轻工实验室龙岩-校准机构

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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。
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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实际使用中，通电阻和关断电阻需要进行关速度与短路保护能力等性能的折衷，良好的设计值在2.2~5.1欧范围，因此实际关峰值电流在4~10A范围。驱动电源电路设计2.1电源拓扑设计该电源的输入是新能源乘用车常规的12V电源，该电源通常波动范围是8~16V，而驱动电源的输出需要相对稳定。需要设计多组宽压输入、定压输出的隔离电源。本设计把电源分成两级：前级电源实现宽压输入、定压输出功能，后级实现隔离功能，结构见.：电源拓扑示意图该结构的好处是：前级电源无需解决隔离问题，可以采用常规的SEPIC或buck-boost非隔离拓扑，而且前级电源的输出是无需隔离的低压定压，在布局布线中无需考虑各组电源间的爬电距离和电气间隙问题。
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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电网上的高压和超高压输电力线路传输路径很长，有的长达几百公里，甚至有的长达上千公里。其分布的地域又广。输电力线路长时间暴露在大气中，受气候和环境条件的影响，会在外界因素的作用下（如在雷击、雾、下雨、污秽等）发生闪烁，导致输电力线路故障的发生，这些是电网运行中不可避免的问题。现有技术中对电力线路监控往往采用人为实地勘察型，信息同步实时性差，工作人员无法实际的得到电力线路的工作状态，无法及时的发现故障，出。

(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。

轻工实验室龙岩-校准机构FLIR公司 近宣布了下一代FLIR“黑黄蜂3”(BlackHornet3)纳米无人机，这是世界上的经过实战的版本私人系统。BlackHornet3为各国、机构和应急响应人员所打造。BlackHornet3可以昼夜短程 ，使行动人员能够随时随地保持态势感知、威胁探测和 能力。图片：FLIR“黑黄蜂”无人机是目前现役的无人机。FLIRSystems,Inc.(NASDAQ:FLIR)已获得美国陆授予的26万美元订单，为其FLIR黑黄蜂(BlackHornet)个人侦察系统(PRS)。