测试设备校准淮南-认证单位

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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。

我们可以先来看一下谐波测量的方法，可以参考《一文读懂谐波测量方法》（加上微文链接），其中我们常用的谐波分析采用的是同步采样法，这样可以保证不会出现频谱泄露 准就规定了10倍基频的采样原则。而同步采样法的基础就是PLL源的选择。以上我们分析了同步源和PLL源对测量数据和谐波的影响，那么这两个“源”跟信号频率又有什么关系呢？是关系非常大，同步源是保证仪器按照信号周期来进行技术，PLL源是保证谐波分析时，测量周期是被测信号周期的整数倍，这里我们可以看到信号周期的准确是对“源”的基本要求，而信号周期的测量实际上就是对信号频率的测量。
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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一直以来，设计中的电磁干扰（EMI）问题十分令人头疼，尤其是在汽车领域。为了尽可能的减小电磁干扰，设计人员通常会在设计原理图和绘制布局时，通过降低高di/dt的环路面积以及关转换速率来减小噪声源。有时无论布局和原理图的设计多么谨慎，仍然无法将传导EMI降低到所需的水平。这是因为噪声不仅取决于电路寄生参数，还与电流强度有关。另外，关打和关闭的动作会产生不连续的电流，这些不连续电流会在输入电容上产生电压纹波，从而增加EMI。
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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快速傅里叶变换(fastFouriertransform)简称FFT,是利用计算机计算离散傅里叶变换（DFT)的、快速计算方法的统称。快速傅里叶变换是1965年由J.W.库利和T.W.图基提出的。采用这种算法能使计算机计算离散傅里叶变换所需要的乘法次数大为减少，特别是被变换的抽样点数N越多，FFT算法计算量的节省就越显著。一直以来，我们接受的教育就是要用FFT来进行频域信号的测试与分析。工作以后我们利用示波器上的FFT功能进行频域信号测试。

(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。

测试设备校准淮南-认证单位现在市面上在的示波器基本全都是数字示波器了。这里要强调的一点仍然是死区时间，这依赖的是数字示波器后面的和显示速度。虽然在现有的技术水平下仍然无法到实时，但是的速度越快，丢失的波形就越少，有关这方面性能是指标叫——波形刷新率。因此大家选用示波器的时候也记得关注一下这个参数，毕竟对于200MHz带宽示波器来说，几乎所有的品牌都会配1G的采样率，但是波形刷新率就差好多了，品牌只到的50K，甚至只有5k，而ZDS2024Plus到330k，波形观测的死区时间就少了特别多，那示波器抓到异常波形的概率就更大了，这一点的差别还是很大的。