仪器计量潮州-计量公司

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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。

CAN总线的特点具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点；采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-bus上，形成多主机局部网络；可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；可靠的错误和检错机制；发送的信息遭到破坏后，可自动重发；节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。
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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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。
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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我们的日常工作经常要从显示屏幕上读取测量数据，如汽车仪表盘上用数字表示的速度、实验室温度，或者是示波器上所显示的读数。尽管我们很相信这些测量数据，但它们不是 准确的，汽车速度计上所显示的速度很容易出现几公里/小时的误差，温度测试也可能会相差好几度。速度计上的小小误差还不是什么大问题，但当我们建立一个专业的测量和数据采集系统时，认识可能存在的误差是非常重要的。任何数字测量系统都存在一个局限，即代表实际测量值的数字是有限的，其数量由所使用的位数决定。

(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。

仪器计量潮州-计量公司如果长时间测量之后，建议按照上述步骤再一次进行校零操作。如所示为测量功率为-65dBm，频率为5GHz连续波信号的 峰值探头测量小功率信号使用81702系列峰值探头测量脉冲信号，当脉冲功率小于-10dBm时，或者使用81703系列峰值探头测量的脉冲功率小于-25dBm时，此时触发电平受噪底的影响比较大，脉冲功率波动的也比较大，从而导致内部触发方式触发不到或者触发不稳定，直接影响信号测量波形和自动测量参数无法测量或者测量结果不稳定。