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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。

现代射频仪器具有远远超过其前代产品的令人印象深刻的测量能力和精度。然而，如果不能高品质的信号，这些仪器就不能充分发挥其潜能。完备的测量方法和注意事项可以保证您能够充分获取在射频仪器上投资的收益。获得可靠的射频测量射频测量通常在理论上很简单，但付诸实施的时候却困难重重。您能够很容易地从当代射频仪器所的广泛测量手段中获得核心的射频测量结果，功率，频率和噪声。获得结果与获得正确结果则有着天壤之别。
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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均值抽取均值抽取均值抽取同样把原始采样波形分成若干段，每段各自算出平均值，作为该段的抽取点。这种方案可以认为是前两种方案的折中，通过求均值，既保证相邻点之间的时间间隔均等，又尽可能使抽取波形与原波形保持一致；但是也存在对于太高频的信号，峰值会被过滤掉，无法反映信号的峰值。我们再来看第二种情况：波形片段中的采样点数少于屏幕显示区域的像素数。这种情况就需要在采样点间填充虚构的采样点来解决。直接填充直接填充在需要填充虚构采样点的位置上，直接复制前面一个真实采样点。
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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此类红外热像仪不需要制冷，且成本比量子探测器红外热像仪低。制冷型量子探测器采用锑化铟(InSb)、铟镓砷(InGaAs)或应变超晶格制成。这类探测器为光电探测器，即光子撞击像素点，转化为可存储于积分电容器的电子。像素采用的电子快门，通过断或短路积分电容器来控制快门。量子探测器在本质上比微测辐射热计的速度要快，主要原因是微测辐射热计必须要改变温度。与改变像素温度相反的是，量子探测器是将能量加到半导体中的电子里，提至高于进入导电带的探测器能量带隙，根据探测器的不同设计，可以测量为探测器电压或电流的变化。

(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。

轻工实验室贵港-认证机构所谓智能传感器，就是指传感器在基本的功能之外，具有自动调零、自校准、自标定功能，同时具备逻辑判断和信息能力，能对被测量信号进行信号调理或信号。与国外相比，我国智能传感器的研究主要集中在以下几方面：一是采用先进的微电子技术、计算机技术，研究发出将传感器和微器结合、具有各种功能的单片集成化智能传感器，这是当前智能传感器的主要发展方向之一；二是针对传感器的材料，利用生物工艺和纳米技术，发分子和原子生物传感器，这将为以后智能传感器的发展奠定基础；三是整合芯片技术，结合敏感电子元件，研发出混合型集成智能传感器，这种传感器精度更高、成本更低、稳定性更好。