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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。

PCB又被称为印刷电路板（PrintedCircuitBoard），它可以实现电子元器件间的线路连接和功能实现，也是电源电路设计中重要的组成部分。今天就将以本文来介绍PCB板布局布线的基本规则。元件布局基本规则1.按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近集中原则，同时数字电路和模拟电路分；2.孔、标准孔等非孔周围1.27mm内不得贴装元、器件，螺钉等孔周围3.5mm（对于M2.5）、4mm（对于M3）内不得贴装元器件；3.卧装电阻、电感（插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路；4.元器件的外侧距板边的距离为5mm；5.贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm；6.金属壳体元器件和金属件（屏蔽盒等）不能与其它元器件相碰，不能紧贴印制线、焊盘，其间距应大于2mm。
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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传感器按尺寸划分有：常规传感器（毫米级，可用于组织检测），微型传感器（微米级，可用于细胞检测）和纳米传感器（纳米级，可用于细胞内检测）。对传感器的性能要求有较高的灵敏度和信噪比。灵敏度高时，输入较小的信号即可产生较大的输出信号。传感器输出信号电压与噪声电压之比称为信噪比。信噪比越高，说明获得的有用的输出信号就越大，信噪比越小，信号与噪声越难分辨，严重时将出现信号被噪声淹没的现象，无法获得有用的信号，测量无效。
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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经典Buck拓扑电路传统LDO稳压（左）与BUCK稳压（右）集成Buck降压转换芯片你可能会疑问，非隔离Buck电源为什么能够有这样的优势呢？非隔离Buck电源之所以能有这样的优势，（是由于使用了高集成的Buck芯片）是由于使用了集成Buck降压转换芯片，该芯片以Buck拓扑为框架将各种保护电路嵌入芯片内，使得Buck降压电源模块更加安全可靠。下为某品牌的小体积降压转换芯片内部电路框图，其尺寸长宽仅为3mmx2mm，具有短路保护、过热关断保护、欠压保护等功能，电路环路采用电压、电流双环控制，使得系统的稳定性更好，拥有不错的电压调整率与负载调整率，并且该类IC为了提高轻载效率，在轻载时自动进入调频模式，通过降低关频率及损耗来提高轻载效率。

(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。

测试仪表校正攀枝花-认证中心IT64系列不仅是高精度电源，还具有电池模拟功能，根据电池模型电池输出，可以任意设置电池起始状态，加速电池充放电测试。充放电过程中，模拟电池剩余容量（So和等效电池电阻（Res）。另配合IT9上位机软件可以记录电压、电流、容量随时间的数据。IT64系列具有无缝量程切换和宽动态电流范围，一次测量过程即可从纳安级至安培级范围内的测量，电流比高达5:1；快速的动态响应，确保对动态负载供电时快速瞬态响应和无毛工作。