工程类实验室浙江-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。

满足《锂离子电池行业规范条件》中对多芯电池组的组成电池测试的要求。IT5102在线内阻测试仪还可以用于科研院校及电池生产企业的研发部。众所周知，在所有的环境因素中，温度对电池的充放电性能影响。低温环境会降低锂电池的性能。当电池暴露在低温环境下时，电池的化学物质活性显著降低，电池内阻增大，带载能力下降。如何保证锂电池在没有任何保温措施下在低温环境稳定工作，目前还没有很好的解决法，但很多研究机构正在研究该问题。
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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测径仪测量的钢轴规格较多，外径尺寸范围较大，且正常状态下钢轴在辊道上行走，钢轴下沿为固置。为了适应不同规格钢轴的测量，测径仪下方测头为固定，上方测头在直线导轨滑台上。当切换钢轴规格时，上方测头在步进电机的驱动下可以调整与下方测头的间距，以适应不同规格的测量。调整镜筒的间距时，通过控制系统输入命令，驱动步进电机带动滚珠丝杠即可实现位置的调整。调整完成后系统将自动计入调整距离，不需要进行间距的校准即可进行测量。
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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在信号/频谱分析仪上，边带噪声是相位噪声和幅度噪声的总和，通常当已知调幅噪声远小于相位噪声时(小于10dB以上)，在频谱仪上读出的边带噪声即为相位噪声。在290K环境温度下，噪声功率基底是-174dBm/Hz。由于相位噪声和调幅噪声对热噪声的贡献是等同的，所以相位噪声对热噪声的贡献是-177dBm/Hz，比热噪声低3dB。如果载波功率较小，-20dBm，相位噪声就被限制到-157dBc/Hz（-177dBm/Hz-（-20dBm））。

(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。

工程类实验室浙江-外校单位信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了，所以滤波是信号中的一项基本而重要的技术。滤波滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是和防止干扰的一项重要措施。是根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。滤波一词起源于通信理论，它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。