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发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-13 14:39:57
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世通仪器关于高温微压力传感器校准实的研究
世通仪器关于高温微压力传感器校准实的研究
在航天领域,常常需要在恶劣环境下实时测量环境的各种相关参量,其中就包括微小压力测量。由于测试工作处于高温、高热流、强电磁干扰、剧烈振动等恶劣的条件下,并且待测压力微小,此外还要求小型化、低功耗,故而传统的硅微压力传感器已难以满足测试需求。
电压调节器发电机的输出电压是随发动机的转速的升高而升高的,如果电压过高,会烧毁汽车的电气系统。电压调节器的作用就是用来调节发电机的输出电压,使发电机的输出电压保持在13.8-14.4伏之间。现在发动机电压调节器多数集成在发电机内部,只有少部分是外置式的。充电指示系统在汽车仪表中设置了电压表或充电指示灯,用于指示发电机的工作状态是否正常。驾驶员在行车过程中注意观察这些仪表,如果仪表上的充电指示灯点亮或电压表指针低于24V,表示不充电或充电量过低,需要检修充电系统。
相比之下光纤压力传感器有着无可比拟的优势:测量精度高、抗电磁干扰能力良好、绝缘性能好、性能稳定等,因此光纤压力传感器*接近测试需求。F-P光纤压力传感器更是以极高的测量灵敏度和精度、成熟的微压测量技术成为*,且只需在探头结构上辅以耐高温技术手段,使其能够适应高温环境,即能*终满足测试的要求。
电压调节器发电机的输出电压是随发动机的转速的升高而升高的,如果电压过高,会烧毁汽车的电气系统。电压调节器的作用就是用来调节发电机的输出电压,使发电机的输出电压保持在13.8-14.4伏之间。现在发动机电压调节器多数集成在发电机内部,只有少部分是外置式的。充电指示系统在汽车仪表中设置了电压表或充电指示灯,用于指示发电机的工作状态是否正常。驾驶员在行车过程中注意观察这些仪表,如果仪表上的充电指示灯点亮或电压表指针低于24V,表示不充电或充电量过低,需要检修充电系统。
相比之下光纤压力传感器有着无可比拟的优势:测量精度高、抗电磁干扰能力良好、绝缘性能好、性能稳定等,因此光纤压力传感器*接近测试需求。F-P光纤压力传感器更是以极高的测量灵敏度和精度、成熟的微压测量技术成为*,且只需在探头结构上辅以耐高温技术手段,使其能够适应高温环境,即能*终满足测试的要求。
高温微压力传感器基于F-P干涉敏感原理,使用耐高温材料外壳和支撑架,部件连接采用固体焊接等耐高温工艺,实现了在无引压管情况下对800℃高温介质微小压力的直接测量,并且通过对性敏感组件等易损件采取专门的限位、加固措施,提高了抗冲击、振动能力。
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电阻式检流电阻用电阻测量电流是一种直接方法,优点是简单,线性度好。检流电阻与被测电流放在一个电路里,流经电阻的电流会使一小部分电能转化为热。这个能量转换过程产生了电压信号。除了简单易用和线性度好的特点,检流电阻的性价比也很好,温度系数(TCR)稳定,可以达到100ppm/℃以下或0.01%/℃,不会受潜在的雪崩倍增或热失控的影响。还有,低阻(小于1mΩ)的金属合金检流电阻的抗浪涌能力非常好,在出现短路和过流情况时,能实现可靠的保护。
为了在地面实验室模拟传感器的实际测量环境,我们设计了一种适用于高温微压力传感器的仪器校准实验系统,通过高低温真空试验装置和人机软件的结合,为仪器校准了一个稳定可靠、安全便捷的实验。
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为了在地面实验室模拟传感器的实际测量环境,我们设计了一种适用于高温微压力传感器的仪器校准实验系统,通过高低温真空试验装置和人机软件的结合,为仪器校准了一个稳定可靠、安全便捷的实验。
1、传感器测量原理
(1) 微压力测量原理
高温微压力传感器采用的是F-P干涉敏感原理,根据Fabry-Perot共振效应,F-P共振腔反射光的波长变化与两反射面之间的距离呈函数关系。如图1所示,为传感器原理示意图,感压反射面及其支撑膜片和静止反射面就构成了一个完整的F-P共振式压力敏感结构。根据薄膜性形变原理,压力敏感膜片在外界压力的作用下发生形变,从而改变F-P腔腔长,引起干涉谱变化,通过测量干涉光谱,即可得到作用在压力敏感膜上的压力变化,从而达到测量压力的目的。该结构的特点是灵敏度极高,可感受两个镜面之间纳米级的位移变化,可满足500 Pa微小压力的测量需要。
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同样,这样的改变也体现在“协议解码”上,新的解码方式将人们从“0”,“1”的世界中解放出来,大大提高了工作效率。0/1的世界下面,我们具体看一下示波器发展中协议解码方式的变化。 初的协议解码 初的示波器只是一个简单的波形显示兼数据测量,而我们需要获取协议波形深层次的含义,则需要一段一段去分析。:观察IIC协议,一个时钟信号,一个数据信号,我们需要按照时钟与数据信号一位一位对应,去进行0/1的组合转换,将其“翻译”成我们需要形式,再去对应相应的物理量。
同样,这样的改变也体现在“协议解码”上,新的解码方式将人们从“0”,“1”的世界中解放出来,大大提高了工作效率。0/1的世界下面,我们具体看一下示波器发展中协议解码方式的变化。 初的协议解码 初的示波器只是一个简单的波形显示兼数据测量,而我们需要获取协议波形深层次的含义,则需要一段一段去分析。:观察IIC协议,一个时钟信号,一个数据信号,我们需要按照时钟与数据信号一位一位对应,去进行0/1的组合转换,将其“翻译”成我们需要形式,再去对应相应的物理量。
(2) 传感器的仪器校准原理
在传感器探头确定的情况下,参数k1,k的值可以通过公式直接计算求得,而温度敏感系数k2以及补偿修正常数C则需要通过校准实验才能确定。
将被校传感器与压力、温度标准具置于同一载荷环境,通过标准具得到压力、温度的标准量,通过解调模块得到传感器的输出值。将标准输人量与被校传感器的输出值绘制成传感器的校准曲线,再根据校准数据采用*小二乘法确定传感器的工作直线,用工作直线反映传感器的输人和输出之间的关系,从而确定k2及C的取值。通过校准曲线与工作直线的比较,可以计算得到被校传感器的静态基本性能指标。
计量器具校正吉安-校验公司而如果C的容值越小,对电路的影响也就越小。但限于目前的测试系统,C3和串联后的电容值是几个pF的级别,而C1通常是20~30pF,所以仪器对负载电容量的影响在10%以上, 终会导致测量结果产生几个ppm(单位,百万分之一)的频率偏差,通常电路设计对晶体频偏的要求是30ppm左右,所以这个影响还是不能忽视的。但如果使用频谱分析仪,配合近场探头测试,因为仅在空间上有电磁场的耦合,所以仪器的影响可以忽略。
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