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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。

仪器中，不同检测方法之间没有数据交互或其它功能模块的关联。由于该技术只是两种或者多种检测设备的简单叠加组合，所以仪器的体积和重量并未精简，实现的功能也较简单。第二阶段：功能模块集成技术功能模块集成技术是指在仪器中，不同检测方法的某些共同功能是采用同一模块来实现的。这种集成仪器，当需要增加某种检测功能时，只需在仪器的插槽上插上该种功能的 模块便可实现该检测方法的集成。由于该种集成模式电路的某些功能是共用的，不仅检测数据进行了融合，不同的检测结果也可同屏显示，还可将不同检测方法得到的检测数据送入数据融合中心，得到融合结果，以便对检测对象的质量出综合判定。
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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同时导致波形存储变长，响应变慢；FFT输入样点变多也会严重影响响应速度；需要手动控制采样深度，采样率等等；很难用频谱缩放展示频谱范围。”这些问题都让我越发头疼，如何才能解决这些问题呢？泰克新推出的4系列MSO示波器的SpectrumView功能可以 解决这些问题。-专利采样技术使得时域频域控制互不干扰，比传统FFT更易用-可以在两个域同时从不同角度观测信号-观测频域信号在时间轴上的变化-分析信号/事件在频域和时域上发生时的相关性多通道分析测试频谱应用过程中，SpectrumView与频谱仪FFT模式下的数据过程相同，虽然测试动态不如频谱仪，但是SpectrumView有着自己的优势，比如可以测试极低频率的信号，具有丰富灵活的探测方式，以及时频分析的相关性。
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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探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷仪表显示部分。现在市面上有各种各样的气体传感器。应用也相当广泛。气体传感器在民用、工业、环境检测等方面都有着广泛的应用。现如今，气体传感器的种类也越来越多，目前市场上出现的气体传感器就不下于五种，分别有半导气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、电化学气体传感器、光学气体传感嚣等。在民用方面气体传感器的应用主要体现在厨房里检测天然气、 和城市 等民用燃气的泄漏，检测微波炉中食物烹调时产生的气体从而自动控制微波炉烹调食物；气体传感器在工业应用主要是应用在石化工业中检测二氧化碳、氮氧化合物、硫氧化物、 、 及等有害气体；半导体和微电子工业检测 和磷烷等剧气体；电力工业检测电力变压器油变质过程中产生的氢气等。

(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。

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