轻工实验室榆林-外校单位

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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。

快速傅立叶(FFT)变换是一种实现离散傅立叶变换的方法。该方法类似于离散傅立叶变换，可以将一定数量的离散采样变换至频域。示波器通常利用快速傅立叶变换的采样技术，将时域采样变换至频域。大多数现代示波器实现的传统快速傅立叶变换方法存在一个限制，尽管人们只对一部分频率范围感兴趣，FFT的计算过程是针对整个采样信息进行的。这种计算方法效率低下，使得整个过程速度较慢。数字下变频(DDC)解决了这一问题，其方法是将目标频带宽度下变频至基带并以较低采样率对其重新采样，实现了在小得多的记录长度上进行快速傅立叶变换。
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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允许服务器从工厂车间的控制器收集实时数据，并在标准数据库中进行检索、添加、和更新数据记录。这是通过支持与微软Access兼容的数据库、结构化查询语言（SQL）服务器或放式数据库连接（ODBC）的连接来完成的。一些市场上的软件工具允许用户在IT企业系统和PLC之间建立连接，从而可以从PLC收集数据并保存在数据库中。这些服务器的配置工作量通常很小，用户可以将其配置为仅收集其流程所需的数据。这些数据库功能，了跟踪物料和生产指标的实际应用。
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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在城市轨道交通系统中，根据车辆的特点，采用直线电机作为驱动电机又了一种新的选择。直线电机地铁采用直线感应电机牵引，轮轨系统支撑导向，具有技术先进、安全可靠、经济合理以及绿色环保的特点，是一种新型的城市轨道交通系统。与普通地铁相比，其能避建筑物及基础、地下管线和其他地下构筑物，车辆段占地面积也小，适应山区城市已无大面积平地可供利用的现状。直线电机具有造价低、振动小、噪声低、爬坡能力强、牵引能力优越、通过曲线半径小、污染小、安全性能好等诸多优点，但也存在电机效率较低、感应板养护维修要求较高等不足。

(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。

轻工实验室榆林-外校单位石英晶体的化学成分是二氧化硅，可以用振荡电路，是利用它的压电效应。当交变电压施加于石英晶片时，晶片将随交变电压的频率产生周期性的机械振动；同时，机械振动在晶片产生电荷而形成交变电流。一般来说，这种机械振动的振幅很小，而振动频率很稳定。但当外加信号源的频率与晶体的固有频率相等时，晶体便发生共振，此时晶体外电路的交变电流也，这个现象称为石英晶体的压电谐振。因为晶体振荡电路的频率稳定性很好，所以广泛应用于电子系统中，为其基准时钟。