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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。

屏蔽网络(屏蔽的电缆及元器件)能够显著减小进入到周围环境中而可能被拦截的电磁能辐射等级。不同干扰场的屏蔽选择干扰场主要有电磁干扰及射频干扰两种。电磁干扰(EMI)主要是低频干扰，马达、荧光灯以及电源线是通常的电磁干扰源。射频干扰(RFI)是指无线频率干扰，主要是高频干扰。无线电、电视转播、雷达及其他无线通讯是通常的射频干扰源。对于抵抗电磁干扰，选择编织屏蔽 为有效，因其具有较低的临界电阻;对于射频干扰，箔层屏蔽 有效，因编织屏蔽依赖于波长的变化，它所产生的缝隙使得高频信号可自由进出导体;而对于高低频混合的干扰场，则要采用具有宽带覆盖功能的箔层加编织网的组合屏蔽方式。
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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测量仪表的质量通常用一个简单的问题进行评估：测量精度如何?选择 适用的测量仪表就需要认识一下影响测量不确定性的一些因素。这样反过来还可更深入了解该类仪表的技术指标所列出的信息以及未列出的信息。仪表测量的性能根据动态性(量程、响应时间)、准确度(重复性、精密度和灵敏度)以及稳定性(对老化及恶劣环境的容差)来进行评估的。其中，准确度(应该是允许误差，经常被叫精度)通常被视为 重要的质量因素,也是 难以确定的因素。
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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对数据进行快速分析，而不是将其传至云，可在本地出决策，从而系统的延迟性。通过减少传输具有拦截风险的数据，不仅能够明显减少决策延迟，而且安全性也得以提高。只有 有价值的信息需要传输至节点之外的云中，以进行预测或行为。经过优化的数据划分可充分发挥云价值，因为通常不需要全带宽的分析帧。在固定的摄像机上，帧与帧之间的大部分可视数据为静态数据，并可在节点进行滤波。边缘节点分析可多种滤波解读来区分各种预期的对象类型：汽车、卡车、自行车、人类和动物等。

(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。

测试设备校正铜陵-外校单位分布式光纤温度传感系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统，实质上是分布光纤拉曼(Raman)光子传感器(DOFRPS)系统，它是近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度场的光纤传感系统。本文拟在简要阐述分布式光纤监测技术和分布式光纤温度监测技术及其校准原理的基础上，对分布式光纤传感温度测试系统性能标定方法进行介绍，为该系统在工程结构监测中的应用借鉴。原理介绍1.分布式光纤监测技术光纤光时域反射(OTDR)原理当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生瑞利散射，在时域里，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L，可表示为2L=V×t式中:V——光在光纤中传播的速度，可表示为V=cn，其中c为真空中的光速，n为光纤的折射率；t——入射光经背向散射返回到光纤入射端所需的时间。