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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。

电磁传感器用于洗碗机中控制喷水臂的。许多其他家电中也使用了先进的传感器。非接触式检测系统，，用于温度控制的微热电偶红外传感器，它还可以用于炊具、头发护理器具和烤面包机中。流量传感器可用于电扇和真空吸尘器中空气质量的检测。加速度和坡度传感器可用在电奥斗中。智能多气体传感器(人造鼻)可用于自动陪烤控制中。用于加热和温度控制方面的传感器有:温度传感器和关、压力传感器和关、气体和液体流量传感器。
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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为了实时监测高压电力电缆温度状态，针对其高压、强磁场工作环境提出基于分布式光纤传感器的高压电力电缆温度在线监测系统设计方案。该方案采用DSP的快速累加，并利用Stokes信号解调Anti-Stokes信号，极大提高信噪比。此外，还介绍该系统在电力电缆中的实例应用，阐述其在电力系统中的实用价值。随着光纤传感技术的不断发展，单晶光纤是目前高温环境下 适用的光波导材料之一，其测量温度2000℃，温度分辨率0.1℃，因而利用光纤传感技术设计高压电力电缆温度在线监测系统具有精度高、坚硬而且弯曲灵活、体积小和抗电磁干扰强等特点。
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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从以上测试结果可以看出，电压优先模式下，保证电压的输出波形质量，电流有可能会过冲；而在电流优先模式下，不管启动电流是毫安还是安培级，IT6100B都能很好地管理过冲，保证电流 ~1200W）为高速高精度的可编程直流电源，满载上升 可达500us，分辨率可达0.1mV/0.01mA，输出波形优先模式可让电压或电流的上升波形高速且无过冲，在航天电源模块等高精度测试领域广泛应用。

(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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