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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。

在汽车正常运行期间，发电机向除起动机之外的其它用电设备供电，并向蓄电池充电。汽车上所用的发电机大多为硅整流三相交流发电机，它以硅二极管为整流器，将交流电转变成直流电。蓄电池蓄电池就是我们俗称的电瓶，它是汽车上的电气设备，很多人都以为它是汽车的电源，其实并不是。它的主要作用是在发动机起动时，向起动机、点火系统等主要用电设备供电；在发动机不运行或低速运行时，向各种用电设备供电；当用电设备过多、用电量超过发电机的供电能力时，蓄电池协助发电机向各种用电设备供电；另外蓄电池还有稳定供电系统电压的作用，它相当于一个大电容，可以吸收电路中瞬间的过电压，以保护用电设备。
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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半导体材料研究和器件测试通常要测量样本的电阻率和霍尔电压。半导体材料的电阻率主要取决于体掺杂，在器件中，电阻率会影响电容、串联电阻和阈值电压。霍尔电压测量用来推导半导体类型(n还是p)、自由载流子密度和迁移率。为确定半导体范德堡法电阻率和霍尔电压，进行电气测量时需要一个电流源和一个电压表。为自动进行测量，一般会使用一个可编程关，把电流源和电压表切换到样本的所有侧。A-SCS参数分析仪拥有4个源测量单元(SMUs)和4个前置放大器(用于高电阻测量)，可以自动进行这些测量，而不需可编程关。
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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电磁干扰(EMI)是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音，EMI通常由电磁辐射发生源如马达和机器产生。在设备、汽车仪器仪表和工业控制等科技领域中，当设备设计涉及应变计、传感器接口和电流监控时，通常需要采用精密模拟前端放大器，以便提取并放大非常微弱的真实信号，并共模电压和噪声等无用信号。首先，设计人员将集中精力确保器件级噪声、失调、增益和温度稳定性等精度参数符合应用要求。然后，设计人员根据上述特性，选择符合总误差预算要求的前端模拟器件。

(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。

测试设备校验鄂尔多斯-外校单位分类胎压监测按照测量的方式可以分为间接式胎压监测(WSB)和直接式胎压监测(PSB)。而按照传感器位置，我们又可以分为内置式胎压监测和外置式胎压监测。直接式和间接式胎压监测系统直接式胎压监测装置是利用在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，利用无线发射器将压力信息从轮胎内部发送到接收器模块上的系统，然后对各轮胎气压数据进行显示。当轮胎气压太低或漏气时，系统会自动报。间接式胎压监测的工作原理是当某轮胎的气压降低时，车辆的重量会使该轮的滚动半径变小，导致其转速比其他车轮快，然后通过比较轮胎之间的转速差别，以达到监测胎压的目的。