测试仪表校验黄山-CNAS检测机构

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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。

从液晶仪表盘PCB图不难看出与传统仪表相比，全液晶仪表多了与显示相关的部件，比如：显示屏、GPU器、屏正负压、屏背光等。改用液晶屏幕后不仅增加了产品软硬件设计的难度，产品的EMC设计也成为产品设计的难点。由上图R/G/B液晶屏的架构可知，其主要包括时钟电路、数据电路、供电电路。在高速数字系统中，固定频率的时钟是主要的电磁干扰源之一。随着数据传输速率的提升，时钟频率越来越高，信号的边沿率（即上升时间和下降时间）也随之提高。
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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整个系统中测径仪、在钢轴生产线的现场，主控机柜安放在控制室。测径仪与主控机柜间由一根三芯电源线和一根光缆连接，测径仪的供、断电由主控机柜通过电源线实现，测径仪的数据信号通过光缆传输到主控机柜。测径仪主要由下部测头、上部测头、测头支板、直线导轨滑台、步进电机、外壳等组成。测头采用我公司标准70测头，单测头测量范围70mm，测量时钢轴的上下跳动在±35mm时均可正常测量。上部测头在直线导轨滑台上，可根据被测钢轴的外径尺寸调整其与下部测头的间距。
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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由探头的基本结构可知，探头是不可能被看为一个透明的设备，一定会有很多性能上的限制，比如探头电缆和补偿设备决定了探头的带宽，又比如探头中的器件尺寸也决定了探头的输入电压。所以探头会有一些基本的参数。在此归纳一下：衰减系数衰减系数，是所有探头都会有的一个参数，指的是探头使信号幅度下降的程度。某些探头可能会有可选择的衰 1×探头表示不会对信号进行衰减。10×则表示信号会被衰减10倍再输入示波器。

(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。

测试仪表校验黄山-CNAS检测机构步进马达，偏振片或柔光镜，光学镜头组，CCD.CMOS或数码相机等。测量时，将待测的LED光源通过支架放置在曲面反光碗的焦点处。LED光源是180℃范围发光，放置时，发光面的方向是朝向曲面反光碗的。LED发出的光经曲面反光碗反射形成光柱，直接照射至CCD.CMOS或数码相机的光学镜头里，经CCD.CMOS或数码相机成像设备内置程序自动测试判定，判定如果入射光光强过大（没定阈值判定），则启动马达将偏振片或柔光片加在光路上，并用马达对偏振片角度进行调节，如果光强值在允许范围内，则在测量光路中，不需要加上偏振片或柔光片。