物的慢性实验，用电剃刀顺着毛方向剃毛。 （4）脱毛法：用于无菌手术野备皮。小动物脱毛，脱毛剂配方：硫化钠8g，淀粉7g，糖 4g，甘油5g，硼酸1g，水75g，调成糊状。用法：先将手术野的毛剪短，后用棉球涂一薄层脱毛剂，2～3分钟后用温水洗净，擦干，涂一薄层油脂。鼠类亦可不用剪毛，直接涂脱毛剂。狗等大动物脱毛，配方：硫化碱10g，生石灰15g，加水至100ml拌匀。用法：术者戴耐酸手套，用纱布涂之，使狗毛浸透，等2～3分钟后洗净擦干，涂一薄层油脂。注意切不可在脱毛前用水弄湿脱毛部位，以免脱毛剂渗入毛根造成炎症。 2.消毒 常用于慢性实验，一般用3%碘酊和75%乙醇常规法消毒。 （五）常用动物的给药方法及采血方法 1.常用动物的给药方法 （1）淋巴囊内注射法常用于蟾蜍。注入药物易于吸收。方法为左手取动物，右手持注射器以150角斜挑刺入尾骨两侧皮下淋巴囊，缓慢推入，量宜小于0.5ml，因动物皮薄，弹性差，拔针后应用棉球按压针孔片刻。 （2）皮下注射法常用于鼠类、兔、猫、狗等。鼠类注射法为左手提起其头部皮肤，右手握注射器，以约15o角刺入皮下，缓缓注入药液，拔针后轻压针孔。小白鼠注入量应小于 0.4ml药液。大白鼠、豚鼠要用大号针头。鼠类亦可从背部皮下注射，但需两个人合作完成。兔、狗、猫常在背部或大腿内侧等皮下脂肪少的部位进行皮下注射，禽类常选翼下注射。（3）肌肉注射法鼠类常选后肢外侧肌肉。兔、猫、狗多选臀部肌肉，鸟类选胸肌和腓肠肌。方法为左手固定动物，右手持注射器，垂直刺入肌肉，缓慢注射，注射完毕用手轻轻按摩注射部位，以利药物吸收。 （4）腹腔注射法除蛙类外，几乎所有动物都可使用此法给药。 （5）静脉注射法 1）鼠类：常选用尾静脉。先将鼠固定于特制的鼠筒内或倒置的玻璃罩下，使鼠尾外露，用75%乙醇擦之使血管扩张。左手拉住尾端，右手持注射器（4～4.5号针头），以约15o角刺入扩张最明显的血管内，轻推药液，阻力不大，血管变色，说明已注入静脉内，如果阻力大，局部变白，应重新刺入注射部位先从远端开始，以便失败后逐步上移注射部位。 2）狗：常选用前肢内侧的皮下头静脉和后肢外侧的小隐静脉。剪毛消毒，在血管近心端先扎一条绷带，使血管充盈，左手握肢体，拇指向远端轻轻绷紧皮肤，右手持注射器，顺血管方向向心性刺入皮下，沿血管外平行走约0.5cm后，再刺入血管，有回血后即表明进入血管，放松近心端绷带，缓慢注入药液。 3）兔：常选用耳缘静脉。先拔毛，左手食指和中指夹住耳缘静脉近心端，使血管充盈；拇 指和无名指固定耳朵，并与食、中指绷紧注射部位，右手持注射器，顺血管方向刺入静0.5～1cm，左手固定针头，右手缓慢注射。如阻力大或局部肿胀苍白，说明针头在血管外， 应重新注射。应从血管远心端开始，以便逐次向近心端重复注射。 2.常用的采血方法 （1）剪尾采血常用于小白鼠和大白鼠。小量
实验九：进气管绝对压力传感器检测 一、实验目的和要求： 1.掌握进气管绝对压力传感器的结构及工作原理。 2.掌握进气管绝对压力传感器的检测方法。 二、实验设备及器材 丰田8A电喷发动机故障实验台1台、数字万用表几块、手动真空泵 三、实验内容及步骤 本次实验的内容主要是检测进气管绝对压力传感器。 在汽油机上，进气管绝对压力传感器是用来测量进气管内气体的绝对压力，并将信号送入ECU，作为燃油喷射控制和点火控制的主控制信号。进气管绝对压力传感器按照检测原理分为压敏电阻式、电容式、膜盒式、表面弹性波式等，但目前应用最广泛的是压敏电阻式和电容式。这里主讲述压敏电阻式进气管绝对压力传感器的检测方法，与ECU的连接电路如图1所示。 图1 压敏电阻式进气管绝对压力传感器电路 ECU通过Vcc端子给传感器提供标准的5V参考电压，传感器信号经PIM端子输送给ECU，E2为搭铁端子。 检测步骤如下： 1.电源电压检测： 点火开关置于“OFF”位置，拆开线束插接器。然后将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），在线束侧用万用表电压当测量线束插接器电源端子Vcc 和搭铁端子E2之间的电压，其电压值应为4.5～5.5V。如有异常，应检查进气管绝对压力传感器与ECU 之间的线路是否导通。若断路，应更换或修理线束。 2.输出信号电压检测： 将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进气歧管绝对压力传感器与进气歧管的真空软管，然后用真空泵向进气歧管绝对压力传感器内施加真空，同时在ECU侧用万用表电压挡测量端子PIM与E2之间的传感器输出信号电压，将测量的数据填入表1中。 表1 输出信号电压测量记录表
