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电学实验室眉山-检测公司
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-03-23 07:06:44
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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。
反射系数法是通过测量漏兰姆波的频散曲线来确定材料的性质,但测量难度较大。傅里叶变换只能线性非平稳的信号。小波变换法虽然在理论上能非线性非平稳信号,但是同傅里叶变换、短时傅里叶变换法一样,都受Heisenberg测不准原理制约,即时间窗口与频率窗口的乘积为一个常数,这就意味着如果要提高时间精度就得牺牲频率精度,反之亦然。当兰姆波中不同模态的频率比较接近时,不适用小波变换信号。动态光法能从Lamb波的应力分布观察到传播和频散,但是在实际检测中对硬件要求较高。
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。
反射系数法是通过测量漏兰姆波的频散曲线来确定材料的性质,但测量难度较大。傅里叶变换只能线性非平稳的信号。小波变换法虽然在理论上能非线性非平稳信号,但是同傅里叶变换、短时傅里叶变换法一样,都受Heisenberg测不准原理制约,即时间窗口与频率窗口的乘积为一个常数,这就意味着如果要提高时间精度就得牺牲频率精度,反之亦然。当兰姆波中不同模态的频率比较接近时,不适用小波变换信号。动态光法能从Lamb波的应力分布观察到传播和频散,但是在实际检测中对硬件要求较高。
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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抖动引起的满量程信噪比由以下公式得出举个例子,频率为1Ghz,抖动为100FS均方根值时,信噪比为64dB。在时域中查看时,x轴方向的编码边沿变化会导致y轴误差,幅度取决于边沿的上升时间。孔径抖动会在ADC输出产生误差,如所示。抖动可能产生于内部的AD外部的采样时钟或接口电路。.孔径抖动和采样时钟抖动的影响显示抖动对信噪比的影响。图中显示了5条线,分别代表不同的抖动值。x轴是满量程模拟输入频率,y轴是由抖动引起的信噪比,有别于ADC总信噪比。
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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抖动引起的满量程信噪比由以下公式得出举个例子,频率为1Ghz,抖动为100FS均方根值时,信噪比为64dB。在时域中查看时,x轴方向的编码边沿变化会导致y轴误差,幅度取决于边沿的上升时间。孔径抖动会在ADC输出产生误差,如所示。抖动可能产生于内部的AD外部的采样时钟或接口电路。.孔径抖动和采样时钟抖动的影响显示抖动对信噪比的影响。图中显示了5条线,分别代表不同的抖动值。x轴是满量程模拟输入频率,y轴是由抖动引起的信噪比,有别于ADC总信噪比。
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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其产生噪声的大小与温度、频带宽度△f成正比。高频热噪声高频热噪声是由于导电体内部电子的无规则运动产生的。温度越高,电子运动就越激烈。导体内部电子的无规则运动会在其内部形成很多微小的电流波动,因其是无序运动,故它的平均总电流为零,但当它作为一个元件(或作为电路的一部分)被接入放大电路后,其内部的电流就会被放大成为噪声源,特别是对工作在高频频段内的电路高频热噪声影响尤甚。通常在工频内,电路的热噪声与通频带成正比,通频带越宽,电路热噪声的影响就越大。
其产生噪声的大小与温度、频带宽度△f成正比。高频热噪声高频热噪声是由于导电体内部电子的无规则运动产生的。温度越高,电子运动就越激烈。导体内部电子的无规则运动会在其内部形成很多微小的电流波动,因其是无序运动,故它的平均总电流为零,但当它作为一个元件(或作为电路的一部分)被接入放大电路后,其内部的电流就会被放大成为噪声源,特别是对工作在高频频段内的电路高频热噪声影响尤甚。通常在工频内,电路的热噪声与通频带成正比,通频带越宽,电路热噪声的影响就越大。
(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。
电学实验室眉山-检测公司将输入电min流转回4mA并再次检查零点,如果需要再次调零此时,零点和满度点基本调整完成。第二步检查线性度福禄克多功能校验仪的%(百分比)步进键MINMAX可以让你很方便地检查环路隔离器的线性度。按这两个键就可按25%的步长增加或减少输出电流。在4?20mA模式下,这些中间的点是8mA(25%),12mA(50%)16mA(75%)。检查线性度时,按%步进增加或减小电流,检查在隔离器输出端万用表中的读数和福禄克多功能校验仪显示的读数是否相同。
电学实验室眉山-检测公司将输入电min流转回4mA并再次检查零点,如果需要再次调零此时,零点和满度点基本调整完成。第二步检查线性度福禄克多功能校验仪的%(百分比)步进键MINMAX可以让你很方便地检查环路隔离器的线性度。按这两个键就可按25%的步长增加或减少输出电流。在4?20mA模式下,这些中间的点是8mA(25%),12mA(50%)16mA(75%)。检查线性度时,按%步进增加或减小电流,检查在隔离器输出端万用表中的读数和福禄克多功能校验仪显示的读数是否相同。