轻工实验室黔南-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。

(这种推断还有待于试验测试)变压器用的是自藕的，那么就不能乱接了，测量的时候要注意，特别是测量电源的时候，否则有可能出现电源火线——示波器地线——安全地——零线的短路危险。你可以有两种方法解决第2个问题：示波器的安全地不接，就是三个脚的插头只用和火线，这样示波器可能带电;用隔离变压器系统电源，或者在示波器的电源处用1：1的隔离变压器个示波器电源。具体的电流通路大家可以自己想一想，有条件的，比如自己有电源的可以个电路测一测，几个电阻就可以了。
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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海事地理山体滑坡，雪崩——双轴倾角传感器配合液位传感器用于山体滑坡或雪崩监测，通过无线传感系统将数据传输到控制系统，实时监测山体状态，可以有效减小山体滑坡带来的损失。建筑工程高层建筑安全监测——目前世界上摩天大楼越来越多，为了监测大楼的安全性能，可以应用高精度的伺服倾角传感器，该系列倾角传感器可以感应微小角度的变化，可以用于大楼摆幅、震动、倾斜等监测。水库大坝大坝安全监测——大坝垮塌事故已经发生多次，为了及时发出预信号，减少财产损失，通过倾角传感器的监测、观测仪器和设备，以及时取得反映大坝和基岩性态变化以及环境对大坝作用的各种数据的观测和等工作。
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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更进一步，研发人员需设计热源和热管散热器的布设和接触。借助红外热像仪，研发人员发现热源和散热器可借助热管，实现热量的隔离传输，这让产品的设计可更加灵活。上图解说：热源功率30W；左图：热源和传统散热片直接接触，散热片温度呈现明显的热梯度分布；右图：热源通过热管将热量隔离传到给散热片，可以发现热管等温传输热量，散热片温度分布均匀；散热片远端温度较近端高0.5℃，是因为散热片加热周围空气，热空气上升聚集加热散热器远端所致；研发人员可进一步优化热管数量、大小、位置、分布等设计。

(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。

轻工实验室黔南-审厂当被测表面粗糙度值大于Ra=0.8μm时，随着粗糙度值的增大，被测表面对压头的抗力愈小，其塑性变形愈大，圆形压痕就愈大，相应的硬度值也就愈小，致使测量值偏低于其真实值。试验证明，测量偏差在10HB以上（注：用台式硬度计测量洛氏硬度时，粗糙度的影响较小，本文就不进行分析了）。当我们用便携式微电脑超声硬度计测量硬度时，粗糙度的影响较用台式硬度计就更大了。当被测表面粗糙度值大于Ra=0.8μm时，随着粗糙度值的增大，硬度计的金刚石角锥体压头与被测表面的接触面积就会增大。