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热工实验室东莞-CNAS检测机构
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-19 11:49:21
热工实验室东莞-CNAS检测机构热工实验室东莞-CNAS检测机构
世通仪器关于高温微压力传感器校准实的研究
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。
此类红外热像仪不需要制冷,且成本比量子探测器红外热像仪低。制冷型量子探测器采用锑化铟(InSb)、铟镓砷(InGaAs)或应变超晶格制成。这类探测器为光电探测器,即光子撞击像素点,转化为可存储于积分电容器的电子。像素采用的电子快门,通过断或短路积分电容器来控制快门。量子探测器在本质上比微测辐射热计的速度要快,主要原因是微测辐射热计必须要改变温度。与改变像素温度相反的是,量子探测器是将能量加到半导体中的电子里,提至高于进入导电带的探测器能量带隙,根据探测器的不同设计,可以测量为探测器电压或电流的变化。
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。
此类红外热像仪不需要制冷,且成本比量子探测器红外热像仪低。制冷型量子探测器采用锑化铟(InSb)、铟镓砷(InGaAs)或应变超晶格制成。这类探测器为光电探测器,即光子撞击像素点,转化为可存储于积分电容器的电子。像素采用的电子快门,通过断或短路积分电容器来控制快门。量子探测器在本质上比微测辐射热计的速度要快,主要原因是微测辐射热计必须要改变温度。与改变像素温度相反的是,量子探测器是将能量加到半导体中的电子里,提至高于进入导电带的探测器能量带隙,根据探测器的不同设计,可以测量为探测器电压或电流的变化。
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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目前主流的通信隔离方案为光耦、容耦及礠耦,隔离特点上光耦采用光的形式进行信号传递,容耦通过电场的形式进行传输,磁偶采用磁场形式进行传输。供电隔离采用微功率DC-DC隔离电源,使输入与输出之间没有电气连接,避免供电端对收发器的影响。电源与通信双隔离具体来讲,隔离可以从两个渠道实现:采用分立元器件搭建或采用集成模块。采用分立模块搭建往往涉及到很多器件的选型及采购,实现起来较为麻烦且难保证该部分在产品上的一致性。
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。
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目前主流的通信隔离方案为光耦、容耦及礠耦,隔离特点上光耦采用光的形式进行信号传递,容耦通过电场的形式进行传输,磁偶采用磁场形式进行传输。供电隔离采用微功率DC-DC隔离电源,使输入与输出之间没有电气连接,避免供电端对收发器的影响。电源与通信双隔离具体来讲,隔离可以从两个渠道实现:采用分立元器件搭建或采用集成模块。采用分立模块搭建往往涉及到很多器件的选型及采购,实现起来较为麻烦且难保证该部分在产品上的一致性。
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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滚动模式滚动模式的特点如下:连续采样,无采样间隔,边采样边显示,无触发设置,波形始终从右往左滚动显示。所示。优点:采样无死区,且实时显示,不会丢失数据。但应注意到,采样率过低也会导致采到的数据没有意义,所以选择深存储示波器是至关重要的,深存储波形不失真, 重建。缺点:波形无法稳定显示,没有触发的概念,不能自动识别低概率信号。小提示:为什么滚动模式下,波形是从右往左滚动显示的呢?因为YT模式定义的时间轴是左负右正(左侧为旧数据右侧为新数据),那么新采集的数据必然是从右侧增加,旧的数据则从左侧移出屏外,所以就形成了从右往左滚动显示。
滚动模式滚动模式的特点如下:连续采样,无采样间隔,边采样边显示,无触发设置,波形始终从右往左滚动显示。所示。优点:采样无死区,且实时显示,不会丢失数据。但应注意到,采样率过低也会导致采到的数据没有意义,所以选择深存储示波器是至关重要的,深存储波形不失真, 重建。缺点:波形无法稳定显示,没有触发的概念,不能自动识别低概率信号。小提示:为什么滚动模式下,波形是从右往左滚动显示的呢?因为YT模式定义的时间轴是左负右正(左侧为旧数据右侧为新数据),那么新采集的数据必然是从右侧增加,旧的数据则从左侧移出屏外,所以就形成了从右往左滚动显示。
(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。
热工实验室东莞-CNAS检测机构目前主流的通信隔离方案为光耦、容耦及礠耦,隔离特点上光耦采用光的形式进行信号传递,容耦通过电场的形式进行传输,磁偶采用磁场形式进行传输。供电隔离采用微功率DC-DC隔离电源,使输入与输出之间没有电气连接,避免供电端对收发器的影响。电源与通信双隔离具体来讲,隔离可以从两个渠道实现:采用分立元器件搭建或采用集成模块。采用分立模块搭建往往涉及到很多器件的选型及采购,实现起来较为麻烦且难保证该部分在产品上的一致性。
热工实验室东莞-CNAS检测机构目前主流的通信隔离方案为光耦、容耦及礠耦,隔离特点上光耦采用光的形式进行信号传递,容耦通过电场的形式进行传输,磁偶采用磁场形式进行传输。供电隔离采用微功率DC-DC隔离电源,使输入与输出之间没有电气连接,避免供电端对收发器的影响。电源与通信双隔离具体来讲,隔离可以从两个渠道实现:采用分立元器件搭建或采用集成模块。采用分立模块搭建往往涉及到很多器件的选型及采购,实现起来较为麻烦且难保证该部分在产品上的一致性。