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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。

把MPM产品RS-232和RS-485的UART口交叉连接，即支持RS-232转成RS-485，同时RS-232和RS-485之间同样带完整的电气隔离，对于调试串口、隔离总线干扰等的应用非常方便，如下图。总结根据目前工业产品通信隔离需求，专门研发出MPM系列多协议隔离模块，将隔离电源、通信隔离电路、ESD保护电路集成封装在一个模块中，将电路设计化零为整，只需要 信隔离，隔离电压高达35VDC，满足绝大多数应用需求。
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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现在人们把这种光栅称为计量光栅，以示区别于其他的光栅。 近一些年，光栅式传感器在精密测量领域中的应用得到了迅速的发展。光栅式传感器有如下特点：?精度髙。光栅式传感器在大量程测量长度或直线位移方面仅仅低于激光干涉传感器。在圆分度和角位移测量方面，一般认为光栅式传感器是精度 髙的一种。?大量程测量兼有髙分辨力。感应同步器和磁栅式传感器也具有大量程测量的特点，但分辨力和精度都不如光栅式传感器。?可实现动态测量，易于实现测量及数据的自动化。
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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波形捕获率是相对于数字示波器来说的。数字示波器采样、数据到送显屏幕都是需要时间的，数据和送显屏幕这段时间称为死区时间。死区时间内示波器不采样，是探测不到信号发生的变化的，所以实际上不是所有波形我们都能在屏幕上看到，我们看到的波形其实是被死区时间分隔成一段一段的，因此就有了波形捕获率一说。采样时间+死区时间=波形捕获周期。而波形捕获率是指一秒内波形捕获的次数，也就是波形捕获周期的倒数，如下是示波器的一个捕获周期。

(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。

仪器计量重庆-CNAS认证机构尤其是在汽车工况发生急剧变化，如汽车突然制动或加速时，其检测精度较差，因而影响了D型EFI系统在现代汽车中的推广。取而代之的是L型EFI系统，它是用空气流量计直接测量发动机吸入的空气量，因而有较高的检测精度。D型和L型EFI系统均采用多点（MPI），即每个气缸的进气歧管设一个喷油器，因而系统总体结构比较复杂，成本较高。目前 的是MONO系统，该系统是一种低压系统，即单点（SPI）系统，它只在进气总管设一个喷油器进行集中控制，使结构大为简化。