轻工实验室遵义-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。

红外避障：红外线的应用我们并不陌生：从电视、空调的遥控器，到酒店的自动门，都是利用的红外线的感应原理。而具体到无人机避障上的应用，红外线避障的常见实现方式就是三角测量原理。红外感应器包含红外发射器与CCD检测器，红外线发射器会发射红外线，红外线在物体上会发生反射，反射的光线被CCD检测器接收之后，由于物体的距离D不同，反射角度也会不同，不同的反射角度会产生不同的偏移值L，知道了这些数据再经过计算，就能得出物体的距离了，如下图所示。
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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APPF——世界的红外热成像研究CSIRO农业与食品部 研究科学家、澳洲植物表型组学设施（APPF）CSIRO分支机构负责人XavierSirault博士说，世界各地有许多研究中心已经或正在使用这项技术，用于地域宽广的园艺作物（如玉米、大米和葡萄）。迄今为止，这些应用都未曾实现规模技术的部署。红外成像技术至关重要使用机载热成像技术实现热成像已经成为根据气孔行为差异对植物表型进行鉴定的成熟技术。
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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日本在农业方面，正面临着如劳动者老年化、后继无人、TPP（跨太平洋战略经济伙伴协定）导致的贸易自由化等诸多非常棘手的问题。为了化解这些问题，围绕农业化和自动化的研究也展的如火如荼。由大学大学院工学系研究科的三宅亮教授、秋天县立大物资源科学部的小川敦史教授、广岛大学纳米材料与生物结合科学研究所的小出哲士准教授等组成的研究团队，在科学技术振兴机构战略的基础研究（JSTCREST）方面，以“针对建立在农田用耐用仪器与农作物循环系统流体回路模型基础上的性状改变推测技术的研究”为研究课题进行了大量的科研工作。

(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。

轻工实验室遵义-外校单位按相等时间间隔对信号采样以重建波形，具体原理图如图1所示。适用场景：对波形捕获模式无特殊要求时使用。标准捕获模式原理峰值捕获模式在该模式下，示波器至少能显示出来与采样周期一样宽的所有脉冲。原理：采集到采样间隔信号的值和值，具体原理图如图2所示。适用场景：捕获可能丢失的窄脉冲和高频率的毛。注意事项：虽然该模式可避免信号混淆，但显示的噪声较大。图2峰值捕获模式原理平均捕获模式在该模式下，可先设置一个平均次数N，具体设置方法为：在示波器前面板上按下Acquire键，按下平均次数菜单软键，通过调节A/B旋钮设置平均次数的数值。