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发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-01 17:21:08
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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。
对一些重要的试验和测试,试验前也要进行性能指标的复测,到心中有数。衡量传感器基本性能的主要指标分为静态相应特性、动态相应特性及环境特性。静态相应特性包括:灵敏度、重复性、非线性、迟滞、分辨率、稳定性。动态相应特性包括幅频特性、相频特性、固有频率、阻尼比、时间常数、上升时间。环境特性包括:温度相应、声灵敏度、磁场灵敏度、横向灵敏度、基础应变灵敏度。对不同类型的传感器,上述各项技术指标的重要程度视传感器的不同或使用者的要求不同而有很大的差异,因而很难笼统地说那个指标 重要。
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。
对一些重要的试验和测试,试验前也要进行性能指标的复测,到心中有数。衡量传感器基本性能的主要指标分为静态相应特性、动态相应特性及环境特性。静态相应特性包括:灵敏度、重复性、非线性、迟滞、分辨率、稳定性。动态相应特性包括幅频特性、相频特性、固有频率、阻尼比、时间常数、上升时间。环境特性包括:温度相应、声灵敏度、磁场灵敏度、横向灵敏度、基础应变灵敏度。对不同类型的传感器,上述各项技术指标的重要程度视传感器的不同或使用者的要求不同而有很大的差异,因而很难笼统地说那个指标 重要。
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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尽管这种通道数量长期来一直被市场广泛接受,但这是不是仍适合当今的嵌入式系统呢?对示波器商和嵌入式系统设计人员来说,这是一个值得思考的问题。商必需知道其的是不是客户实际需要的、愿意付费购的测试功能。设计人员则需要适合作业的工具。混合信号示波器在1993年 问世,拥有两条模拟通道,配以8条或16条数字通道。之后几年内,主流MSO作为嵌入式系统设计人员的必备调试工具,通道数量基本上锁定在2条或4条模拟通道,外加16条数字通道。
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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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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位于总体结构上较低层级的雾节点,如单个计算机,可以直接连接到本地传感器和执行器上,以便能够及时分析数据,解释异常工况。如果已经获得授权的话,它还可以自主地响应和补偿问题或解决问题。另外,雾节点还可以将更 别雾层次结构的适当服务请求,发送给拥有更好的技术资源、机器学习能力或维护服务的商。如果工况需要实时决策,在设备受损之前将其停机,或调整关键过程参数,雾节点可以毫秒级延迟的分析和操作。商不必通过云数据中心的路由来实现此实时决策。
位于总体结构上较低层级的雾节点,如单个计算机,可以直接连接到本地传感器和执行器上,以便能够及时分析数据,解释异常工况。如果已经获得授权的话,它还可以自主地响应和补偿问题或解决问题。另外,雾节点还可以将更 别雾层次结构的适当服务请求,发送给拥有更好的技术资源、机器学习能力或维护服务的商。如果工况需要实时决策,在设备受损之前将其停机,或调整关键过程参数,雾节点可以毫秒级延迟的分析和操作。商不必通过云数据中心的路由来实现此实时决策。
(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。
计量器具校正眉山-校验公司交流输电线路可听噪声一般由两部分组成:一部分是宽频带噪声,这是交流可听噪声的主要部分;另一部分是由于交流电压周期性变化,使导线附近带电粒子往返运动,产生交流纯音分量。实测结果表明,晴天时交流输电线路可听噪声较小,而雨天或雾天时,由于导线表面受潮或附着水滴,电晕放电较强,可听噪声较大,是交流输电线路设计时需要考虑的主要因素。直流输电线路可听噪声,无交流纯音分量,只有宽频带噪声。由于负极性导线电晕放电的效应远低于正极性导线,直流输电线路可听噪声主要来源于正极性导线电晕放电。
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