压力传感器的特性及非平衡电桥信号转换技术 【实验目的】 （1）了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。 （2）了解非电量的转换及测量方法 —— 电桥法。 （3）掌握非平衡电桥的测量技术。 （4）掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。 （5）了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。 【实验原理】 压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力（重量）作用下产生形变（应变），导致（按电桥方式连接）粘贴于弹性体中的应变片产生电阻变化。 压力传感器的主要指标是它的最大载重（压力）、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压（激励电压）（V IN ）范围、输出电压（V OUT ）范围。 压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体以及电阻应变片、温度补偿电路组成，并采用非平衡电桥方式连接，最后密封在弹性体中。 1. 弹性体 一般由合金材料冶炼制成，加工成S 形、长条形、圆柱形等。为了产生一定弹性，挖空或部分挖空其内部。 2. 电阻应变片 金属导体的电阻R 与其电阻率ρ、长度L 、截面A 的大小有关。 L R A ρ= （4.3.1） 导体在承受机械形变过程中，电阻率、长度、截面都要发生变化，从而导致其电阻变化。 R L A R L A ρρ????=+- （4.3.2） 这样就把所承受的应力转变成应变，进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。 电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用黏合剂黏合而成。电阻应变片的结构如图4.3.1所示。 电阻应变片结构示意 图4.3.1 1—敏感栅（金属电阻丝）；2—基底片；3—覆盖层；4—引出线 （1）敏感栅。敏感栅是感应弹性应变的敏感部分。敏感栅由直径约0.01～0.05 mm 的高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。敏
家兔呼吸运动得调节 一、实验目得 1.观察血液中化学因素(PCＯ2、PＯ2、[H+])改变对家兔呼吸频率、节律、通气量得影响及机制。观察迷走神经在家兔呼吸运动调节中得作用及机制。 2.学习气管插管术与神经血管分离术。 二、实验原理 呼吸运动指在中枢神经系统控制下,通过呼吸肌节律性得运动造成胸廓节律性地扩大或缩小。呼吸运动除了受中枢神经系统控制外，一些理化因素(包括代谢产物、药物以及肺得扩大与缩小等）可通过如化学感受性呼吸反射、肺牵张反射直接或间接作用于中枢神经系统来调节呼吸运动,表现为呼吸运动及隔肌放电得频率与幅度等改变。 化学因素(包括代谢产物、药物等）可直接作用于中枢或通过化学感受器作用于中枢后,再经传出神经纤维,如膈神经、肋间神经将控制信号传至呼吸肌,引起呼吸运动发生改变。肺牵张反射指肺扩张时引起吸气抑制得反射,其传入神经就是迷走神经。 三、实验结果 1、通入CＯ２
吸入CＯ2后呼吸明显加深，频率明显加快。 2、通入N2 吸入N2后呼吸加深,频率加快,但其幅度较CO2小。
3、增大无效腔 增大无效腔后呼吸显著加深,频率显著加快。 4、剪断一侧迷走神经
剪断一侧迷走神经后,呼吸深度与频率均变化不明显。５、剪断双侧迷走神经
剪断双侧迷走神经后,呼吸深度基本不变,呼吸频率大幅度减慢。 四、讨论 1.通入ＣO2 CO2就是调节呼吸运动最主要得体液因素。当外周血液中CO2浓度适度增多时,呼吸表现为加深加快。CO2就是脂溶性小分子,能迅速透过血脑屏障进入脑脊液,与其中得水结合成碳酸,碳酸迅速解离出氢离子,从而以氢离子得形式刺激中枢化学感受器（分布在延髓腹外侧浅表区),兴奋呼吸。其次,一小部分ＣＯ2也能直接刺激外周化学感受器，兴奋呼吸。 2.通入N２ 通入Ｎ2后,因吸入气体中缺乏O2,动脉血中PO２下降,反射性使呼吸运动加深加快,肺通气量增加。并且轻度缺氧时,对外周化学感受器得兴奋作用强于对呼吸中枢得直接抑制作用,故表现为呼吸兴奋。 3.增大无效腔 肺泡通气量=（潮气量-无效腔气量)*呼吸频率。增大无效腔时，肺泡通气量减少,故气体交换效率降低,导致血液缺氧与ＣO2增多,从而兴奋呼吸。 4.剪断一侧迷走神经
对空燃比控制起决定性作用的传感器是空气计量系统。空气计量系统告诉ECU进多少空气ECU就配多少燃油，喷多少油作重要依据。所以说能导致汽车混合器漂移量过大非常大的就是空气计量系统问题。如果车喷油量偏差非常多一般就是空气流量传感器问题，因为一般其它传感器只是辅助没有权限控制那么大的喷油量，偏差也只是稍稍进行一些错误修正产生的。其它传感器做不到那么大的控制范围。控制程序中的喷油计算公式，进气量是主要决定因子，其它的只是修正因子。 全世界的所有发动机对混合器的需求都是一样的，区别不会太大。但是到故障诊断的时候要区分控制系统。 目前的汽车发动机电控系统主要分为两大类，即以空气流量计为代表的L型系统和以进气压力传感器为代表的D型系统。这两种系统的工作方式不同，故障现象不同。 空气流量计（L型）和进气压力传感器（D型）都属于空气计量装置，但是空气流量计属于直接测量进气量。进气压力传感器属于间接测量进气量。 