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仪器计量深圳-外校单位
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-01 15:51:53
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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。
频域分析必须与时域、数字信号或逻辑通道保持严密的同步。频谱分析对调试工作的价值通常取决于分析速度(更新速度),因此信号的捕捉和发现极富挑战性。此外,仪器还必须具备足够高的频域和时域灵敏度,以便能够捕捉到信号,如因电磁干扰或其它干扰所产生的频域杂散信号等微小信号。为了获得可以用来调试支持多种信号类型的复杂系统的有价值信息,必须基于时间事件、频率事件或数字码型实现触发。快速傅立叶变换任何信号都是关于时间和幅值的函数。
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。
频域分析必须与时域、数字信号或逻辑通道保持严密的同步。频谱分析对调试工作的价值通常取决于分析速度(更新速度),因此信号的捕捉和发现极富挑战性。此外,仪器还必须具备足够高的频域和时域灵敏度,以便能够捕捉到信号,如因电磁干扰或其它干扰所产生的频域杂散信号等微小信号。为了获得可以用来调试支持多种信号类型的复杂系统的有价值信息,必须基于时间事件、频率事件或数字码型实现触发。快速傅立叶变换任何信号都是关于时间和幅值的函数。
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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PID(PotentianInducedDegradation)是一种电势诱导衰减现象,是指组件长期在高电压下使得玻璃,封装材料之间存在漏电流,大量电荷聚集在电池表面。使得电池表面的钝化效果恶化,导致填充因子(FF),短路电流(Isc),路电压(Voc)降低,使得组件的性能低于设计标准,发电能力也随之下降。2010年,NREL和Solon证实了无论组件采取何种技术的P型晶硅电池,组件在负偏压下都有PID的风险。
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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PID(PotentianInducedDegradation)是一种电势诱导衰减现象,是指组件长期在高电压下使得玻璃,封装材料之间存在漏电流,大量电荷聚集在电池表面。使得电池表面的钝化效果恶化,导致填充因子(FF),短路电流(Isc),路电压(Voc)降低,使得组件的性能低于设计标准,发电能力也随之下降。2010年,NREL和Solon证实了无论组件采取何种技术的P型晶硅电池,组件在负偏压下都有PID的风险。
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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CAN一致性测试主要分为物理层、链路层、应用层三大部分测试内容。在CAN网络中,各节点遵循CAN一致性测试是保证总线稳定运行的重要前提。在物理层中,CAN总线设计规范对于CAN节点的输入电压阈值有着严格的规定,如果节点的输入电压阈值不符合规范,则在现场组网后容易出现不正常的工作状态,各节点间出现通信故障,所以输入电压阈值测试也是CAN物理层一致性测试中的重要部分。测试标准每个厂家在产品投入使用前,都要进行CAN节点的输入 入电压阈值标准,具体要求如表1所示。
CAN一致性测试主要分为物理层、链路层、应用层三大部分测试内容。在CAN网络中,各节点遵循CAN一致性测试是保证总线稳定运行的重要前提。在物理层中,CAN总线设计规范对于CAN节点的输入电压阈值有着严格的规定,如果节点的输入电压阈值不符合规范,则在现场组网后容易出现不正常的工作状态,各节点间出现通信故障,所以输入电压阈值测试也是CAN物理层一致性测试中的重要部分。测试标准每个厂家在产品投入使用前,都要进行CAN节点的输入 入电压阈值标准,具体要求如表1所示。
(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。
仪器计量深圳-外校单位第二步将多功能校验仪电流输出设为4mA,观察流量指示器来验证流量为值。进行流量的零点调整控制,直到正确的流量。从 /J、流量始,利用多功能校验仪细调功能慢慢增大至阀门的电流并注意在何时流量读数始增大。然后根据生产厂商的指标检查该错误范围。第三步使用按键,输出控制电流步进至2mA并注意流量读数。慢慢调整满度控制直至某一点,此时满度调整不再引起流量的增加。利用按键慢慢降至阀门器的电流并观察流量下降的个读数。
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