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轻工实验室衢州-校准机构
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-16 03:20:11
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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。
本篇着重介绍这些传感器系统的工作原理和通过它们可以测量什么。大部分可穿戴设备采用光电容积脉搏波描记法(PPG)来测量心率及其他生物计量指标。PPG是一种将光照进皮肤并测量因血液流动而产生的光散射的方法。该方法非常简单,光学心率传感器基于以下工作原理:当血流动力发生变化时,血脉搏率(心率)或血容积(心输出量)发生变化时,进入人体的光会发生可预见的散射。下介绍了光学心率传感器的主要元件和基本工作原理。
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。
本篇着重介绍这些传感器系统的工作原理和通过它们可以测量什么。大部分可穿戴设备采用光电容积脉搏波描记法(PPG)来测量心率及其他生物计量指标。PPG是一种将光照进皮肤并测量因血液流动而产生的光散射的方法。该方法非常简单,光学心率传感器基于以下工作原理:当血流动力发生变化时,血脉搏率(心率)或血容积(心输出量)发生变化时,进入人体的光会发生可预见的散射。下介绍了光学心率传感器的主要元件和基本工作原理。
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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工频电磁场波形由于是测量电路存在周期性波动,那工频电磁场扰动的可能性更大,用示波器观测工频电磁场波形如,一般认为50Hz工频电磁场干扰是由两方面原因产生:-50Hz工频干扰通过传导进入系统;-50Hz工频干扰通过空间耦合进入系统。针对上述问题,消除50Hz工频电磁场干扰的方法也相对明确,有下述四种方案可供电路设计者去参考:利用电气隔离,阻断工频干扰的传导路径;-敏感电路处搭建共模和滤波电路,滤除进入输入通道的工频扰动;-软件中构建IIR陷波或者FIR带阻数字滤波器,消除工频干扰对测量结果的影响;-降低测量引线回路面积,增加屏蔽,减弱空间耦合效应。
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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工频电磁场波形由于是测量电路存在周期性波动,那工频电磁场扰动的可能性更大,用示波器观测工频电磁场波形如,一般认为50Hz工频电磁场干扰是由两方面原因产生:-50Hz工频干扰通过传导进入系统;-50Hz工频干扰通过空间耦合进入系统。针对上述问题,消除50Hz工频电磁场干扰的方法也相对明确,有下述四种方案可供电路设计者去参考:利用电气隔离,阻断工频干扰的传导路径;-敏感电路处搭建共模和滤波电路,滤除进入输入通道的工频扰动;-软件中构建IIR陷波或者FIR带阻数字滤波器,消除工频干扰对测量结果的影响;-降低测量引线回路面积,增加屏蔽,减弱空间耦合效应。
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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工业生产中经常需要用到位移传感器,位移传感器又称为线性传感器,是一种属于金属感应的线性器件,位移传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量,根据位移量的大小输出大小不同的号,然后能判断位移量的大小,并且位移传感器的应用范围相当广泛,常用在工业自动化或者建筑桥梁等方面。那么位移传感器的应用领域具体有哪些呢?激光位移传感器的应用激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量,还可用于探伤和大气污染物的监测等。
工业生产中经常需要用到位移传感器,位移传感器又称为线性传感器,是一种属于金属感应的线性器件,位移传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量,根据位移量的大小输出大小不同的号,然后能判断位移量的大小,并且位移传感器的应用范围相当广泛,常用在工业自动化或者建筑桥梁等方面。那么位移传感器的应用领域具体有哪些呢?激光位移传感器的应用激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量,还可用于探伤和大气污染物的监测等。
(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。
轻工实验室衢州-校准机构福禄克全新推出的ii9声学泄露检测仪采用 的阵列MEMS传感器技术,通过采集-5KHZ的声波及超声波结合可见关技术,可以在 远5米外在1秒内快速发现压缩空气/二氧化碳/氮气等1mm以内的小孔径泄露(和压力相关),通过调整声波的频率即使再嘈杂的环境也不会影响 的捕捉泄露,同时ii9的用户界面帮助使用者在很短的时间内就快速掌握产品的使用并无需更多的经验判断.真正到泄漏点一目了然。火眼金睛找出能源损失,别让工厂的“气黄金”白白浪费虽然各种媒体上都有着大量关于能源节约和碳减排方面的讨论,但令人惊讶的是大多数工厂工作人员都没有意识到,就在他们的眼皮底下,存在着许多不可思议的削减能源浪费和减少含碳气体排放的机会。
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