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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。

信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了，所以滤波是信号中的一项基本而重要的技术。滤波滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是和防止干扰的一项重要措施。是根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。滤波一词起源于通信理论，它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。
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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实际的电路设计中，由于晶体管的关以及实际互连线的特性等原因导致电源在一定范围内波动。当实际供电值高于波动上 ，就会引起芯片工作的可靠性问题；当实际供电值低于下 会导致芯片的工作性能降低甚至不能工作；当电压波动幅度较大时，可能会直接影响相关电路的信号质量。基于上述这些问题，随着单板高速高密度的发展，电源完整性已经成为制约设计的一个重要因素。在硬件设计和调测过程中，必须首先保证电源电路高质量工作。
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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LIN协议起源LIN是面向汽车底端分布式应用的低成本、低速率的串行通信总线，属于局部互联网。LIN由汽车行业发，用作经济的子总线系统，其属于CAN的下层网络，是SAE规范的汽车A类网络，适用于对总线性能要求不高的车身系统，如车门、车窗、灯光等智能传感器、执行器的连接和控制，LIN实现了一种具有成本效益的智能传感器和执行器的通讯方式。LIN协议在汽车领域的应用LIN联盟成立于1999年，并发布了LIN1.版本。

(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。

测试设备校验郴州-外校单位我们都知道，电子设备的可靠性及使用寿命与其模块中电子器件的温度、电压应力、电流应力及所处的环境温度有关。模块中关键电子器件工作的环境越恶劣，电子器件的工作温度越高可靠性与寿命就越低，一般器件的工作结温为15℃，工作结温的降额越充足，则器件的可靠性就越高。如下表2所示为该电源模块在常温25℃下，从低压19V到高压36V各关键电子器件的温度热成像图片，从图中可以看出该模块的关键器件表面温度不超过8℃，经过理论计算其内部结温不超过1℃，可保证模块的可靠性。