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发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-04-13 11:05:54
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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。
20世纪90年代的大部分时间,笔者都是在美国的硅谷度过的,当时的美国及许多 的电子商店都充斥着日本产品。所谓的小巧、轻薄——“轻薄短小”是日本产品的压倒性的优势和特点。现在我们通过各种途径获得了上世纪90年代、2000年以后的等距今20-30年前的具有历史性(Historical)意义的产品,并进行定期。并不是为了与今天的产品进行对比,而是为了汇总当时机械地(Mechanical)组合的产品如何被今天的电子产品所取代的。
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。
20世纪90年代的大部分时间,笔者都是在美国的硅谷度过的,当时的美国及许多 的电子商店都充斥着日本产品。所谓的小巧、轻薄——“轻薄短小”是日本产品的压倒性的优势和特点。现在我们通过各种途径获得了上世纪90年代、2000年以后的等距今20-30年前的具有历史性(Historical)意义的产品,并进行定期。并不是为了与今天的产品进行对比,而是为了汇总当时机械地(Mechanical)组合的产品如何被今天的电子产品所取代的。
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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信号调理模块或称隔离变送器,是采用光电、磁电等隔离技术,实现输入输出信号相互隔离转换的装置。因其抗干扰能力强,传输精度高,广泛应用于仪器仪表、油田、石化、装备等领域,是工业控制系统中重要的组成部分。什么是信号调理模块信号调理模块本质上就是隔离放大器,其主要作用就是用于信号的放大和前端电路的保护,由于它本身的隔离电压很高,极大的提升了测量设备在恶劣条件下使用不被击穿的性能。在工业自动化领域主要是对电压电流、AC交流、4-2m-5V、mV毫伏、PWM脉冲、Hz频率、Pt1热电阻、正弦波、方波、电位器、转速等各种信号进行变送、转换、隔离、放大、远传的集成电路,可与各种工业传感器配合使用,满足用户本地 远程数据采集的需求,同时提高系统的适应度和环境可靠性,对工业生产具有不可小觑地作用。
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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信号调理模块或称隔离变送器,是采用光电、磁电等隔离技术,实现输入输出信号相互隔离转换的装置。因其抗干扰能力强,传输精度高,广泛应用于仪器仪表、油田、石化、装备等领域,是工业控制系统中重要的组成部分。什么是信号调理模块信号调理模块本质上就是隔离放大器,其主要作用就是用于信号的放大和前端电路的保护,由于它本身的隔离电压很高,极大的提升了测量设备在恶劣条件下使用不被击穿的性能。在工业自动化领域主要是对电压电流、AC交流、4-2m-5V、mV毫伏、PWM脉冲、Hz频率、Pt1热电阻、正弦波、方波、电位器、转速等各种信号进行变送、转换、隔离、放大、远传的集成电路,可与各种工业传感器配合使用,满足用户本地 远程数据采集的需求,同时提高系统的适应度和环境可靠性,对工业生产具有不可小觑地作用。
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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可靠性是对产品耐久力的测量,我们主要典型的IC产品的生命周期可以用一条浴缸曲线来表示。集成电路的失效原因大致分为三个阶段:阶段被称为早期失效期,这个阶段产品的失效率快速下降,造成失效的原因在于IC设计和生产过程中的缺陷;第二阶段被称为偶然失效期,这个阶段产品的失效率保持稳定,失效的原因往往是随机的,比如温度变化等等;第三阶段被称为损耗失效期,这个阶段产品的失效率会快速升高,失效的原因就是产品的长期使用所造成的老化等。
可靠性是对产品耐久力的测量,我们主要典型的IC产品的生命周期可以用一条浴缸曲线来表示。集成电路的失效原因大致分为三个阶段:阶段被称为早期失效期,这个阶段产品的失效率快速下降,造成失效的原因在于IC设计和生产过程中的缺陷;第二阶段被称为偶然失效期,这个阶段产品的失效率保持稳定,失效的原因往往是随机的,比如温度变化等等;第三阶段被称为损耗失效期,这个阶段产品的失效率会快速升高,失效的原因就是产品的长期使用所造成的老化等。
(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。
检测设备外校毕节-认证中心一种电能表自动检测系统,包括:工作站,第二工作站、服务器和检定设备,所述工作站和所述第二工作站通过局域网连接所述服务器,所述第二工作站通过总线连接所述检定设备;所述工作站运行自动检测方案编制程序,根据用户输入的检测参数特征信息,生成符合数据格式的检测方案,并将所述检测方案通过所述局域网传输至所述服务器;所述服务器将所述检测方案储存在服务器数据库中,根据所述数据格式解析所述检测方案,提取所述检测参数特征信息;在接收到所述第二工作站的检测请求时,根据所述检测参数特征信息生成符合第二数据格式的第二检测方案,并将所述第二检测方案通过所述局域网传输至所述第二工作站,其中,所述数据格式包括语言格式和检测规程;所述第二数据格式包括第二语言格式和第二检测规程所述第二工作站运行自动检测程序,执行所述第二检测方案,通过总线控制所述检定设备对被测电能表进行自动检测。
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