空气流量计种类：（翼板式-基本淘汰）、（卡门涡旋式-使用率1%）、（热线热膜式-使用率99%）。 流量计和压力传感器的区别： 1、安装位置不同：空气流量计安装在空滤后面节气门前的管道中，进入进气管的空气都要 经过空气流量计。进气压力传感器安装在节气门后进气门前，靠检测进气管道中的气压力（负压、真空度检测为负值）间接判断空气流量。 2、反应速度不同：空气流量计响应速度快，因空气流量计的安装位置比较靠前。当空气进 入进气管后马上就能得出空气量。进气压力传感器反应相对较慢，因为当空气流量计得出测量结果的时候相对于进气压力传感器空气都还没有进入到节气门后面。 空气流量计 流量传感器优缺点：响应快，测量准。收油门时对进气量的测量没有进气压力传感器准确。价格昂贵一般400-20000.一般用在中高端车。 压力传感器优缺点：加油门的时候测量不准，反应较慢。但优点是收油门的时候测量节气门后的压力，判断空气流量比较准。价格相对便宜最多400，一般用在低端车。 有的车也有空气流量计和进气压力传感器同时安装的。如别克。但应该还是归为L型为主。因为L型控制精度更高。但有进气压力传感器的优点。 进气压力传感器 影响车在怠速时节气门后进气门前的进气管内的真空度的原因：点火时间，漏气，缸压，，，，，气门关闭不严，正时，排气背压，怠速电机，负荷，
实验十一 扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实验 一、实验目的: 了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理与方法。 二、实验仪器 压力传感器模块、温度传感器模块、数显单元、直流稳压源+5V 、±１5Ｖ。 三、实验原理 在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法,摩托罗拉公司设计出X 形硅压力传感器如下图所示：在单晶硅膜片表面形成4个阻值相等的电阻条。并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出,用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。 扩散硅压力传感器的工作原理：在X 形硅压力传感器的一个方向上加偏置电压形成电流 i ，当敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当有剪切力作用时,在垂直电流方向将会产生电场变化i E ??=ρ，该电场的变化引起电位变化，则在端可得到被与电流 垂直方向的两测压力引起的输出电压Uo 。 i d E d U O ???=?=ρ （11-1) 式中ｄ为元件两端距离。 实验接线图如图11－２所示,MPX1０有4个引出脚,１脚接地、2脚为U ｏ＋、3脚接+5Ｖ电源、4脚为Uo-；当P1>Ｐ２时，输出为正;Ｐ1
进气歧管绝对压力传感器的检测 进气歧管绝对压力传感器用于D型汽油喷射系统。它在汽油喷射系统中所起的作用和空气流量传感器相似。进气歧管绝对压力传感器根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力（真空度）的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到电控单元（ECU），作为确定喷油器基本喷油量的依据。在当今发动机电子控制系统中，应用较为广泛的有半导体压敏电阻式、真空膜盒传动式两种。 一、半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测 1、结构原理 半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器（图1）由压力转换元件（硅膜片）和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路组成。压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一侧是真空室，另一侧导入进气歧管压力，所以进歧管内绝对压力越高，硅膜片的变形越大，其变形量与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值则产生与其变形量成正比的变化。利用这种原理，可把进气歧管内压力的变化变换成电信号。 2、半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器的检测 （1）皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测。 皇冠3.O轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器与ECU的连接电路如图2所示。
