轻工实验室淮北-审厂

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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。

电流的准确测量对测试结果至关重要，但想要准确测量电流就需要选用合适的电流探头与正确的测试方法。本文跟您说说电流测量那些事儿，并带您了解ZLG致远电子的测试方案。在日常的计量测试工作中，电流是一个相当重要的测量值。和使用采样电阻产生压降的方式测量电流相比，电流探头只需把导线完全绕在探头磁芯上就可以实现电流测试。这种方式不需要断电源来连接，可以在不破坏导线的情况下测量流经导线的电流，使用十分便捷。此外，电流探头与电压探头配合使用能够测试功率、相位等数据，这对于电气设计来说是非常有意义的。
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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经典Buck拓扑电路传统LDO稳压（左）与BUCK稳压（右）集成Buck降压转换芯片你可能会疑问，非隔离Buck电源为什么能够有这样的优势呢？非隔离Buck电源之所以能有这样的优势，（是由于使用了高集成的Buck芯片）是由于使用了集成Buck降压转换芯片，该芯片以Buck拓扑为框架将各种保护电路嵌入芯片内，使得Buck降压电源模块更加安全可靠。下为某品牌的小体积降压转换芯片内部电路框图，其尺寸长宽仅为3mmx2mm，具有短路保护、过热关断保护、欠压保护等功能，电路环路采用电压、电流双环控制，使得系统的稳定性更好，拥有不错的电压调整率与负载调整率，并且该类IC为了提高轻载效率，在轻载时自动进入调频模式，通过降低关频率及损耗来提高轻载效率。
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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具体的器件有金属应变片、压力传感器等，在动力设备、工程机械、各类工作母机和工业自动化系统中，成为不可缺少的核心部件。力传感器被广泛地用在部件和系统级测试、发动机和动力总成测试、车辆和试验厂测试、总装和 终测试以及各种赛车应用中。它们在确定新车和部件设计的完整性和化方面都能发挥重要作用，同时还有助于保证效率、安全性和正确的功能。力传感器具有“疲劳寿命”额定值。通用型力传感器设计用于静态载荷应用或者低循环频率载荷应用。

(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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