仪器外校湖南-校准单位

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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。

机器人避障常用的传感器激光传感器激光测距传感器利用激光来测量到被测物体的距离或者被测物体的位移等参数。比较常用的测距方法是由脉冲激光器发出持续时间极短的脉冲激光，经过待测距离后射到被测目标，回波返回，由光电探测器接收。根据主波信号和回波信号之间的间隔，即激光脉冲从激光器到被测目标之间的往返时间，就可以算出待测目标的距离。由于光速很快，使得在测小距离时光束往返时间极短，因此这种方法不适合测量精度要求很高的（亚毫米级别）距离，一般若要求精度非常高，常用三角法、相位法等方法测量。
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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产品工作时可被接触到的部分,如果温度过高可能会造身伤害;而且设备内部过高的温度也会影响产品性能，甚至导致绝缘等级下降或者增加产品机械的不稳定性。因此在产品设计过程中，温升实验是保证产品能够安全稳定工作，需要考虑的一个重要步骤。测温升的方法按照测量温度仪表的不同，可以分为非接触式与接触式两大类。非接触式测量法能测得被测物体外部表现出来的温度，需要通过对被测问题表面发射率修正后才能得到真实温度，而且测量方法受到被测物体与仪表之间的距离以及辐射通道上的水汽、烟雾、尘埃等其他介质的影响，因此测量精度较低。
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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目前市场上满足上述要求的测量手段主要有：激光跟踪仪、便携式测量臂（俗称关节臂）、3D摄影测量系统等。事实上，从这些测量仪器的测量原理来看，都是通过对被测几何特征上点的提取、采样、拟合、计算和评定来完成测量工作的，都属于坐标测量机范畴。但各种测量仪器有其各自的技术特点、应用范围，当然价格也有差别，下面就此作义简单比较：激光跟踪仪这是目前测量精度的大工件几何尺寸和几何公差测量工具，而且一次的测量范围（目前的可达球径60m）。

(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。

仪器外校湖南-校准单位HALL环方案HALL闭环方案HALL环电流传感器的确有一定的经济性，但是其较肥大的体积，要占用很大空间也越来越受到工程师的诟。尤其是在电动汽车行业，动力模块的小型化是各家车厂都竞相研究的方向。本文介绍一种电动汽车芯片级的检测方案----TMR（穿隧磁阻效应），这种方案可实现级小体积的芯片来检测铜排或者导线上电流，其精度、线性度、响应速度和温漂特性可以媲美HALL闭环方案，而且该方案的成本甚至比HALL环方案还有优势。