A、传感器电源电压的检测 点火开关置于“OFF”位置，拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器，然后将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），用万用表电压档测量导线连接器中电源端VCC和接地端E2之间的电压如图3，其电压值应为4.5-5.5V。如有异常，应检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路是否导通。若断路，应更换或修理线束。 B、传感器输出电压的检测将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进
第五章 热学实验 热学实验是大学物理实验中的重要内容。在理想热学实验中，应遵循两条基本原则：其一是保持系统为孤立系统；其二是测量一个系统的状态参量时，应保证系统处于平衡态。我们的实验内容设计了对空气的比热容比进行测定。 §5.1空气比热容比的测定 气体的定压比热容与定容比热容之比称为气体的绝热指数，它是一个重要的热力学常数，在热力学方程中经常用到，本实验用新型扩散硅压力传感器测空气的压强，用电流型集成温度传感器测空气的温度变化，从而得到空气的绝热指数；要求观察热力学现象，掌握测量空气绝热指数的一种方法，并了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。 【预习重点】 1．了解理想气体物态方程，知道理想气体的等温及绝热过程特征和过程方程。 2．预习定压比热容与定容比热容的定义，进而明确二者之比即绝热指数的定义。 3．认真预习实验原理及测量公式。 【实验目的】 1．用绝热膨胀法测定空气的比热容比。 2．观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。 3．了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。 【实验原理】 理想气体的压强P 、体积V 和温度T 在准静态绝热过程中，遵守绝热过程方程：PV γ 等于恒量，其中γ是气体的定压比热容P C 和定容比热容V C 之比，通常称γ=V P C C /为该气体的比热容比（亦称绝热指数）。 如图5.1.1所示，我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究的热学系统，试进行如下实验过程。
（1）首先打开放气阀A ，贮气瓶与大气相通，再关闭A ，瓶内充满与周围空气同温（设为0T ）同压（设为0P ）的气体。 （2）打开充气阀B ，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀B 。此时瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时的气体处于状态I （1P ,1V ,0T ）。 （3）迅速打开放气阀A ，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至0P 时，立刻关闭放气阀A ，将有体积为ΔV 的气体喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内保留的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热膨胀的过程。在此过程后瓶中的气体由状态I （1P ,1V ,0T ）转变为状态II （0P ,2V ,1T ）。2V 为贮气瓶容积，1V 为保留在瓶中这部分气体在状态I （1P ,0T ）时的体积。 （4）由于瓶内气体温度1T 低于室温0T ，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温 0T 为止，此时瓶内气体压强也随之增大为2P 。则稳定后的气体状态为III （2P ,2V ,0T ）。从 状态II →状态III 的过程可以看作是一个等容吸热的过程。由状态I →II →III 的过程如图5.1.2所示。 图5.1.1 试验装置简图 图5.1.2 气体状态变化及P-V
兔的固定方法 背位固定用棉绳拉住兔的上门牙齿固定于手术台柱上。也可用兔头架，先将兔颈嵌入半圆形铁圈，再将兔嘴套入可调节铁环内。拧紧固定螺丝，再将长柄固定于手术台的定柱上 （四）常用手术的基本操作 1.备皮 （1）剪毛法：常用于急性实验。用一般弯剪刀贴皮肤依次将手术范围内的皮毛剪去。勿用手提起毛剪之，以免剪破皮肤。 （2）拔毛法：适用于大、小白鼠和家兔耳缘静脉，以及后肢皮下静脉的注射、取血等。 （3）剃毛法：用于大动物的慢性实验，用电剃刀顺着毛方向剃毛。（4）脱毛法：用于无菌手术野备皮。小动物脱毛，脱毛剂配方：硫化钠8g，淀粉7g，糖4g，甘油5g，硼酸1g，水75g，调成糊状。用法：先将手术野的毛剪短，后用棉球涂一薄层脱毛剂，2～3分钟后用温水洗净，擦干，涂一薄层油脂。鼠类亦可不用剪毛，直接涂脱毛剂。狗等大动物脱毛，配方：硫化碱10g，生石灰15g，加水至100ml 拌匀。用法：术者戴耐酸手套，用纱布涂之，使狗毛浸透，等2～3分钟后洗净擦干，涂一薄层油脂。注意切不可在脱毛前用水弄湿脱毛部位，以免脱毛剂渗入毛根造成炎症。 2.消毒 常用于慢性实验，一般用3%碘酊和75%乙醇常规法消毒。 （五）常用动物的给药方法及采血方法 1.常用动物的给药方法 （1）淋巴囊内注射法常用于蟾蜍。注入药物易于吸收。方法为左手取动物，右手持注射器以150角斜挑刺入尾骨两侧皮下淋巴囊，缓慢推入，量宜小于，因动物皮薄，弹性差，拔针后应用棉球按压针孔片刻。 （2）皮下注射法常用于鼠类、兔、猫、狗等。鼠类注射法为左手提起其头部皮肤，右手握注射器，以约15o角刺入皮下，缓缓注入药液，拔针后轻压针孔。小白鼠注入量应小于药液。大白鼠、豚鼠要用大号针头。鼠类亦可从背部皮下注射，但需两个人合作完成。兔、狗、猫常在背部或大腿内侧等皮下脂肪少的部位进行皮下注射，禽类常选翼下注射。
