工程类实验室绍兴-计量公司

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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。

MEMS技术应用使得金属氧化物(MOX)气体传感器在晶圆级大规模生产中得以广泛应用，大大降低了硅晶圆的成本。这些气体传感器装置适用于 (CO)和各种挥发性有机化合物，如：如乙、和甲的测量。出于健康和安全考虑，这些传感器的应用主要包括环境监测、生物研究、工业控制、便携式酒精测量仪和家庭空气监测系统。MOX气体传感器采用MEMS技术，大大降低了成本。但是这些传感器也必须经过测试，这与典型半导体器件的和测试相比是一组独特的挑战。
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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电池包通常由不同节数的单体电芯串接而成，若电芯间的内阻差异很大，则也会严重影响整个电池包的放电能力。因此获取单体电芯的内阻值并进行系统的分析，也是电池的必测项目。电池内阻是决定电池耐充电及耐放电电流大小的关键，在锂电池PACK工艺生产流程中，对电芯进行检验的电池内阻测试仪一般功能简单，测量信息量少，检测精度不高，数据后期简单，缺少在线检测和检测高电压大容量电池和电池组的能力。2015年发布的《锂离子电池行业规范条件》中，对电池内阻的测量提出了新的要求：对于多芯电池组的组成电池，应具有路电压和内阻在线检测能力，检测精度分别为1mV和1mΩ。
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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D型控制方式中的微机ROM内，预先储存着以发动机转速和进气管内的压力为参数的的各种状态下的进气量，微机根据所测的各运转状态下的进气压力与转速，参照ROM所记忆的进气量，可以算出燃油量L型控制所用的空气流量计与一般工业流量传感器基本相同，但它能适应汽车的苛环境，但对踏油门时出现的流量的急剧变化的响应要求及在传感器前后进气歧管的形状引起的不均匀气流中也能高精度检测的要求。 初的电子燃油控制系统的采用的不是微机。

(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。

工程类实验室绍兴-计量公司当笔者与使用模数(A/D)转换器的系统设计人员聊天时，他们 常问的就是：“您的16位A/D转换器准确度也是16位吗?”要回答这个问题，关键在于从根本上理解分辨率和准确度这两个概念之间的区别。尽管这两个术语是截然不同的，但它们却经常被混淆或互换使用。A/D转换器的分辨率被定义为输入信号值的变化，可通过一次计数改变数字输出值。就理想的A/D转换器而言，传递函数呈阶梯状，且每个步阶宽度等于分辨率。