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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。

所以，如想使电流信号在电缆周围产生磁场，流经线芯与金属护层的电流值就不能相等，必须有一部分电流从其它导体分流，这里的其它导体就是大地，从大地中分流的电流I，是路径探测的关键，I，越大，电缆周围的磁场就越大。相对耦合法，直连法给电缆施加信号较强，优先使用直连法，且使用相和大地之间注入信号的接线方式（铠装悬空）；由于110kV电缆的护层存在一定感应电压，采用耦合夹钳的接线方式时，不可将夹钳钳口完全闭合，否则会在环形夹钳上形成感应电流损坏仪器，此时在闭合钳口垫上一张薄纸片即可；采用直连法（金属护层和地之间注入信号的接线方式）时更不能直接接线，此时可增加一个信号发生器LVD5000屏蔽此感应电压，防止损坏设备或造成干扰。
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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测控技术是直接应用于生产生活的应用技术，它的应用涵盖了“农轻重、海陆空、吃穿用”等社会生活各个领域。仪器仪表技术是国民经济的“倍增器”，科学研究的“先行”，事上的“战斗力”以及法制法规中的“物化法”。计算机化的测试与控制技术以及智能化得精密测控仪器与系统是现代化工农业生产、科学技术研究、管理检测监控等领域的重要标志和手段，发挥着越来越重要的作用。测控技术与仪器仪表技术的应用测控技术是一门应用性技术，广泛用于工业、农业、交通、航海、、事、电力和民用生活各个领域。
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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到波形 前面，可以从上电和输出时间看出机时间需要3.4秒时间。此时UPS工作在旁路模式，输出电压与输入电压波形一致。机一段时间后，在旁路模式下接入负载，测量点电压只有短暂跌落，之后马上回复正常，这应该是回路阻抗在瞬间大电流下分压导致的。从负载电流波形我们还可以看出，负载先是全桥整流启动辅助电源，然后才启动带功率因数校正的主电源。接下来是 关键的参数：旁路模式到逆变模式的切换时间，标准要求这个时间必须在10ms以下。

(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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