实验二压阻式压力传感器的压力测量实验 一、实验目的： 了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。 二、基本原理： 扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。 图一压阻式压力传感器压力测量实验 三、需用器件与单元： 主机箱、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、引压胶管。 四、实验步骤： 1、将压力传感器安装在实验模板的支架上，根据图二连接管路和电路（主机箱内的气源部分，压缩泵、贮气箱、流量计已接好）。引压胶管一端插入主机箱面板上气源的快速接口中（注意管子拆卸时请用双指按住气源快速接口边缘往内压，则可轻松拉出），另一端口与压力传感器相连。压力传感器引线为4芯线： 1端接地线，2端为U0＋，3端接＋4V电源， 4端为Uo－，接线见图9-2。
2、实验模板上R W2用于调节放大器零位，R W1 调节放大器增益。按图9-2将实 验模板的放大器输出V02接到主机箱(电压表)的Vin插孔，将主机箱中的显示选 择开关拨到2V档，合上主机箱电源开关，R W1 旋到满度的1／3位置(即逆时针旋 到底再顺时针旋2圈)，仔细调节R W2 使主机箱电压表显示为零。 3、输入气压，压力上升到4Kpa左右时调节调节Rw2（低限调节），，使电压表显示为相应的0.4V左右。再仔细地反复调节旋钮使压力上升到19Kpa左右时调节差动放大器的增益电位器Rw1（高限调节），使电压表相应显示1.9V左右。 4、再使压力慢慢下降到4Kpa，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示为相应的0.400V。再仔细地反复调节汽源使压力上升到19Kpa时调节差动放大器的增益电位器，使电压表相应显示1.900V。 5、重复步骤4过程，直到认为已足够精度时仔细地逐步调节流量计旋钮，使压力在4－19KPa之间变化，每上升3KPa气压分别读取电压表读数，将数值列于表1。 作业： 1、画出实验曲线，并计算本系统的灵敏度和非线性误差。实验完毕，关闭所有电源。
一、实验目的 1. 了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。 2. 了解非电量的转换及测量方法——电桥法。 3. 掌握非平衡电桥的测量技术。 4. 掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。 5. 了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。 二、实验原理 压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力(重量)作用下产生形变(应变)，导致(按电桥方式联接)粘贴于弹性体中的应变片，产生电阻变化的过程。 压力传感器的主要指标是它的最大载重(压力)、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压(激励电压)(VIN)、输出电压(VOUT)范围。 压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体、电阻应变片、温度补偿电路组成；并采用非平衡电桥方式联接，最后密封在弹性体中。 弹性体： 一般由合金材料冶炼制成，加工成S 型、长条形、圆柱型等。为了产生一定弹性，挖空或部分挖空其内部。 电阻应变片： 金属导体的电阻R 与其电阻率ρ、长度L 、截面A 的大小有关。 A L R ρ = （1） 导体在承受机械形变过程中，电阻率、长度、截面都要发生变化，从而导致其电阻变化。 A A L L R R ?- ?+ ?=?ρ ρ （2） 这样就把所承爱的应力转变成应变，进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。 电阻应变片的结构：电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用粘合剂粘合而成。 电阻应变片的结构如图1所示： 1－敏感栅(金属电阻丝) 2－基底片 3－覆盖层 4－引出线 图1 电阻丝应变片结构示意图 敏感栅：是感应弹性应变的敏感部分。