轻工实验室清远-CNAS检测公司

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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。

作为眼科检查不可或缺的重要仪器——裂隙灯显微镜，摆脱传统线缆的束缚以实现高自由度、超长寿命检测也成为了重要的发展方向。ZigBee无线通讯通过在数码裂隙灯的应用，解决局限性。裂隙灯显微镜由照明系统和双目显微镜组成，它不仅能将眼球表面浅层组织的变观察得十分清楚，而且可以调节焦点和光源宽窄，成“光学切面”，使深部组织的变也能清楚地显现。图1数码裂隙灯项目案例数码裂隙灯可以以观测眼部，由于要多方位，传统使用的有线控制机台会使通讯线磨损，缩短了机台的正常使用寿命，所以更换无线方案，减少磨损以延长正常使用寿命迫在眉睫。
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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物联网表是表计行业近几年的热门话题，因其产业链并不完全成熟，在应用的过程中出现了不少问题，我们在设计物联网表计时需要注意以下几个设计要素。电源与功耗管理电压匹配使用碱性电池供电时要给使用LDO降压，因为大功率LDO静态功耗较大，通信结束后需要断电，无法使用PSM。如果使用锂电池供电，可以选择内置升压芯片的模组，但能量型电池的放电电流较低，需搭配SPC电容电池，成本增加。PSM模式选用NB-IoT通信消耗的功耗已经接近计量部分，为延长电池寿命，尽量选用PSM模式。
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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，一个反激式电源可分别从一个48V输入产生两个1A的12V输出，如的简化模型所示。理想的二极管模型具有零正向压降，电阻可忽略不计。变压器绕组电阻可忽略不计，只有与变压器引线串联的寄生电感才能建模。这些电感是变压器内的漏电感，以及印刷电路板（PCB）印制线和二极管内的寄生电感。当设置这些电感时，两个输出相互跟踪，因为当二极管在关周期的1-D部分导通时，变压器的全耦合会促使两个输出相等。该反激式简化模型模拟了漏电感对输出电压调节的影响。

(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。

轻工实验室清远-CNAS检测公司天下武功，唯快不破。在保证安全的基础上尽可能提高测试效率也是T/R组件测试领域不变的追求和目标。当然，提高测试效率的方法有很多，提高测试仪器仪表的性能（提高扫描速度和增加测试功能等）、简化连接和校准过程以及优化测试程序和工艺等。还有没有其它法呢？那就是并行测试，这也是当今自动测试技术领域发展的重要趋势和方向之一。所谓并行测试就是充分利用测试仪器和测试通道等资源，按照一定的调度规划同时执行多个测试任务，从而提高测试效率。