仪器外校德阳-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。

二电源的高可靠性和稳定性及转换效率，艾德克斯电子具有广泛的电源及负载产品线及测试系统产品，在产品稳定性及可靠性方面有着明显优势。三电源应具有较高的输出精度，IT6500系列电压精度达0.05%+30mV，可以轻松满足测试系统的精度要求。四电源应具有双象限特性，能够吸收电机反馈的电能。IT6500C直流电源搭载功率耗散器具有双象限无缝切换功能，有效避免电压或电流过冲。五满足标准中对电机及其控制器试验中对电源的要求，应符合车辆用电池的电压电流特性，电源输出阻抗应与电池阻抗尽可能相等。
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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现把这两个问题的和解决过程与读者一同分享。系统概述及问题描述现简略的介绍该系统，其简略框图如下：该系统由两个模块组成，前端模块可插拔，在插入后会传输信号给FPGA，信号经过前端接收，A/D采样后进入FPGA信号，然后FPGA把过的信号通过PCIe接口传送给工控机进行后及显示。工控机也会通过PCIe接口控制FPGA的工作状态。前端的模块是可插拔的。个问题是该机器在测试时，发现在换模块时会偶发的出现工控机与FPGA的通讯异常的现象，该现象出现的频率很低，测试组的同事反馈在测试时经常会有换模块的操作，但该现象基本上几天才出现一次，虽然该现象概率低，但是问题影响甚为重大，必须攻破。
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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其产生噪声的大小与温度、频带宽度△f成正比。高频热噪声高频热噪声是由于导电体内部电子的无规则运动产生的。温度越高，电子运动就越激烈。导体内部电子的无规则运动会在其内部形成很多微小的电流波动，因其是无序运动，故它的平均总电流为零，但当它作为一个元件(或作为电路的一部分)被接入放大电路后，其内部的电流就会被放大成为噪声源，特别是对工作在高频频段内的电路高频热噪声影响尤甚。通常在工频内，电路的热噪声与通频带成正比，通频带越宽，电路热噪声的影响就越大。

(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。

仪器外校德阳-审厂电压调节器发电机的输出电压是随发动机的转速的升高而升高的，如果电压过高，会烧毁汽车的电气系统。电压调节器的作用就是用来调节发电机的输出电压，使发电机的输出电压保持在13.8－14.4伏之间。现在发动机电压调节器多数集成在发电机内部，只有少部分是外置式的。充电指示系统在汽车仪表中设置了电压表或充电指示灯，用于指示发电机的工作状态是否正常。驾驶员在行车过程中注意观察这些仪表，如果仪表上的充电指示灯点亮或电压表指针低于24V，表示不充电或充电量过低，需要检修充电系统。