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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。

1共模干扰共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O器件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。2差模干扰差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，又叫串模干扰，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
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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一个电气系统就象是管道系统一样，电压好比是液体压力，电流好比是液体的流速，而电气绝缘就好比是管壁。绝缘防止电子从导体发生漏泄――其作用的大小是用绝缘电阻表示的。有效的绝缘电阻系统具有高的电阻值，通常大于几个兆欧。差的绝缘系统具有较低的绝缘电阻。为了发现管道系统中的渗漏，您需要对其加压。由于在水压时 容易发现渗漏现象，所以您不能关闭自来水来检查渗漏。您会限制可用的自来水，这样就能够在发现大的漏洞时不至于在周围喷洒出太多的水。
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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怎么样让光标法测的更准？光标法测量，以测量一个方波信号的脉宽为例，相信有很多工程师都如下图这样操作的。然而光标测量结果494ns，自动测量结果却是47.1ns，相差24ns。为什么会出现这种情况呢？示波器自动测量的门限是为Vtop与Vbase之间5%的位置，所以测量的结果也是以5%处为准，这种测量方法也更为科学。在用光标测量时，如果将测量点选在Vtop与Vbase的5%处，这样测出的结果便和自动测量结果相差无几了。

(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。

测试仪表校验莆田-CNAS认证机构红外线测温仪的标准化检定方法是采用黑体炉检定。黑体是指在任何情况下对一切波长的入射辐射的吸收率都等于1的物体，黑体是一种理想化的物体模型，因此引入了一个随材料性质及表面状态变化的辐射系数，即发射率，它的定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比。物体的辐射与吸收红外辐射规律满足基尔霍夫定律，当一束辐射投射到任一物体表面时，根据能量守恒原理，物体对入射辐射的吸收率、反射率、透过率三者之和必等于1，一般发射率不容易测定，通常可通过测量吸收率来确定发射率，所以黑体辐射源作为辐射标准用来检定各种红外辐射源的辐射强度。