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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。

对于蓝色的曲线，我们看出它是一条经过原点的直线，它的动态电阻阻值不随着电压和电流的变化而变化，满足这种伏安特性曲线的元件被称为线性元件；反之，对于红色的曲线，我们看出它是一条曲线，它的动态电阻阻值随着电压和电流的变化而变化。满足这种伏安特性曲线的元件被称为非线性元件。电阻的第三个用途：用于分析电压和电流之间的关系，以便了解对应着的物理意义。我们看下图：上图是关电器主触头弧隙电弧对应的伏安特性曲线，用于分析电弧的物理特点和灭弧方法；下图是隧道二极管的伏安特性曲线，我们能看到明显的隧道效应。
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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此外，当前的纯电动新能源汽车，除了采用单一驱动电机方案外，还存在如双电机四驱、轮毂电机驱动、轮边电机驱动等多轴驱动方案，都是未来的发展方向。新能源电机恒功率范围、启动扭矩、调速能力、功率密度、效率、可靠性等特性关注度越来越高，也是评价新能源电机优劣的重要指标。现阶段，新能源汽车、特别是乘用车电机趋向于高转速、率、高稳定性的方向发展。为什么新能源汽车，特别是乘用车的转速要高？近年来，主要汽车企业加大了新能源汽车车型上市步伐，纷纷推出了较成熟的新能源乘用车产品，可供消费者选择的车型日益增多，市场竞争也日趋激烈，加快了新能源电机技术的改良，其中有一个方向就是转速越来越高，对新能源乘用车来说，高转速有两大优点：一是对于新能源电机来说，转速高，功率密度高，体积远小普通电机适于新能源汽车的应用；二是转动惯量小、动态响应快、峰值转速性能好。
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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但是由于这种探头的带宽只能到6MHz左右，所以随着关电源频率的提升，这种探头便不再适合使用。目前常用的电源测量探头是10:1无源探头、100:1无源探头、高压差分探头。探头的选择上首先要考虑电压范围，被测电压不要超出探头允许的范围。比如说一般的10:1的无源探头，其低频耐压值是300VRMS，且随着频率的升高而降低。如所示。使用之前要测量信号的电压范围在此范围内。否者将无法进行正确的测量。10:1无源探头输入额定电压曲线除此之外，还需要考虑探头衰减比对底噪的放大，从而判断信号的真实有效部分。

(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。

仪器外校佛山-审厂 兼具高精度与能量之特 测试系统具备能量再生功能，能够直流能量(DC-DC)，一旦直流能量溢出，系统将其转换回交流电网，是一个低发热、率运用的测试系统。Chroma17011产品具有多电流量程提高电流精度，电流量测精度达到±0.05%ofF.S.，电压精度达到±(0.02%ofRdg.+0.02%ofF.S.)，每个通道独立控制且具备热管理机制保障量测稳定性，快速电流响应可模拟脉冲或各种车况模拟，其采样速度 可达10mS，同时可整合气候温箱进行测试控制，安全性方面设计有多层保护功能，自主检测提前发现异常避免实验风险。