工程类实验室龙岩-审厂

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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。

温度感应和张力测量电路便是利用精密放大器的应用实例。低输入偏置电流有时是必需的。光接收系统中的放大器就必须具有低偏置电压和低输入偏置电流。比如光电二极管的暗电流电流为pA量级，所以放大器必须具有更小的输入偏置电流。CMOS和JFET输入放大器是目前可用的具有输入偏置电流的运算放大器。因为我现在用的是光电池采集的系统，所以在使用中重点关心了偏置电压和电流。如果还有其他的需要，这时应该对其他参数也需要多考虑了。
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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在电子技术应用领域，经常要对关电源、线性电源、UPS电源、变压器、整流器、电池、充电器等电子设备进行测试，传统的测试方法中一般都采用电阻、滑动变阻器、电阻箱等充当测试负载，但这些负载不能满足我们对负载多样性的需求，如：恒定电流的负载，随意调节阻值的负载，恒定功率的负载，动态负载等，可编程电子负载才被设计发出来。根据负载所接电流类别，电子负载可以分为两大类：直流电子负载和交流电子负载。本文主要讨论直流电子负载。
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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下面针对某高铁通讯问题进行简要的实例讲解。总线延迟产生原因CAN总线主要制约其传输距离，由于高铁列车的车身较长通讯点较多，就会导致数据传输和响应的延迟。导线在传输数据时是存在延迟的，一般通常延迟为5ns/m，同时隔离器件的不同也会导致不同的延迟。其中还与导线材质（镀金的0.2平方米相当于1.0平方米的铜线）、CAN收发器与隔离方式有关，：光耦隔离延迟要比磁耦隔离大得多。如果CAN的重同步不能弥补传输中所产生的延迟，就会导致应答定界符的位宽变大， 终导致应答定界符在识别过程中识别出错，将隐性电平识别为显性电平，出现定界符错误。

(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。

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