仪器计量内蒙古-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。

ZLG推出一款双通道热电阻隔离测温模块TPS02R，转为敏感电路而设计，充分考虑50Hz工频干扰，如，我司采用多种方案工频干扰，使得TPS02R模块分辨率可达0.01℃，且可以长时间稳定运行。TPS02R系统方案如上图系统方案所示，针对50Hz工频干扰，在“基准缓冲电路”中，采用硬件滤波电路，降低50Hz工频对ADC芯片基准电压的影响。如，本质上是一个电压跟随缓冲电路结合低通滤波器，R1C1针对50Hz滤波，R2R3C2C3针对50Hz高次谐波的过滤。
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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源测量单元(SMU)是一种可以电流或电压，并测量电流和电压的仪器。SMU用来对各种器件和材料进行I-V表征，是为测量非常灵敏的弱电流，同时或扫描DC电压而设计的。在拥有长电缆或其他高电容测试连接的测试系统中，某些SMU可能不能在输出上容忍这样的电容，从而产生有噪声的读数和/或振荡。泰克日前为Keithley4200A-SCS参数分析仪推出两款源测量单元(SMU)模块。4201-SMU中等功率SMU和4211-SMU高功率SMU(选配4200-PA前置放大器)可以进行稳定的弱电流测量，包括在高测试连接电容的应用中也非常稳定，使用非常长的三芯同轴电缆来连接器件的应用。
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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下面的方程1描述了期望达到的动态范围的提高量：ΔL=5log(n)[1]ΔL:通过互相关技术相位噪声灵敏度的提高量(单位dB)n:互相关的次数举个例子,如果互相关的次数为10,相位噪声的灵敏度提高5dB.理论分析产生脉冲调制信号的通用方法是使用信号源来持续不断对载波和脉冲波形进行幅度调制，在进行调制之前，先介绍几个脉冲的标准术语，是脉冲信号的波形，表1表示脉冲信号几个主要参数。图脉冲波形图表脉冲信号的标准术语除了知道脉冲信号的时域特性外，脉冲信号的频域特性也是非常重要的，由调幅原理可知道，产生调幅信号是通过载波和调制信号相乘来实现，而信号在时域的相乘等于信号在频域的卷积。

(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。

仪器计量内蒙古-CNAS检测机构研究发现：减小微波脉冲的宽度与提高微波脉冲的峰值功率都能改善成像分辨率、获得更好的成像效果。同时，越窄的微波脉宽（几十纳秒脉宽），对身体潜在的热损伤越小。基于1465系列微波信号发生器（窄脉冲选件）为您具有高速上升下降沿时间（1ns以内）、高精度脉宽到2ns和准确稳定的功率电平输出窄脉冲调制信号，且窄脉冲调制信号具有多种调制格式如脉内线性调频、脉内调相等特点，能够为被测设备的测试更丰富的激励信号。