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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。

典型的电磁继电器（EMR）在小负载的情况下，寿命一般在1000万次，仪器级的 继电器拥有超过10亿次的操作次数。影响寿命的主要的因素是测试系统中的负载的特征还有关的切换的位置的信号特征。不管是电子设备或者是继电器切换的信号是非常高的电压或者是电流，或者是在热切换（切换的时候，关是带有信号）的情况下，将会产生电弧，从而腐蚀关触点。热切换对继电器的使用寿命影响很大，冷切换和热切换的影响往往是想差3个数量级的。
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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晶闸管又叫可控硅，是一种在晶体管基础上发展起来的大功率半导体器件，主要并广泛应用于整流、逆变、调压及关等方面，对可控硅性能进行检测，对于电控系统的日常维护、保证正常运转具有十分重要的意义。可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种，都是三个电极。单向可控硅有阴极（K）、阳极（A）、控制极（G）。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成，即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连，其引出端称T2极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称T2极，剩下则为控制极。
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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x1档结构模型当信号频率升高时，探头的容性负载效应就变得更加显著。x1档位输入电容通常为55±10pF，此时等同于在被测电路上加了一个低阻抗负载，在输入电容为50pF时，若测试10MHz的信号，根据容抗计算公式：Xc(Cp)=1/（2×π×f×C），此时容抗约为318Ω，且x1档时带宽较低，测试出的结果是不准确的。调整探头档位的原因下图是无源电压探头x10档的原理图，其中，Rp(9MΩ)和C1位于探头 内，调节补偿电容C3使得探头和示波器通道RC乘积相匹配，这样就能保证显示出来的波形正常，不会出现过补偿或欠补偿状况。

(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。

工程类实验室阜阳-电话一些产品也可以检测继电器的连接，但是不能检测隔离继电器。VXI的产品包括了这方面的功能，是因为VXI的主要用户是工和航天方面，这些测试的环境是非常差的，而且很少有空间可以进行自主检测。其他的产品，如PXI，PCB板的大小有限，就很难自检工具。在自检工具的设计研发阶段，这些工具占用了很大的空间，这就减少了模块的密度，同时增加了成本。由于成本和空间大小的限制，很多继电器的商会增加一种工具来解决这个问题，如继电器的操作次数的统计软件。