工程类实验室杭州-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。

如指针摆动与上述相反为加极性。交流法补偿量如下：△f=Nx/（N2-Nx）× 匝数补偿只对比差起到补偿作用，补偿量与二次负荷和电流大小无关。补偿匝数一般只有几匝，匝数补偿应计算电流低端二次阻抗时，和电流 二次阻抗时误差。对于高精度的微型电流互感器匝数补偿那怕只补偿1匝，就会补偿过量。这时可以采用半匝或分数匝补偿。但是电流互感器的匝数是以通过铁芯窗口的封闭回路计算的，电流互感器的匝数是一匝一匝计算的，不存在半匝的情况。
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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智能巡检机器人和智能分拣机器人在产线物流中已经逐步代替人工完成较为重复繁重的工作，机器人工作电路较为复杂，包含机械驱动电路，传感器电路，通讯电路，电源电路等，而各个电路中又包含了大量的IC芯片以到逻辑控制和数据分析等功能，这些芯片的性能好坏直接决定了机器人工作的效率和可靠性，很多IC芯片往往都有电源引脚作为电平控制输入或者使能信号，输入电压或者功率根据元器件的情况有高有低，对于大部分的IC芯片尤其是应用到传感器电路和逻辑控制运算的IC芯片来说，工作环境的要求是十分的严苛的，而对于为IC芯片这些信号的电源来说，高速度，高精度往往是必不可少的因素。
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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比如铬元素在水体中存在三价与六价之分，其中三价铬性较小且对在较大浓度范围内对人体有益，而六价铬则表现为较强的生物性，在较低浓度下对人体造成较大危害。在水环境的监测过程中传统的六价铬的监测方法是利用六价铬与二碳酰二肼的显色反映进行检测的。这种检测方式由于收到氧化还原条件的影响容易造成较大误差，进而使得对水体环境的判断失准。采用液相色谱仪能够同时监测同种元素的不同价态进而对水体的污染物及其性进行更好的定量分析，为后续的环境评价与治理奠定基础。

(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。

工程类实验室杭州-校准单位提出的这种基于马赫-曾德调制器（MZM）的有效的DMT信号调制结构不同于传统的调制方式，我们提出的方式对信号的强度和相位都进行调制。通过调节MZM的偏置电压，光载频的功率可以大大的降低。在接收端，利用相干检测和数字载频再生的方法来恢复DMT信号，而不需要载波频率和相位估计。首先通过数值防止验证了方案的可行性，如所示，我们的方案的Q-参数代价比传统的DCR小0.6dB以上，激光器线宽，方案的优势越大。