计量器具校准安庆-校准机构

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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。

传统的微功率电源模块采用自激推挽拓扑的电路，效率、容性负载、启动能力等各项性能之间的相互制约，如表1所示：启动能力与容性负载能力相互加强作用，而与电源转换效率是相互制约的，启动能力强则电源转换效率低。难以均衡、难以采用常规技术突破，导致成本高、性价比低；同时该拓扑结构电路是无异常工况保护功能，在电路出现异常工作状态时，会导致电源模块损坏，甚至导致灾难性的后果，而且行业内的微功率电源模块有如下三道难题：表1各性能相互制约表难题一：输出短路保护与输出特性市面上支持短路保护的电源主要采用两种方案，但均存在较大的缺陷：行业内比较常用的方法是利用变压器绕组分离的技术实现长期输出短路保护功能，但采用这种方式带来的后果是大大减低了产品的转换效率、纹波噪声较大并且提高了成本；采用自主磁芯专利技术实现可持续短路保护，但为避免短路时，后端重载会导致模块损坏，因此输出容性负载能力差。
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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LPWAN行业应用而目前LPWAN主要可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa技术；另一类是工作于授权频谱下的NB-IoT。频段授权分布LoRa模块是指基于Semtech公司SX127X系列芯片研发的一款工业级射频无线产品，相比传统的窄带调制技术，LoRa模块采用了扩频调制技术在同频干扰的性能方 有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。NB-IoT指窄带物联网(NarrowBand-InternetofThings)技术，是工作在授权频段的技术，核心是面向低端物联网终端(低耗流)，适合广泛部署在智能家居、智能城市、智能生产等领域，对长距离、低速率、低功耗、多终端的物联网应用具有较大优势。
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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如果电源模块的外围电路设计使用不当，非但不能发挥模块的优势，还可能降低系统可靠性，本次我们就来谈谈一些电源模块外围电路设计核心要点。两级浪涌防护电路，使用不当适得其反电源模块体积小，在EMC要求比较高的场合，需要增加额外的浪涌防护电路，以提升系统EMC性能。如所示，为提高输入级的浪涌防护能力，在外围增加了压敏电阻和TVS管。但图中的电路、原目的是想实现两级防护，但可能适得其反。如果中MOV2的压敏电压和通流能力比MOV1低，在强干扰场合，MOV2可能无法承受浪涌冲击而提前损坏，导致整个系统瘫痪。

(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。

计量器具校准安庆-校准机构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。