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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。

CAN总线迅猛发展的今天，有许多厂家都推出自己的CAN收发器，都是号称和客户所用的PINtoPIN兼容，价格更加优惠。而实际这些收发器的设计与工艺决定了还是有很大区别的，不同行业的选型指标都不能照搬。10年前，国内的CAN收发器主流还是NXP（当年叫飞利浦）的PCA82C250，后来升级为PCA82C251，增强了管脚耐压能力与热关断功能，几乎所有CA 车电子迅猛发展，以及半导体技术更新。
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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存储深度（RecordLength）也称记录长度，它表示示波器可以保存的采样点的个数。存储深度如果为“20000个采样点”则一般在技术指标中会写作“2Mpts”（这里的pts可以理解为“points”的缩写）或2MS（这里的S也可以理解为“samples”的意思）。存储深度表现在物理介质上其实是某种存储器的容量，存储器容量的大小也就是存储深度。示波器采集的样点存入到存储器里面，当存储器保存满了，老的采样点会自动溢出，示波器不断采样得到的新的采样点又会填充进来，就这样周而复始，直到示波器被触发信号“叫停”，每“叫停”一次，示波器就将存储器中保存的这些采样点“搬移”到示波器的屏幕上进行显示，这两次“搬移”之间等待的时间被称为“死区时间”。
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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从这个角度上看，频谱分析仪更适合测量晶体频率。2仪器测量频率的精度从下面两个方面来分析仪器的哪些参数影响到测量精度-内部时钟精度-测量值分辨率初步定性分析，频率计作为专业测试设备，内部时钟精度不差，从定期的仪器校验结果看，精度高于1ppm，特别是它的分辨率12bit是非常高的；频谱分析仪的时钟精度看上去也可以，而且1Hz的分辨率满足测试要求，但实际扫描到功率峰值的频率是否稳定还需要验证；而示波器的时钟精度看上去与前两者相差并不大，但需要考虑到：量化误差（前端信号采集系统的8位ADC引起的信号幅度测量误差）引起的垂直电平测量不准确性，以及采样率不足等因素都会引起水平轴的测量误差， 终导致频率值测量误差，而且其分辨率情况需要实测验证。

(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。

仪器外校盐城-计量公司目前，包括床暗器的研究、设计、试制、生产检测与应用等诸项内容在内的传感器技术，已逐渐形成了一门相对独立的专门学科。作为一次仪表的传感器通常由敏感元件与转换元件组成。转换元件就是精密的电桥。测力秤重用电阻应变式传感器主要由性体、应变片、粘帖胶及各种补偿电阻构成。他的稳定性也必然是由这些元件的内、外因的综合作用所决定。本文就此问题进行探讨，谈些粗浅看法，与同行商榷。首先是性元件。性元件一般是由 合金钢材及有色金属铝、铍青铜等成型，影响性体稳定性，主要是它经各种后的金相组织及残余应力。