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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。

信息及通信技术作为新时期智能电网应具备的核心技术之一，可以说是决定整个智能电网运行建设及其发展速度的 关键因素。在建设智能电网的过程中，绝大多数变电站设备及发电机、电缆、线路等都有在线监测项目。电力的在线监测是智能电网中不可缺少的重要部分。然而受电力系统分布式及实时性的特性影响，导致各种监测控制设备在信息获取方面存在着一定的时延、路径不确定性及数据包信息流丢失等问题。随着工业以太网技术、光纤技术、信息技术的发展，并向电力领域的渗透，在当前技术条件支持背景作用之下，工业以太网通信在运行过程当中所表现出的包括可靠性高、灵活性高、维护性高以及扩展性高在内的多种应用优势，对于优化整个电网系统各种设备元件的连接和信息传输方面都有着重要突破。
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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复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等优点，已发展成为飞机结构的基本材料之一。机体结构中的复合材料，从到使用的全寿命周期中都需要进行无损检测，以监控其状态。无损检测技术已成为复合材料应用研究的关键技术之一，并出现了众多检测方法。在飞机使用过程中，复合材料的无损检测同样是维修和机务维护工作的重要内容之一。无损检测需求分析机体结构中需要检测的复合材料主要分布在飞机表面，结构形式以壁板、蒙皮等板状结构为主。
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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针式 和接地引线了垂直顺性，确保了有效接触，而不产生不适当的机械压力。除了在 处之处，IC 是绝缘的，旨在防止相邻的IC引脚意外短路。弯曲 非常适合在相邻元器件下方进行探测，适用于探头必须与板保持平行的应用。方针适配器传送信号和接地引线，采用标准的2.mm引脚间距。接地引线包括窄型和宽型接地片。接地片具有低电感接地连接的优点。它们通常与铜垫配合使用。铜垫背侧具有粘性，粘贴到IC上。

(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。

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