无线电实验室湘潭-校验公司

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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。

但必须经过两道“结算门”。靠近道门，它会自动感应到你将离店，并自动启。两三秒之后走到第二道门，上面的屏幕显示“商品正在识别中”，再过一秒左右，显示“1件商品正在支付中”，大门启，你的手机收到扣款信息。经过“结算门”，它会自动识别商品信息并通过电子支付完成代扣。无人超市张前，发这套无人支付技术的蚂蚁金服的工程师们了一次内测：把商品放进书包、塞进裤兜；多人拥挤在一个货柜前 款；戴墨镜；戴墨镜＋戴帽子……，测试结果显示，常态场景都能被识别，非常态场景大多数情况下也能被系统识别出并准确扣款。
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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?位移量同步比较动态测量仪器。如测量线位移和角位移的渐线齿形检査仪、丝杠动态检査仪，以及测量角位移和角位移的齿形单面啮合检査仪、传动链测量仪等。在这类仪器中，测量角位移绝大多数用光栅式传感器，测量线位移也多数用光栅式传感器。?髙精度机床上的线位移和角位移测量。如高精度的光学坐标镗床、长刻线机和圆刻线机等。?数控机床上的位移测量。当前在数控机床的检测系统中，光栅式传感器用得很普遍，如数控车床、数控铣床，以及数控滚齿机等。
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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4151调制域分析仪具有的时间间隔测量功能及应用演示如下：正时间间隔测量。4151调制域分析仪的正时间间隔测量功能，既可以实现单通道的连续周期测试，也可以实现双通道之间的相对时间间隔测试，双通道时间间隔测量需设置相对关系，AB或BA的正时间间隔测量。4151调制域分析仪正时间间隔的测量范围为4ns~8s，时间测量分辨率为5ps。正时间间隔测量演示上图是用Tek公司的任意波形发生模拟了雷达发射与接收脉冲信号的正时间间隔测试结果，B通道输入脉冲信号的周期为1us，相对延迟时间为ns。

(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。

无线电实验室湘潭-校验公司交流电压的测量。表笔插孔与直流电压的测量一样，不过应该将旋钮打到交流档“V～”处所需的量程即可。交流电压无正负之分，测量方法跟前面相同。无论测交流还是直流电压，都要注意人身安全，不要随便用手触摸表笔的金属部分。电流的测量直流电流的测量。先将黑表笔插入“COM”孔。若测量大于200mA的电流，则要将红表笔插入“10A”插孔并将旋钮打到直流“10A”档；若测量小于200mA的电流，则将红表笔插入“200mA”插孔，将旋钮打到直流200mA以内的合适量程。