敏感栅由直径约0.01～0.05毫米高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分．敏感栅用粘合剂固定在基底片上。b ×l 称为应变片的使用面积（应变片工作宽度，应变片标距（工作基长）l ），应变片的规格一般以使用面积和电阻值来表示，如3×10平方毫米，350欧姆。 基底片：基底将构件上的应变准确地传递到敏感栅上去．因此基底必须做得很薄，一般为0.03～0.06毫米，使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起，另外它还具有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性．基底材料有纸、胶膜和玻璃纤维布等。 引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1-0.2毫米低阻镀锡钢丝制成，并与敏感栅两输出端相焊接，覆盖片起保护作用．
课程设计说明书题目：压力传感器设计 学院（系）： 年级专业：电子信息科学与技术 学号： 学生姓名： 指导教师：
目录 摘要---------------------------- -------------------------------------------------------------------------2 关键字---------------- ----------------------------------------------------------------------------------2 第一章总体设计方案及模块划分---------------------------------------------------------------2 1.1总体设计方案--------------------------------------------------------------------------------3 1.2模块划分--------------------------------------------------------------------------------------4 1.3设计框图如下图所示-----------------------------------------------------------------------5 第二章各模块设计参数-------------------------------------------------------------------------------5 2.1传感器元件模块------------------------------------------------------------------------------5 2.2 A/D转换模块---------------------------------------------------------------------------------8 2.3控制器处理模块-----------------------------------------------------------------------------12 2.4 AD0809接口电路及LED接口电路------------------------------------------------------14 第三章压力传感器实验数据采集、显示及程序---------------------------------------------14 3.1数据采集及显示-----------------------------------------------------------------------------14 第四章心得体会--------------------------------------------------------------------------------------15 附录-----------------------------------------------------------------------------------------------------16 程序设计--------------------------------------------------------------------------------------16 参考文献资料---------------------------------------------------------------------------------25 实物图--------------------------------------------------------------------------------------25
