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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。

但同时，这种短路保护带有局限性，在线缆、熔断器和断路器的测试时，会由于电源的主动保护而无法进行。为解决此问题，全天科技可编程直流电源引入超低压模式，可正常进行线缆、熔断器和断路器测试，如线缆内阻、熔断器熔断时间。设置方式：按下前面板[Menu]键，进入主界面，选择2.OUTPUTSETTING；选择5.ADVANCEDFUNC，进入 功能菜单；选择3.SHORTMODE，进入超低压模式的设置；该项默认的设置为ON，若用户有线缆或者断路器测试的需求，将此选项设定为OFF后便可正常进行。
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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同时整个过程中CPU过多参与，大量消耗CPU性能，影响正常的数据计算。在RDMA模式下，应用数据可以绕过Kernel协议栈直接向网卡写数据，带来的显著好处有：延时由数十微秒降低到1微秒内；整个过程几乎不需要CPU参与，节省性能；传输带宽更高。RDMA对于网络的诉求RDMA在高性能计算、大数据分析、IO高并发等场景中应用越来越广泛。诸如iSICI,SAN,Ceph,MPI,Hadoop,Spark,Tensorflow等应用软件都始部署RDMA技术。
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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单位时间内位移的增量就是速度。速度包括线速度和角速度，与之相对应的就有线速度传感器和角速度传感器，我们都统称为速度传感器。旋转式速度传感器的结构和特征旋转式速度传感器按形式分为接触式和非接触式两类。接触式旋转式速度传感器与运动物体直接接触，这类传感器的工作原理如所示。当运动物体与旋转式速度传感器接触时，摩擦力带动传感器的滚轮转动。装在滚轮上的转动脉冲传感器，发送出一连串的脉冲。每个脉冲代表着一定的距离值，从而就能测出线速度V。

(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。

测试设备外校驻马店-计量公司敏感单元其内部结构见。对不同的传感器来说，敏感单元的材料有所不同。如，SD2的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3制成。这些材料再成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容，图中的PP2。因为这两个小电容是在同一硅晶片上的，而它们形成的等效小电容能自身产生极化，极化的结果是，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。但这两个电容的极性是相反串联的。