仪器外校中山-校准机构

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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。

半导体器件的跌价使得电源转换和控制的成本降低。许多直流电机被交流电机所取代，后者带来了效率和可靠性提高等优势。刷式直流电机的主题多种多样，如直流并联电机和通用电机，两者都使用定子线圈代替 磁性。在直流并联电机中，定子线圈与转子电路并联;而在通用电机中，定子线圈与转子串联。通用电机在家电应用中尤其常用，因为它具有高启动扭矩，可以高速运行。只需添加串联晶闸管并进行交流相位控制，便可轻松对通用电机进行速度控制。
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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反射系数法是通过测量漏兰姆波的频散曲线来确定材料的性质,但测量难度较大。傅里叶变换只能线性非平稳的信号。小波变换法虽然在理论上能非线性非平稳信号,但是同傅里叶变换、短时傅里叶变换法一样,都受Heisenberg测不准原理制约,即时间窗口与频率窗口的乘积为一个常数,这就意味着如果要提高时间精度就得牺牲频率精度,反之亦然。当兰姆波中不同模态的频率比较接近时,不适用小波变换信号。动态光法能从Lamb波的应力分布观察到传播和频散,但是在实际检测中对硬件要求较高。
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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50Hz工频电磁场干扰是硬件发中难以避免的问题，特别是敏感测量电路中，工频电磁场会使测量信号淹没在工频波形里，严重影响测量稳定度，故消除工频电磁场干扰是敏感测量电路设计中不可逃避的挑战。PT100是当前应用 为广泛的测温方案，各位工程师在应用此方案时是否会遇到这样的问题：为什么PT100测温电路会存在周期性小波动？该如何解决？其实出现这样的现象主要可能是存在如下几个原因：50Hz工频电磁场的影响；周围电机或者继电器等关动作造成的群脉冲干扰；传导进去系统的工频共模干扰。

(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。

仪器外校中山-校准机构利用迁移原理对液面测量方法进行从以上分析中可以了解到智能差压变送器测液面正、负迁移的原理，简单的来说，就是当h=0时，若变送器感受到的△p=0，则不需要迁移；若变送器感受到的△p＞0。则需要正迁移；若变送器感受到的△p＜0。则需要负迁移。这样在实际应用中，就可以根据生产装置的工艺情况和仪表的使用条件及周围环境等灵活应用，对差压测量液面故障进行简单的并进行相应的。正迁移故障判断正迁移的差压变送器在现场使用过程中测量是否准确，首先应打三阀组平衡阀，关闭差压变送器三阀组的正、负压测量室，打仪表放空堵头，此时仪表输出应≤4mA。