轻工实验室平顶山-CNAS检测公司

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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。

其实，平衡车并不是一个新事物，早在2001年12月始就已经实现了由美国发明家狄恩卡门（DeanKamen）发明的世界上款平衡车Segway的量产。当时，狄恩卡门（DeanKamen）是这样描述这款车的（世界上款具有自动平衡能力、电动的交通工具），由于没有大范围在市场上流行起来，这种具备自动平衡能力，电动的交通工具在国内的叫法一直没有得到统一。
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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不过，此类应用中存在一个经常被忽视的问题，即外部信号导致的高频干扰，也就是通常所说的“电磁干扰(EMI)”。EMI可以通过多种方式发生，主要受 终应用影响。，与直流电机接口的控制板中可能会用到仪表放大器，而电机的电流环路包含电源引线、电刷、换向器和线圈，通常就像天线一样可以发射高频信号，因而可能会干扰仪表放大器输入端的微小电压。另一个例子是汽车电磁阀控制中的电流检测。电磁阀由车辆电池通过长导线来供电，这些导线就像天线一样。
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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由于现场总线过长，导致总线上挂载电容增加，从而导致线路阻抗增加。在边沿时间测试需要考虑电阻与电容匹配。模拟测试线路短，需要人为添加电容来模拟现场存在实际情况。在上表中典型值是根据现场电容、电阻得出的常用值。CAN边沿时间测试步骤示波器测试CAN波形：用示波器采集CAN总线波形，设置幅值光标为20%~80%，记录上升沿的时间、下降沿时间。记录多次数据，确认每次求得上升沿、下降沿时间都在标准范围内。

(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。

轻工实验室平顶山-CNAS检测公司由于传统的安防监控系统（可见光）受限于技术层面，在一些特定的环境下很难获得理想效果，如在雾霾天气下、烟雾环境中、完全无光的夜晚、树林草丛中、未起火的隐性火源等。为了克服上述系统的局限性，一种新型的安防监控技术正在被提入反恐日程——红外热成像监控技术。红外热成像技术通过感知物体表面发射出来的红外辐射形成物体表面的温度分布图，再通过图像技术及算法来获得可视化的红外图像。既克服了主动红外夜视需要依靠人工热辐射，并由此产生容易自我暴露的缺点，又克服了被动微光夜视完全依赖于环境自然光和无光不能成像的缺点。