轻工实验室河南-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。

深圳交通管理能力始终处在 先进行列，今年还在深圳召了 城市道路安全管理现场会。这些成绩的背后，离不科技支撑，离不深圳孜孜不倦的追求科技创新。近期，深圳交与华为通过联合创新共建“城市交通大脑”。希望打造高度集中、整合共享、综合应用的智慧大脑，实现交通数据的全覆盖、全关联、全放和全分析。这就要求交通大脑容量够大、运算够强，直接指挥调度健壮的交通单元。“城市交通大脑”在5个方向进行探索与实践超带宽交通网络目前，深圳交已实现基于高快速度光纤传送的OTN网等技术支撑满足4G带宽的传输能力、超过2PB的数据存储能力、百亿级的数据能力，数据承载能力是传统 网络的4倍。
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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为使用451信号/频谱分析仪测量基频为5MHz的各次谐波的情况，标记报表中给出了基频、二次谐波和三次谐波的频率和幅度。扫频分析功能手动测量谐波根据标记报表我们可以方便的测量出各次谐波与基频信号之间的幅度差，以dB来表示。由于频谱分析仪通常显示对数功率（单位dBm），因此在计算总谐波失真时，需要将相应的幅度量转换成电压。为了方便计算，根据如下推导公式可快速计算总谐波失真。利用方法手动计算得到的信号总谐波失真结果为3.679%。
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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电子产品的发展日新月异，尤其是消费电子产品如智能手机，更新换代之快更是令人目不暇接，几个月就可能有一款新产品上市。而测试测量仪器从外形、使用方法上多年来还基本保持其一贯的风格，以集成有屏幕、操作面板和器的传统的台式机器为主。电子行业 基础的测试测量设备——示波器，数年来也持续追求高带宽、高精度、多通道等技术。而随着外部接口信号速度的进一步提升，如USB3.0的传输速度可达5Gbps/s，USB3.1的传输速度可达10Gbps/s，以及电子产品的发展趋势如传统大大到智能手机的转变蕴含了从大而功能简单到紧凑而功能强大的发展思路，传统台式仪器的演变似乎也有了新的趋势，如近来泰克就发布了基于PC（USB）的频谱仪和网络分析仪，而基于PC测试仪器尤其是基于PC的实时示波器和采样示波器的创鼻祖当属来自英国女皇奖企业英国比克科技（PicoTechnology），其致力于PC测试仪器的研发和生产已有26年的历史。

(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。

轻工实验室河南-审厂有没有一个曝光时间能够安全涵盖一个场景的温度变化，并测量该场景的所有冷热物体？没有，但有另一个选项。解决方案：FLIR超帧技术FLIR超帧技术指的是，在一个快速的连续时间内，以逐渐加快的曝光时间拍摄一组4幅具有代表性的场景图像（子帧），然后重复这个循环。每次循环的子帧被合并为一个超帧，如我们所知，这个超帧结合了曝光时间不同的4个子帧的特性。这一过程称为叠加。采用这种方式，叠加算法生成的超帧图像对比度高，温度范围广。