测试仪器检验福建-计量公司

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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。

但问题来了，电动汽车电机的TN曲线和普通的电机不同，具有恒功率区域宽（一般恒功率区域能到峰值转速的80%~ ）、峰值转速高（10000rpm以上）的特点，这意味着电动汽车电机既能实现高速小扭矩工况，也能实现低速大扭矩工况，对测功机的TN特性提出了非常高的要求。这时我们发现，如果要满足电动汽车电机的全程TN曲线加载，普通的测功机根本无法满足。因为普通测功机一般是用磁滞制动器、电涡流制动器、磁粉制动器或变频电机作为负载的，而这些机械负载的特性曲线，都各自存在自己的短板：磁粉制动器：可以输出很大的扭矩，但一般只能运行在低转速（1000rpm）以下，只适用于大扭矩、低转速的电机测试场合。
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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注意51单片机引脚的拉电流很小，不能直接驱动Q1，否则放电时间会很长。当单片机P15引脚为高电平时,电容充电，当充电到Uc时，比较器翻转，触发单片机外部中断0，通过测得的充电时间和充电电阻的大小可以计算出电容大小。原理图上图中（请参照PDF原理图），Btn1是单片机复位按钮；Btn2是校准按钮，在测量小电容时候可以随时按下清零显示；Btn3是功能切换按钮，用来在测量LCF(频率、小电容、电感)和测量电解电容之间切换。
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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而楼内仪器仪表之间传递信号的端口受到浪涌冲击相当于电源线上的浪涌冲击，采用1.2/50（8/20）μs组合波，线到线、线到地浪涌电压限值不变。一旦超过限值，信号端口和端口后的设备有可能遭受损坏。电源端口电源端口是分布 广泛也 容易感应或传导雷电浪的部位，从配电箱到电源插座这些电源端口可以处在任何位置。标准规定在1.2/50（8/20）μs波形下线与线之间浪涌电压限值为0.5kV，线到地浪涌电压限制为1kv。

(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。

测试仪器检验福建-计量公司考虑到应力释放时的相互平衡关系及性体结构形式的约束，要想让残余应力释放，就要进行时效，这在实际中若采用自然时效法，则释放缓慢、周期长，常常是不可取的，需要人为缩短时间，一般要消除性体表面残余应力的方法是：真空回火和疲劳式脉动及共振。这样可大幅度地降低残余应力，在短时间内完成通常的长时间的自然时效，使组织性能更为稳定。其次，是应变片和粘接胶。影响应变片稳定性的是箔材本身，应变片的电阻合金种类很多，其中以康铜合金使用 广，它有较好的稳定性，高的疲劳寿命及小的电阻温度系数，是理想的丝栅材料。