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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。

在工程师使用示波器测量信号时，可能会发现不同的时基档下所测到的波形频率不同。如果这个信号并非是叠加信号，那么可能就是示波器出现波现象了。本文重点分享示波器波现象的形成原因以及方法。数字示波器的波现象图1.数字示波器观察到的波现象在使用数字示波器时，是否会遇到输入信号频率为10MHz，而示波器测量出来却是远小于10MHz频率的信号波形，你可能会认为这是一个高频率小信号叠加低频率大信号，请不要急着这样的结论，可能此时已经出现了波现象了。
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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当低频时，电容C由于阻抗Z比较大，有用信号可以顺利通过；当高频时，电容C由于阻抗Z已经很小了，相当于把高频噪声短路到GND上去了。电容滤波在何时会失效整改中常常会使用电容这种元器件进行滤波，往往有“大电容滤低频，小电容滤高频”的说法。以常见的表贴式MLCC陶瓷电容为例，进行等效模型如下：容值10nF，封装0603的X7R陶瓷的模型参数如下：由于等效模型中既有电容C，也有电感L，组成了二阶系统，就存在不稳定性。
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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目前许多场合采用这种测试方法，但是其非常危险，因为示波器通道与地，通道与通道之间都是不隔离的，所以测试时，示波器裸露在外的所有金属端口，都是带电的。使用差分探头测试使用差分探头测试是目前比较规范的一种方法，通过探头处进行隔离，避免了输入输出共地的情况。但是差分探头也有局限性，首先由于测试通道较多，且探头属于易损配件，使用差分探头会增大成本。其次，在一些场合中，测试点往往是较小的孔脚，差分探头往往是较大的夹环，实际中很难测试，从而导致许多工程师使用剪掉示波器供电插头地脚的方法进行测试。

(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。

测试设备校正呼和浩特-认证中心所以，真正的RJ可能只占高斯模型的抖动的一部分，测量中RJ可能被放大了，同时总抖动也会被放大。抖动测量时钟抖动通常有三种测量方法，对应于TIE(TimeIntervalError时间间隔误差)、period(周期抖动)和Cycle-Cycle(相邻周期抖动)三种抖动指标。TIE抖动(时间间隔误差)，以被测时钟沿与理想时钟沿之间的时间差为样本，即以图中的TIEn为样本，通过对很多个样本进行统计分析，表征时钟沿与理想时钟沿偏离值的变化、分布情况，如下图所示：PeriodJitter(周期抖动)，以时钟信号的周期样本，即以图中的Pn样本，通过对很多个样本进行统计分析，表征时钟信号周期Pn的变化、分布情况，对于保证数字系统中的建立保持时间规范很有意义。