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工程类实验室萍乡-认证单位
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-18 04:53:53
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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。
电路设计是传感器性能是否优越的关键因素,由于传感器输出端都是很微小的信号,如果因为噪声导致有用的信号被淹没,那就得不偿失了,所以加强传感器电路的抗干扰设计尤为重要。在这之前,我们必须了解传感器电路噪声的来源,以便找出更好的方法来降低噪声。总的来说,传感器电路噪声主要有一下七种:低频噪声低频噪声主要是由于内部的导电微粒不连续造成的。特别是碳膜电阻,其碳质材料内部存在许多微小颗粒,颗粒之间是不连续的,在电流流过时,会使电阻的导电率发生变化引起电流的变化,产生类似接触 的闪爆电弧。
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。
电路设计是传感器性能是否优越的关键因素,由于传感器输出端都是很微小的信号,如果因为噪声导致有用的信号被淹没,那就得不偿失了,所以加强传感器电路的抗干扰设计尤为重要。在这之前,我们必须了解传感器电路噪声的来源,以便找出更好的方法来降低噪声。总的来说,传感器电路噪声主要有一下七种:低频噪声低频噪声主要是由于内部的导电微粒不连续造成的。特别是碳膜电阻,其碳质材料内部存在许多微小颗粒,颗粒之间是不连续的,在电流流过时,会使电阻的导电率发生变化引起电流的变化,产生类似接触 的闪爆电弧。
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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由P区引出的电极为阳极,由N区引出的电极为阴极,如下图所示,温度对二极管的性能有较大的影响,这是由于半导体材料的特性所致,温度升高时,二极管的正向压降将减小,每增加1oC,正向压降减小约2mV,可以从下图看出,由半导体理论可以得出,PN结所加端电压u与流过它的电流i的关系为:其中,Is为反向饱和电流,对于硅材料来说,Is约为10pA;q为电子的电量,q=1.6*10-9C K;T为温度,kT/q可以用UT来代替,则常温下,即T=300K时,UT约为26mV。
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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由P区引出的电极为阳极,由N区引出的电极为阴极,如下图所示,温度对二极管的性能有较大的影响,这是由于半导体材料的特性所致,温度升高时,二极管的正向压降将减小,每增加1oC,正向压降减小约2mV,可以从下图看出,由半导体理论可以得出,PN结所加端电压u与流过它的电流i的关系为:其中,Is为反向饱和电流,对于硅材料来说,Is约为10pA;q为电子的电量,q=1.6*10-9C K;T为温度,kT/q可以用UT来代替,则常温下,即T=300K时,UT约为26mV。
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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电子喷油装置可以自动保证发动机始终工作状态,使其输出一定功率条件下限度节油和净化空气,该系统是将发动机排出的部分废气回送到进气歧管,并与新鲜混合气一起再次进入气缸,以发动机有害气体的生成,再循环的废气量由排气再循环阀自动控制。比如控制EGR阀启或关闭的方法:电子控制EGR阀。怠速控制的原理如所示。怠速控制的功用:实现发动机起动后的快速暖机过程;自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运行。怠速控制的主要内容:起动后控制暖机过程控制,负荷变化的控制以及减速时的控制。
电子喷油装置可以自动保证发动机始终工作状态,使其输出一定功率条件下限度节油和净化空气,该系统是将发动机排出的部分废气回送到进气歧管,并与新鲜混合气一起再次进入气缸,以发动机有害气体的生成,再循环的废气量由排气再循环阀自动控制。比如控制EGR阀启或关闭的方法:电子控制EGR阀。怠速控制的原理如所示。怠速控制的功用:实现发动机起动后的快速暖机过程;自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运行。怠速控制的主要内容:起动后控制暖机过程控制,负荷变化的控制以及减速时的控制。
(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。
工程类实验室萍乡-认证单位红外热像仪能对零度以上物体发出的热辐射生成热图像。通过每一个像素的温度测量值,研究人员可以以非接触的方式对某一场景进行观察和测温。由于红外热像仪的数据比热电偶或点温仪要多,而且可以追踪随时间推移所发生的温度变化,所以它们非常适合用于研究和工程设计项目。制冷型与非制冷型红外探测器红外探测器大体可分为两类:一类是热探测器,另一类是量子探测器。热探测器,比如微测辐射热计,会对射入的辐射能产生反应,加热像素,通过电阻的变化来反映出温度的变化。
工程类实验室萍乡-认证单位红外热像仪能对零度以上物体发出的热辐射生成热图像。通过每一个像素的温度测量值,研究人员可以以非接触的方式对某一场景进行观察和测温。由于红外热像仪的数据比热电偶或点温仪要多,而且可以追踪随时间推移所发生的温度变化,所以它们非常适合用于研究和工程设计项目。制冷型与非制冷型红外探测器红外探测器大体可分为两类:一类是热探测器,另一类是量子探测器。热探测器,比如微测辐射热计,会对射入的辐射能产生反应,加热像素,通过电阻的变化来反映出温度的变化。
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