测试仪表校验珠海-认证公司

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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。

温湿度传感器是一种常用的测量仪器，可以将感受到的温度和湿度量转换为容易被测量的号输出，在多个行业中都有一定的应用。温湿度传感器的测量方法是什么呢?温湿度传感器的测量方法常见的湿度测量方法有：动态法(双压法、双温法、分流法)，静态法(饱和盐法、硫酸法)，露点法，干湿球法和形形 的电子式传感器法。这里双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理，平衡时间较长，分流法是基于湿气和干空气的混合。
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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双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。该仪表是利用二种不同温度膨胀系数的金属，成导热传感器，充分利用了热胀冷缩的原理，当多层金属片的温度改变时，各层金属膨胀或收缩量不等，使得螺旋卷卷起或松，由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由转动的指针相连。当双金属片感受到温度变化时，指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度来，这种双金属温度计的测温范围是-40~550℃，允许误差：±1.6℃。
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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以铝板中Lamb波的传播为例,其频散曲线可采用半解析有限元法求得,只需要在波导介质的截面上作有限元离散,而沿波导介质传播方向的位移则以简谐波的振动方式表示,在对介质截面进行有限元离散后,根据哈密顿原理可以推导出导波在介质中的波动方程,求解特征值可以得到波数和频率的关系,进而绘制出频散曲线。通过半解析有限元法,以铝板厚度d＝0.8mm绘制铝板中导波的相速度和群速度频散曲线,得到的模态分布分别如图2,3所示。

(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。

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