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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。

利用物理性质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红外吸收式等。利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固定电解质式等。根据危害，我们将有有害气体分为可燃气体和有气体两大类。由于它们性质和危害不同，其检测手段也有所不同。可燃气体是石油化工等工业场合遇到 多的危险气体，它主要是烷烃等有机气体和某些无机气体：如 等。可燃气体发生必须具备一定的条件，那就是：一定浓度的可燃气体，一定量的氧气以及足够热量点燃它们的火源，这就是三要素，缺一不可，也就是说，缺少其中任何一个条件都不会引起火灾和。
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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输入电阻值应限制在10Ω以下。至少，选择电容器以地匹配分流电阻器及其电感的时间常数；或者，选择电容器以低于该点的极点。使输入滤波器时间常数等于或大于并联电阻及其电感时间常数：这简化为基于使用10Ω电阻来确定每个RFILT的CFILT值：如果主要目的是滤除高频噪声，则应将电容器增加至所需滤波的值。，100kHz的滤波频率需要一个80nF电容。该电容器可以有一个低额定电压值，但应具有良好的高频特性。
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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有源探头通常具有较低的触点电容(通常为几个pF)和极高的阻抗，因此有源探头对任何被测节点都呈现极小的负载。探头接地在进行高速测量时，可能犯的错误是使用探头接地夹，造成示波器探头问题。使用接地夹相当于在接地路径中加入了一个串联电感。这个串联电感和探头电容共同作用，就会引入振荡和过冲。的接地连接方法是使用探头内部的接地屏蔽网，只是您得拆探头。不过，这不难到。首先，从探头探针上松塑料外皮，把它从探头上褪下。

(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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