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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。

幸运的是，大多数现代测试系统都基于PC或PXI，可以直接连接到企业系统，从而实现额外的功能，如管理软件和硬件组件、跟踪使用情况以及执行预测性维护，从而限度地提高测试投资的价值。接入和管理数据物联网的商业价值来自互统生成的海量数据。然而，由于存在各种数据格式和来源，有效利用测试数据变得非常困难，从时域和频域的原始模拟和数字波形到参数测量等数据通常以远高于消费者或工业设备的速度和数量进行采集。更糟糕的是，测试数据通常存储在没有标准化的“孤岛”(silos)中。
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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一般电机的“五轴图”就是指这电机特性曲线图，工程师可以通过电机转速与转矩、电流、功率、效率、转差率之间的这五根函数曲线，分析电机的性能。电机特性曲线“三维”的电机特性分布图过去的电机大部分是异步电机或直流电机，其性能差异主要取决于负载的大小，即负载扭矩的大小。但随着技术发展，像现在非常常用的变频电机、无刷电机等，其运行工况不但取决于负载扭矩的大小，还取决于其自身控制的转速。故对于支持主动控制的电机，像电动汽车电机、伺服电机、变频风机等，在分析其性能时，要同时考虑负载和转速控制的情况，往往需要绘制三维的坐标分布图。
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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目前PWR1L可编程交流电源（输出电压~3V，输出频率.1Hz~1kHz,功率达1W）无需放大器可以直接输出高能量的高频交流电，轻松实现电压（~3V）和频率（.1Hz~1kHz）任意可调输出，直接向高频继电器供电。不仅节省设备成本，而且可以避免中间环节中零乱接线配线。PWR1L可编程交流电源是高性能的多功能的电源设备，不仅可以输出交流电和直流电，而且具备电压波动和电压谐波模拟功能，为消费、电力、、新能源等领域的电子设备正常或异常电源输入，验证其在多种类型电源输入条件下工作性能和可靠性。

(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。

测试设备校验南阳-认证中心据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。成本低ZigBee模块的初始成本在6美元左右,估计很快就能降到1.5—2.5美元,并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。低复杂性zigbee协议的大小一般在4-32KB，而蓝牙和wi-fi一般都超过100KB。时延短:通信时延和从休眠状态的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。