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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。

全天科技可编程交流电源采用当前 电源DSP+CPLD控制技术，强化内部的数据与逻辑运行能力，控制更快，产品运行更稳定。快速设定与读取各种波形，支持远程软件升级更新，能够生成各种波形用于分析，自带的PLDTesting功能更是为测试了便利。PLDTesting包括ListMode/PulseMode/StepMode，可根据所需的测试条件来选择对应的测试模式。ListMode可编辑5个List文件，使用时可对List进行命名，每个List中，能对输出波形的起始电压、结束电压、角度、波形以及运行模式等参数进行设置，可根据需求灵活设置参数，从而模拟各种干扰条件下电网/电源的输出波形。
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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KeysightM9243A是一款1GHz、2通道示波器，具有性能卓越的可视化和故障诊断功能。是德科技的M924XA模块化示波器采用了性能出色的MegaZoom技术，这一技术同样也用于广受欢迎的InfiniiVision3000TX系列台式示波器。它们还拥有同样经过优化的用户界面，因此在电脑上操作M924XA示波器的感受与使用熟悉的传统示波器类似。波形可视化工具示波器采集数据，对其进行，并将其绘制在屏幕上供用户进行故障诊断和信号分析。
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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式中：s为平行双线的间隔；r为导线半径。在高频的关频率（几十kHz）下，产生很高的du/dt和di/dt，与直流母线的杂散电感相作用将产生很高的电流尖峰；而车用电机控制器的母线电压一般为上百伏，故在产生PWM波的同时伴有很高的电压峰值，这必然将带来严重的电磁骚扰噪声，通过近场和远场耦合形成传导和辐射骚扰。控制电路产生的PWM信号以及输出的高频时钟脉冲波也会产生差模和共模辐射，但其辐射水平较低，产生的电磁骚扰一般较小。

(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。

仪器计量 -电话在始前，我们需要简单准备一下器材，来进行辅助验证：函数信号发生器SDG2122X，用于输出一个固定频率的信号。示波器SDS3000，用于测试被测示波器输出的触发信号的频率。BNC双头线缆若干条。我们测试的是鼎阳科技的SDS1202X示波器，操作步骤如下：设置信号源输出一个10MHZ（频率大小无要求）的正弦波，用BNC线缆将该信号输入到示波器SD1202X的通道CH1。如下.信号源输出10MHZ正弦波至示波器CH1通过示波器面板的Utility按键，选择菜单下输出设置，将示波器的输出设置为触发输出，以保证示波器每捕获一次波形，则对应后面板pass/failTriggerout接口输出一个周期的脉冲信号。