工程类实验室肇庆-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。

当号信号被脉冲调制后，信号的频率谱密度会发生变化，为经脉冲调制后的频率谱。频率谱特性按脉冲重复频率PRF(pulseRepetitionFrequency)为等间隔的离散频谱，频谱形状为sinx/x幸格函数。脉宽的倒数为过零点的位置。图连续波经脉冲调制后的功率谱1.1脉宽和脉冲重复频率对相位噪声的影响下图水平位置表示脉冲重复频率PRF保持不变，而改变脉冲宽度τ脉冲频率谱的变化情况，垂直位置表示脉冲宽度τ保持不变，而改变脉冲重复频率PRF脉冲频率谱的变化情况。
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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上已经始对电子产品的电磁兼容性强制性限制，电磁兼容性能已经成为考核产品性能的重要指标之一，因此必须予以重视。电磁兼容主要包括两方面的内容，一个是产品本身对外界产生 的电磁干扰EMI影响，称为电磁干扰发射；另一个是对外界电磁信号的敏感程度，称为电磁敏感度EMS。干扰源、耦合途径及敏感设备是电磁兼容的三要素，缺一不可。电磁干扰信号的耦合途径有传导和辐射两种。改善CAN总线电磁兼容的措施当使用非屏蔽线时，物理层的电磁兼容性就变得非常重要，提高电磁兼容性的措施可分为三种：发射防护、吸收防护、传导防护。
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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为了避免模具被粘附与高温冲压工件上，每次冲压后需用石墨对模具进行润滑。而此过程处于高温高湿环境中，既可由专门机构操作，又可由工业机器人完成。如由后者进行，可以大幅提升系统安全性于效率。但需好机器人的维护工作，提升其抗热、抗辐射的能力。控折弯机集成工业机器人折弯集成应用可分为两种主要方式，一是工业机器人与金属成形机床中的各类设备形成板材柔性线，包括真空吸盘抓手、台、板料传输线、工业机器人行走轴与激光设备或数控转台冲床等；二是工业机器人以折弯机为中心，配置真空吸盘，磁力分张上料架、台、下料台、翻转架形成折弯单元。

(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。

工程类实验室肇庆-计量公司模拟传感器的应用非常广泛，不论是在工业、农业、 建设，还是在日常生活、教育事业以及科学研究等领域，处处可见模拟传感器的身影。但在模拟传感器的设计和使用中，都有一个如何使其测量精度达到的问题。而众多的干扰一直影响着传感器的测量精度，如：现场大耗能设备多，特别是大功率感性负载的启停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰；工业电网欠压或过压，常常达到额定电压的35％左右，这种恶劣的供电有时长达几分钟、几小时，甚至几天；各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆，信号会受到干扰，特别是信号线与交流动力线同走一个长的管道中干扰尤甚；多路关或保持器性能不好，也会引起通道信号的窜扰；空间各种电磁、气象条件、雷电甚至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作；此外，现场温度、湿度的变化可能引起电路参数发生变化，腐蚀性气体、酸碱盐的作用，野外的风沙、雨淋，甚至鼠咬虫蛀等都会影响传感器的可靠性。