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轻工实验室南平-检测公司
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-19 22:28:22
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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。
由于F2812的ADC具有一定增益误差的偏移误差,所以很容易造成系统的误操作。下面分析两种误差对线性电压输入及A/D转换结果的影响。F2812用户手册的ADC模块输入模拟电压为0~3V,而实际使用中由于存在增益误差和偏移误差,其线性输入被减小。下面以y=x×1.05+80为例介绍各项值的计算。当输入为0时,输出为80,由于ADC的输出值为4095,则由式y=x×1.05+80求得输入电压值为2.8013。
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。
由于F2812的ADC具有一定增益误差的偏移误差,所以很容易造成系统的误操作。下面分析两种误差对线性电压输入及A/D转换结果的影响。F2812用户手册的ADC模块输入模拟电压为0~3V,而实际使用中由于存在增益误差和偏移误差,其线性输入被减小。下面以y=x×1.05+80为例介绍各项值的计算。当输入为0时,输出为80,由于ADC的输出值为4095,则由式y=x×1.05+80求得输入电压值为2.8013。
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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晶闸管又叫可控硅,是一种在晶体管基础上发展起来的大功率半导体器件,主要并广泛应用于整流、逆变、调压及关等方面,对可控硅性能进行检测,对于电控系统的日常维护、保证正常运转具有十分重要的意义。可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种,都是三个电极。单向可控硅有阴极(K)、阳极(A)、控制极(G)。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成,即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连,其引出端称T2极,其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连,其引出端称T2极,剩下则为控制极。
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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晶闸管又叫可控硅,是一种在晶体管基础上发展起来的大功率半导体器件,主要并广泛应用于整流、逆变、调压及关等方面,对可控硅性能进行检测,对于电控系统的日常维护、保证正常运转具有十分重要的意义。可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种,都是三个电极。单向可控硅有阴极(K)、阳极(A)、控制极(G)。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成,即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连,其引出端称T2极,其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连,其引出端称T2极,剩下则为控制极。
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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其无线发射频段工作 MHz。发射信号的调制采用频移键控(2FSK)或幅移键控(ASK)。对于胎压监测系统(TPMS)通常会进行传感器及无线通信信号质量测试。无线通信信号测试分为监测模块的发射测试,包含发射功率,发射频率及频偏(对于2FSK)测试;及中控台的接收端的接收灵敏度测试。对于 析仪直接进行发射功率及发射频率测试。
其无线发射频段工作 MHz。发射信号的调制采用频移键控(2FSK)或幅移键控(ASK)。对于胎压监测系统(TPMS)通常会进行传感器及无线通信信号质量测试。无线通信信号测试分为监测模块的发射测试,包含发射功率,发射频率及频偏(对于2FSK)测试;及中控台的接收端的接收灵敏度测试。对于 析仪直接进行发射功率及发射频率测试。
(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。
轻工实验室南平-检测公司现有方法存在局限性,特别是涉及到分析振动数据(无论以何种方式获得)和确定误差源时。典型数据采集方法包括在机器上的简单压电传感器和式数据采集工具等。这些方法存在多种局限性,特别是与理想的检测与分析系统解决方案相比较,后者可以嵌入机器上或机器中,并能自治工作。下面深入讨论这些局限性及其与理想解决方案——自治无线嵌入式传感器——的对比。对完全嵌入式自治检测元件的复杂系统目标的选项分析可以分为十个不同方面,包括实现高重复度的测量、评估采集到的数据、适当的文档记录和可追溯性等,下面将对各方面进行说明并探讨可用方法与理想方法。
轻工实验室南平-检测公司现有方法存在局限性,特别是涉及到分析振动数据(无论以何种方式获得)和确定误差源时。典型数据采集方法包括在机器上的简单压电传感器和式数据采集工具等。这些方法存在多种局限性,特别是与理想的检测与分析系统解决方案相比较,后者可以嵌入机器上或机器中,并能自治工作。下面深入讨论这些局限性及其与理想解决方案——自治无线嵌入式传感器——的对比。对完全嵌入式自治检测元件的复杂系统目标的选项分析可以分为十个不同方面,包括实现高重复度的测量、评估采集到的数据、适当的文档记录和可追溯性等,下面将对各方面进行说明并探讨可用方法与理想方法。