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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。

实际上，一些特定的挑战推动了对汽车以太网的要求，首先，操作环境相当苛刻，车身温度范围为-40°C至85°C，底盘和动力传动系统温度范围为125°C，机械限制包括在车身和驾驶室内加速高达4G，机械坚固性是必须的，不希望每次遇到坑洞时电缆连接都会失效。汽车以太网的优势让我们看一下与其他在汽车环境中使用的一些协议相比，使用此协议的一些优势。与LIN（19.2kb/s），CANFD（15Mb/s），Flex Mb/s）等协议相比，汽车以太网更高带宽的数据传输，LIN协议实际上只能用于控制车身电子设备（如车窗或车灯）等极低带宽应用。
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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ES2三相相位伏安表可以同时测量三路的电压，电流，功率，频率等参数。电流钳口：φ7.5mm，相位量程：.～36°，电流量程：.mA～2.A，电压量程：.V～6V，有功功率量程：.W～12kW，更具有USB接口，可以上传数据。以下是测量三相四线制进线柜的实操案例。要测量的进线柜现场图。拿出ES2三相相位伏安表，ES2标准配件包括有：主机1台,仪表箱1个,电流钳3把,测试线4条（黄、绿、红、黑各1条）,电池6V镍氢电池组（内置）,充电器6V镍氢电池组充电器,说明书、保用证1份,光盘1个。
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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广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等电路中。熟悉电容器在不同电路中的名称意义，有助于我们读懂电子电路图。滤波电容：它接在直流电源的正、负极之间，以滤除直流电源中不需要的交流成分，使直流电平滑。一般常采用大容量的电解电容器，也可以在电路中同时并接其他类型的小容量电容以滤除高频交流电。退耦电容：并接于放大电路的电源正、负极之间，防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡。旁路电容：在交、直流信号的电路中，将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上，为交流信号或脉冲信号设置一条通路，避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。耦合电容：在交流信号电路中，用于连接信号源和信号电路或者作两放大器的级间连接，用以隔断直流，让交流信号或脉冲信号通过，使前后级放大电路的直流工作点互不影响。调谐电容：连接在谐振电路的振荡线圈两端，起到选择振荡频率的作用。衬垫电容：与谐振电路主电容串联的辅助性电容，调整它可使振荡信号频率范围变小，并能显著地提高低频端的振荡频率。

(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。

工程类实验室赣州-CNAS认证机构本文用一个具体的例子比较在电压轨上完成电流检测的几种不同方法。种方法是使用带分立电阻器的单运放差分放大器；第二种方法是用V+而不是地作为参考轨；第三种方法在IC解决方案中很常见，在这种方案中，晶体管和运算放大器一起工作，以接地参考电流测量。针对在电压轨上实现电流检测的不同方法，绝大多数直流电流检测电路的核心设计思路，是从供电线路中的电阻下手（尽管磁场感应是个好选择，尤其是在电流较高的情况下）。人们只需简单地测量电阻两端的电压降，并根据需要调节阻值来读取电流（E=I×R，如果不包含这个，有人会抱怨）。