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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。

且可重复的测量现有式振动探头(参见)在实现方法上具备一些优势，包括不需要对终端设备任何修改，而且其集成度相对较高，尺寸较大，可充足的能力和存储空间。然而，它的一个主要局限是测量结果不可重复。探头位置或角度稍有改变，就会产生不一致的振动剖面，从而难以进行的时间比较。维护技术人员首先需要弄清所观察到的振动偏移是由机器内部的实际变化所致，还是仅仅因为测量技术的变化所致。理想情况下，传感器应当结构紧凑并且充分集成，能够直接 性地嵌入目标设备内部，从而消除测量位置偏移问题，并且可以完全灵活地安排测量时间。
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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在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。线性范围传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。
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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2014年7月，奔驰和宝马联合宣布要合作研发电动汽车无线充电技术。奔驰将基于全新S级进行测试，而宝马则计划率先将其应用在i8身上。奥迪则在2015CES展上，展示了奥迪的无线充电设备，这套可自动升降供电线圈的无线充电技术，足以应对底盘较高的SUV。除沃尔沃以外，车企基本都是运用在车辆静止的状态充电的方式。2012年，沃尔沃就启动了一个名叫“电网道路系统”的项目，并在瑞典的测试中心建设了一条长约400米的测试道路。

(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。

轻工实验室金华-认证中心LIST操作可以使电源按照测试者编辑的序列自动输出。可以通过编辑LIST操作的每一个单步的值及时间来产生各种输出变化的波形，测试者可以实现的参数设置包括设定电压始值、电压结束值、电压变化斜率、设定限流值、持续时间等。在顺序操作编辑完成后，当接收到一个触发信号后，电源将始运行，直到顺序操作完成。那么测试工程师使用全天科技直流可编程电源在始实验之前，可以按照如下思路将目标波形进行，然后将数据分别填入电源LIST编辑文件内就可以了，操作明了简单快速。