压阻式压力传感器的特性测试实验 一、实验目的 了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和标定方法。 二、实验内容 掌握压力传感器的压力计设计。 三、实验仪器 传感器检测技术综合实验台、压力传感器实验模块、压力传感器、导线。 四、实验原理 扩散硅压阻式压力传感器的工作机理是半导体应变片的压阻效应，在半导体受到力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化，这种物理现象称之为半导体的压阻效应。一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出多个半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅）组成电桥。在压力（压强）作用下弹性元件产生应力，半导体电阻应变薄膜的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，经电桥转换成电压输出，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。图13-1为压阻式压力传感器压力测量实验原理图。 + - 放大单元主台体上电压表 +4V 压阻式压力传感器Vo+ VS+ Vo- Vs- 图13-1 压阻式压力传感器压力测量实验原理 五、实验注意事项 1、严禁将信号源输出对地短接。 2、实验过程中不要带电拔插导线。 3、严禁电源对地短路。 六、实验步骤 1、将引压胶管连接到压力传感器上，其他接线按图13-2进行连接，确认连线无误且打开主台体电源、压力传感器实验模块电源。
电电电电 电电电电电电 Vin Vin Vout GND 电电电电电电±15V 电电 D5 C4++E2 C5 D4D6R29S1C1 R12 R13 R17R16 C2 R1 IC1 R14 R3 R5R4 R6 D1IC4 R7R20 R19 R9 C3 RW1 -15V GND +15V VCC GND Vout-Vout+R8R10 D2 R21电电电电电 D3E1D5R28IC2 IC3 R2 R18RW2 电电电电电电电电 电电电 电 电电 电电 电电电电电电电 R30 R31R21R21 1234567 810K 20K 51K 100K P1 +5V
家兔实验性肺水肿实验 实验名称：家兔急性肺水肿实验探讨 实验目的：通过复制家兔实验性急性肺水肿，观察肺水肿的临床表现，分析肺 水肿发病机制。 实验原理：水肿是指组织间隙内的体液增多。肺间质有过量液体积聚和/或溢 入肺泡腔内，称为肺水肿引起肺水肿最常见原因是左心室心力衰竭。水肿液积聚于肺泡腔内，使肺肿胀有弹性，质变实，重量比正常增加2~3倍。 1.毛细血管血压的增加或胶体渗透压的降低都能引起组织间液的增 加和水肿的形成。 2.当淋巴管阻塞，淋巴液回流障碍时也会导致水肿 3.毛细血管和肺泡上皮通透性增高时，血浆白蛋白从毛细血管和微 静脉壁滤出，于是毛细血管静脉端和微静脉内的胶体渗透压下降， 组织液胶体渗透压上升，导致水肿。 4.肺系数=肺重量（g）/体重（kg） 实验对象：家兔 实验器材：家兔，体重2～3kg；兔手术台、实验动物常用手术器械一套、γ型 气管插管、橡皮管、细塑料管、纱布、棉线、注射器（1ml、5ml）及针头各一具、小橡皮块、听诊器、滤纸、婴儿秤、托盘天平、动脉夹、动脉导管、静脉导管、输液装置、血压计。 实验试剂：25%乌拉坦、0.9%生理盐水、1%肝素生理盐水、1%肾上腺素溶液 实验步骤： 1.麻醉动物：取家兔一只，称体重，用25%乌拉坦4ml/kg由兔外侧耳缘静脉缓慢注入，将动物麻醉后仰卧位固定于手术台 2.气管插管在气管上方做倒“T”型切口，注意先横剪一刀，再向上方剪开，将气管插管向心脏方向插入，用棉线结扎固定于“U”型管上 3.分离一侧颈总动脉与对侧颈总静脉：剪毛，切开颈部中正皮肤，钝性分离气管、一侧颈总动脉与对侧颈总静脉，各在其下穿线备用 4.动脉插管：结扎颈总动脉远心端，在其近心端夹动脉夹，在颈总动脉上用眼科剪剪一楔形小口，由此将充满肝素的细塑料管朝心脏方向插入血管，并用棉线结扎固定，打开动脉夹，记录血压 5.颈总静脉插管：分离颈总静脉1-2厘米，远心端用线打活结，在结扎处的近端用眼科剪剪一楔形小口，将输液管排空气后向心脏方向插入，此时打开输液器，如果有液体滴下，则表明插管成功，用棉线结扎固定
