测试设备校验自贡-验厂

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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。

注意屏幕上方的轨迹模式指示，黄色的T1[M、P]表示轨迹1处于保持；通过轨迹、[轨迹选择?]、[轨迹2]、[刷新]轨迹2，并设置为连续刷新模式。注意屏幕上方的轨迹模式指示，T2标记高亮为蓝色，T2[W、P]表示轨迹2处于连续刷新模式，检波方式为正峰值；缓慢改变输入信号的频率，使其以1kHz步进，在±5kHz变化，信号分析仪显示如所示。使用保持观测漂移信号跟踪信号信号跟踪功能对于漂移比较缓慢的信号是非常有用的，它可以将漂移信号一直处于显示屏幕的中心位置。
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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源测量单元(SMU)是一种可以电流或电压，并测量电流和电压的仪器。SMU用来对各种器件和材料进行I-V表征，是为测量非常灵敏的弱电流，同时或扫描DC电压而设计的。在拥有长电缆或其他高电容测试连接的测试系统中，某些SMU可能不能在输出上容忍这样的电容，从而产生有噪声的读数和/或振荡。泰克日前为Keithley4200A-SCS参数分析仪推出两款源测量单元(SMU)模块。4201-SMU中等功率SMU和4211-SMU高功率SMU(选配4200-PA前置放大器)可以进行稳定的弱电流测量，包括在高测试连接电容的应用中也非常稳定，使用非常长的三芯同轴电缆来连接器件的应用。
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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济钢热连轧是一条年产25万吨的半连轧生产线，主要由：两座步进式加热炉，一台带前立辊的四辊可逆式粗轧机，一台切头飞剪，六机架精轧机组，一套带钢层流冷却装置，两台卷取机，一套钢卷运输系统等设备组成。为了测量钢件的表面温度，控制轧件质量，共在四个点设置了红外高温计，分别是粗轧出口、精轧入口、精轧出口、卷取机入口。基本原理一切温度高于零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性：辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。

(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。

测试设备校验自贡-验厂 严格地讲，流量仪表的离线检定结果只能说明其在检定条件下的计量特性，大多数的实际使用现场环境条件、仪表的条件和操作条件与检定条件相比有很大不同，这样会给流量仪表带来附加误差，而附加误差大小总是以一定的经验主观判断的，所以离线检定对于流量测量结果要求不高，或者说即使有附加误差也能满足预期的测量要求，不失为一种简单易行的选择。对物性参数影响的修正程度不同几乎所有流量测量仪表的测量结果都受到被测介质有关物性参数的影响，只是影响程度不一样。