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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。

目前世界范围内浆和纸的产量和质量正不断增长，若仅仅依靠 的纤维原料和制浆造纸工艺来促进生产是不够的，还必须研制和使用一些新型的过程分析仪器和传感器。随着近红外光谱技术和光谱数据软件的发展，为发新型的过程分析仪器了新的途径。下面介绍的NIR在制浆造纸过程中的应用，虽然绝大部分应用情况目前仍然局限于实验室内，但将来的发展趋势必定为现场分析和测控，实现从实验室走向生产现场的转变。检测纸页涂料中的水分含量在4～11nm的范围内，采用透过模式，分析涂料混合物中的水分含量。
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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由于乙含量高、酸度高、溶氧含量低、二氧化碳含量高，啤酒看起来似乎不太适合腐败和原微生物生长，煮沸、巴氏杀菌、无菌过滤和冷却等生产流程也进一步降低了微生物生长的可能性。事实上细菌和野生酵母等可以在这样恶劣的条件下茁壮成长，从而形成 味道、气味、烟雾和沉积物，这一过程可能会发生在酿造的任何阶段，影响啤酒的 终感特征。为了保持啤酒的高品质，啤酒厂需要进行生物质量控制。啤酒厂的微生物爆发会给企业带来很大的风险，轻则花费大成本召回不合格产品，重则对品牌声誉带来致命损害。
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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在这种情况下，Leica的6D测量产品—T系列解决方案应运而生。T系列测量工具的原理是通过在跟踪仪上增加了T-Cam相机，从而在测量和跟踪过程中，不仅可以监控跟踪目标的X,Y,Z(中心值)，同时还可以提取目标的I,J,K(沿三个方向的扭转)用于体现目标的旋转姿态。通过这种方式，可以得到更多的计算信息:通过在T系列目标上增加探针，激光跟踪仪扩展成为走动式的三坐标测量系统，测量范围可以达到直径5m。既方便的利用了激光跟踪仪的现场适应能力、便携性能又能够满足大尺寸工件的高精度测量需求。

(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。

仪器计量阜阳-认证中心斜视角的热像仪系统（记录高分辨率三维图像）通常用于勘查城市地区以及从空中获取地理数据。直到217年，这些系统都未能记录3D热图像。为了满足这一需求，德国德绍的安哈尔特应用科学大学的一个研究小组发了一种热成像/RGB系统，该系统通过重叠使用四台数字摄像机和四台FLIRA65sc红外热像仪采用25°视场拍摄的图像，生成三维图像。FLIRA65sc热成像温度传感器。安哈尔特应用科学大学的地理信息与测量研究所的其中一个项目包括发一种新型热成像和RGB摄像机系统，该系统通过重叠使用八台摄像机从旋翼机拍摄的图片来生成三维图像。16年4月，负责研究所的地理数据采集和传感技术部门的LutzBannehr教授提出了这个想法。虽然具有极高分辨率的3D摄像机系统（称为RGB斜视角摄像机系统）可用，但这些系统都不能热数据的优势。Bannehr教授在热成像领域拥有丰富的经验，他于21年购了FLIRSC3制冷型红外热像仪，并参加了热成像培训。他确信使用非制冷型红外热像仪的解决方案也是可行的。红外热像仪有许多潜在用途，包括：收集库存数据、 、露天采矿作业中的体积监测、森林火灾监测、绝缘分析、光伏和太阳能供热系统的产量估算、环境监测、地质和地形成像，甚至用于生成数字城市模型。