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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。

而正常工作和端口失配情况下驻波比的差异是非常大的，没有必要把这个电路搞得很花哨，繁就简，简单实用即可。以低频小信号验证测试通道的连通性保证测试仪器的安全发射测试时，首先在发射输入端口施加低频小信号（或者降低本振信号功率），并保证发射输出功率低于信号发生器、噪声源和矢量网络分析仪等仪器的反串烧毁功率阈值，若通道连通性符合要求，则将输入功率恢复至正常水平。这个法是不是好像有点不上档次，但是很实用。
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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社会安全防范系统是一个特大型、综合性非常强的管理系统，不仅需要满足 管理、城市管理、交通管理、应急指挥、犯罪追踪等需求，而且还要兼顾灾难事故预、安全生产监控等方面对图像监控的需求。在监控领域，可见光监控设备固然扮演着极其重要的角色，但是由于不可避免的昼夜交替以及恶劣气候的影响，在一定程度上限制了可见光监控设备的正常发挥，而红外热成像监控产品正好弥补了这一缺失，其特别适合高安全级别区域的入侵防范。
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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便携式设备所采用的IC器件大多是高集成度、小体积产品，精密的工艺使硅晶氧化层非常薄，因而更易击穿，有的在2V左右就会受到损伤。传统的保护方法已不再普遍适用，有的甚至还会造成对设备性能的干扰。TVS二极管的特点可用于便携式设备的ESD保护器件有很多，设计人员可用分立器件搭建保护回路，但由于便携设备对于空间的限定以及避免回路自感，这种方法已逐渐被更加集成化的器件所替代。多层金属氧化物器件、陶瓷电容还有二极管都可以有效地进行防护，它们的特性及表现各有不同，TVS二极管在此类应用中的独特表现为其赢得了越来越大的市场。

(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。

无线电实验室茂名-CNAS认证机构因为显示给 分之一分贝的功率或分数赫兹的频率并不意味着该仪器具有测量这些细微变化的能力。通常这些显示的位数远远超过了仪器在这一水平的测量能力。要充分了解一个射频仪器的测量能力，往往要参考说明书或数据表。前后一致的定义可以减少您测量中可能出现的混淆。以下是您在使用中会经常看到的一些关键术语：分辨率－仪器所能可靠检测到的改变；重复性－在同样条件下多次进行同一测量获得相同结果的能力；不确定性－对被测量的准确值缺乏认知部分的量化；精度－仪器在一定误差范围内测量一个参数实际/值的能力。