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测试仪表校验淮南-认证单位
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-07 10:08:17
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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。
LPWAN行业应用而目前LPWAN主要可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa技术;另一类是工作于授权频谱下的NB-IoT。频段授权分布LoRa模块是指基于Semtech公司SX127X系列芯片研发的一款工业级射频无线产品,相比传统的窄带调制技术,LoRa模块采用了扩频调制技术在同频干扰的性能方 有明显优势,解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。NB-IoT指窄带物联网(NarrowBand-InternetofThings)技术,是工作在授权频段的技术,核心是面向低端物联网终端(低耗流),适合广泛部署在智能家居、智能城市、智能生产等领域,对长距离、低速率、低功耗、多终端的物联网应用具有较大优势。
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。
LPWAN行业应用而目前LPWAN主要可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa技术;另一类是工作于授权频谱下的NB-IoT。频段授权分布LoRa模块是指基于Semtech公司SX127X系列芯片研发的一款工业级射频无线产品,相比传统的窄带调制技术,LoRa模块采用了扩频调制技术在同频干扰的性能方 有明显优势,解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。NB-IoT指窄带物联网(NarrowBand-InternetofThings)技术,是工作在授权频段的技术,核心是面向低端物联网终端(低耗流),适合广泛部署在智能家居、智能城市、智能生产等领域,对长距离、低速率、低功耗、多终端的物联网应用具有较大优势。
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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对于需要经常进行数据流传输的系统数据,SPI是,因为它拥有较快的时钟速率,速率可从几兆赫兹到几十兆赫兹。然而,对于系统管理活动,如读取温度传感器的读数和查询多个从器件的状态,或者需要多个主器件共存于同一系统总线上(系统冗余常会要求这一点),或者面向低功耗应用,这时I2C或SMBus将是接口。:数字温度传感器简化框图下面几部分将介绍每种串行总线及其优缺点。SPISPI是一种四线制串行总线接口,为主/从结构,四条导线分别为串行时钟(SCLK)、主出从入(MOSI)、主入从出(MISO)和从选(SS)信号。
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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对于需要经常进行数据流传输的系统数据,SPI是,因为它拥有较快的时钟速率,速率可从几兆赫兹到几十兆赫兹。然而,对于系统管理活动,如读取温度传感器的读数和查询多个从器件的状态,或者需要多个主器件共存于同一系统总线上(系统冗余常会要求这一点),或者面向低功耗应用,这时I2C或SMBus将是接口。:数字温度传感器简化框图下面几部分将介绍每种串行总线及其优缺点。SPISPI是一种四线制串行总线接口,为主/从结构,四条导线分别为串行时钟(SCLK)、主出从入(MOSI)、主入从出(MISO)和从选(SS)信号。
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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我们的讨论以1GHz示波器为例。这里的分析结论完全适用于其它带宽。高斯响应示波器的特性1GHz示波器的典型高斯频响如所示。高斯频率响应的优点是不管输入信号(被测信号)有多快,它都能给出没有过冲的较好脉冲响应(即示波器屏幕上显示的信号没有过冲)。在高斯频响示波器中,示波器的上升时间与示波器带宽间有熟知的常用公式:上升时间=0.35/带宽(高斯系统)高斯系统的另一常用特性是它的系统带宽为各子系统带宽的RMS值,可使用下面熟悉的关系式计算:系统带宽=1/(1/BW2探头2+1/BW2示波器2)0.5(高斯系统)通常情况下,即使示波器探头带宽比示波器带宽更高,由上述公式计算出来的系统带宽也不会变得很差。
我们的讨论以1GHz示波器为例。这里的分析结论完全适用于其它带宽。高斯响应示波器的特性1GHz示波器的典型高斯频响如所示。高斯频率响应的优点是不管输入信号(被测信号)有多快,它都能给出没有过冲的较好脉冲响应(即示波器屏幕上显示的信号没有过冲)。在高斯频响示波器中,示波器的上升时间与示波器带宽间有熟知的常用公式:上升时间=0.35/带宽(高斯系统)高斯系统的另一常用特性是它的系统带宽为各子系统带宽的RMS值,可使用下面熟悉的关系式计算:系统带宽=1/(1/BW2探头2+1/BW2示波器2)0.5(高斯系统)通常情况下,即使示波器探头带宽比示波器带宽更高,由上述公式计算出来的系统带宽也不会变得很差。
(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。
测试仪表校验淮南-认证单位步阶功能(Step)输出主要特点是设定简单,输出电压、频率规律变化的波形。实际使用时仅设置初始电压与频率、步进电压幅值、步进频率等即可实现目标波形输出,如下图,初始10VAC/50Hz,步进10VAC/50Hz的输出波形。步阶功能(Step)典型应用是测试电子产品的工作电压和频率范围。步阶功能(Step)上位机软件界面线路功能线路功能可模拟电压突变(如跌落/突升等),其特点是输出波形只有一部分突变。
测试仪表校验淮南-认证单位步阶功能(Step)输出主要特点是设定简单,输出电压、频率规律变化的波形。实际使用时仅设置初始电压与频率、步进电压幅值、步进频率等即可实现目标波形输出,如下图,初始10VAC/50Hz,步进10VAC/50Hz的输出波形。步阶功能(Step)典型应用是测试电子产品的工作电压和频率范围。步阶功能(Step)上位机软件界面线路功能线路功能可模拟电压突变(如跌落/突升等),其特点是输出波形只有一部分突变。