压力传感器的基本特性测量及电子秤的设计 一、实验目的 1．了解金属箔式应变片的应变效应和性能，单臂单桥的工作原理和工作情况。 2．测量应变式传感器的压力特性，计算其灵敏度。 3．测量应变式传感器的电压特性，作出输出电压与工作电压的关系特性图。 4．根据应变式传感器的压力特性设计一个电子秤。 三、实验仪器 YJ-WLT-I物理综合实验平台、压力传感器实验装置、电桥模块与差动放大器（含调零模块）一起提供线路板、万用表、标准砝码等。 四、实验原理 金属导体的电阻随其所受机械形变（伸长或缩短）的大小而发生变化，其原因是导体的电阻与材料的电阻率以及它的几何尺寸（长度和截面）有关。由于导体在承受机械形变过程中，其电阻率、长度和截面积都要发生变化，从而导致其电阻发生变化，因此电阻应变片能将机械构件上应力的变化转换为电阻的变化。电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： △R／R=Kε（1） 式中△R／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=△ L／L为电阻丝长度相 对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转 换被测部位受力状态变化，电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压 反映了相应的受力状态。 要由双孔平衡梁和粘贴在梁上的电阻应变片 R1—R4组成，电阻应变片一般由敏感栅、基底、 粘合剂、引线、盖片等组成。应变片的规格一 般以使用面积和电阻值来表示，如 “3×10mm2，350Ω”。 敏感栅由直径约0.01mm--0.05mm高电阻 系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻 元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。 敏感栅用粘合剂将其固定在基片上.基底应保证将构件上的应变准确地传送到敏感栅 上去，故基底必须做得很薄（一般为0.03mm--0.06mm），使它能与试件及敏感栅牢固 地粘结在一起；另外，它还应有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性.基底材料有纸、胶膜
实验2 压力传感器特性的研究 压力传感器是利用应变电阻效应，将力学量转换成易于测量的电压量的器件。压力传感器是最基本的传感器之一，主要用在各种电子秤、应力分析仪等仪器上。传感器的种类很多，应用极为广泛。根据要求精度和使用方式不同，可选用不同型号的压力传感器。 一、实验目的 1. 了解压力传感器的工作原理。 2. 研究压力传感器的静态特性。 3. 了解电位差计的工作原理，熟悉其使用方法。 二、实验仪器 压力传感器、电位差计、稳压电源、电压表、砝码等。 三、 实验原理 本实验所用的传感器，是由四片电阻应变片组成，分别粘贴在弹性体的平行梁上、下两表面上。四个应变片组成电桥，采用 非平衡电桥原理，把压力转化成不平衡 电压进行测量。下面我们从三个方面对 压力传感器进行讨论。 1. 应变与压力的关系 电阻应变片是将机械应变转换为电 阻阻值的变化。将电阻应变片粘贴在悬 臂梁式弹性体上。常见的悬臂梁形式有 等截面梁、等强度悬臂梁、带副梁的悬 臂梁以及双孔，单孔悬臂梁。 图2-1是等截面梁结构示意图，弹 性体是一端固定，截面积S 处处相等的等截面悬臂梁（S ＝bh ，宽度为b ，厚度为h ），在距载荷F 着力点L 0的上下表面，顺L 方向粘贴有受拉应变片R 1、R 3和受压的R 2、R 4应变片，粘贴应变片处的应变为 Y bh FL Y f 2006==ε (2-1) 式中f 是应变片处的应力，Y 是弹性体的弹性模量。从式(2-1)可看出，除压力F 外，其余各量均为常量。所以，应变ε0与压力F 成正比。
图 2-2 应变片差动电桥电路 由于弹性体的应变发生了变化，粘贴在其上的电阻应变片的电阻值也随之发生变化，受拉的电阻应变片电阻值增加，而受压的电阻应变片电阻值减少，把四个电阻应变片组成一个电桥，这便成为差动电桥，如图2-2所示。此时电桥的输出电压U 为： S S U R R R R R R U R R R R R R U 4 43344221111??????-++---+++= (2-2) 若R 1=R 2=R 3=R 4和ΔR 1=ΔR 2=ΔR 3=ΔR 4，则有 S S S U R R U R R R U R R R U 1 111111122???=--+= (2-3) 由上式可知，电压U 与电阻值的变化成 正比。由此可看出差动电桥既没有非线性误 差，又具有较高的灵敏度，同时还具有适应 温度变化的补偿能力等优点。实验中，电桥 的不平衡电压U 可由电位差计测出。 3. 压力传感器的静态特性 压力传感器的基本特性分为静态特性 和动态特性两种。所谓静态特性是指输入不 随时间而变化的特性，即在静载荷（力值） 作用下，用实验的方法求得输入的力与传感 器输出电压（示值）之间的关系（线性关系）， 即U=a+bF 。由输入和输出的关系，就可研究其静态特性。 1．灵敏度S 传感器在静态工作条件下，其单位压力所产生的输出电压，称为静态灵敏度。在通常意义上，如指一台传感器灵敏度高，也指其分辨率高。用公式表示如下： dF dU F U S F =?? ? ????=→?0lim (2-4) 这实际上就是传感器输入输出特性曲线上某点的斜率。非线性传感器各处的灵敏度是不相同的，对于线性传感器灵敏度则为： 0F F U U S --= (2-5) 图2-3所示为上述两种情况下灵敏度的图解表示，其中左图为非线性灵敏度，右图为