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测试仪器校验三亚-计量公司
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-18 03:42:20
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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。
功率的增大以及形状因数的变小迫使工厂摈弃成熟的线性稳压器方案,转而采用关稳压器方案。而采用关稳压器又产生了新的挑战。由于电感器要求使用额外的区域,因此关稳压器形状因数较大。必须考虑稳压器关频率与测量信号频率之间的关系。转换器的布局更加关键。设计 的关稳压器会提高本底噪声,并产生不必要的电磁兼容性(EMC),将会干扰小型信号的检测。幸运的是,我们目前了集成电感器DC/DC关稳压器,可以限度地减少此类挑战。
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。
功率的增大以及形状因数的变小迫使工厂摈弃成熟的线性稳压器方案,转而采用关稳压器方案。而采用关稳压器又产生了新的挑战。由于电感器要求使用额外的区域,因此关稳压器形状因数较大。必须考虑稳压器关频率与测量信号频率之间的关系。转换器的布局更加关键。设计 的关稳压器会提高本底噪声,并产生不必要的电磁兼容性(EMC),将会干扰小型信号的检测。幸运的是,我们目前了集成电感器DC/DC关稳压器,可以限度地减少此类挑战。
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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我们也应当使A线路与B线路之间的延迟匹配和插入损耗匹配。此外,我们需要确保插入损耗不会太多,这样的话,接收器能够正确地恢复数据。为了满足上述要求,A线路和B线路应该在它们的物理布局布线中保持高对称。发射器和接收器也应该在它们的A和B线路电路中保持高对称,这样的话,它们在A线路和B线路上的电气负载相等。设计差分对,以限度地减少失真在理想情况下,差分对是完全对称的,此时具有无限带宽并且邻近信号之间完全隔离。
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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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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文中尝试通过谐振电路改变传感器的输出信号,从信号源头增大传感器灵敏度。这种方法相当于对传感器本身进行,使得它还可以与其他技术如:传感器激励源、输出信号、计算机软件补偿等兼容以共同提高整个系统的性能。1后电路的模型建立1.1半桥式电路如如果没有C1和C2为普通半桥电路,虚线框中为电感传感器的等效电路,传感器测头的位移带动螺线管中铁芯上下,从而改变上下两个线圈的电感值。将两线圈等效成纯电阻和纯电感的串联,如图中R1和L1组成上线圈,R2和L2组成下线圈,输出接在上线圈上。
文中尝试通过谐振电路改变传感器的输出信号,从信号源头增大传感器灵敏度。这种方法相当于对传感器本身进行,使得它还可以与其他技术如:传感器激励源、输出信号、计算机软件补偿等兼容以共同提高整个系统的性能。1后电路的模型建立1.1半桥式电路如如果没有C1和C2为普通半桥电路,虚线框中为电感传感器的等效电路,传感器测头的位移带动螺线管中铁芯上下,从而改变上下两个线圈的电感值。将两线圈等效成纯电阻和纯电感的串联,如图中R1和L1组成上线圈,R2和L2组成下线圈,输出接在上线圈上。
(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。
测试仪器校验三亚-计量公司如果示波器没有足够大的存储深度,则再高的采样率也无法充分发挥价值。ZDS4Plus标配512Mpts存储深度,哪怕面对4GSa/s的采样率,也能存储长达128ms的波形。“真正意义”测量如果不能对所有存储深度的每一个波形都进行测量,存储深度的价值也就是“波形不失真”这一基本要求而已,却无法更进一步地去自动挖掘出波形中存在的异常。只有具备“真正意义”参数测量统计功能,512Mpts的海量数据的价值才能被挖掘,否则如果只测其中的一个周期,海量的数据有何意义?不同于传统示波器只测一个周期,或通过抽样减少数据量再测量的模式,ZDS4Plus通过FPGA全硬件并行,基于原始采样率和512Mpts全存储深度,对每一帧波形每一周期进行测量统计,可在几百毫秒内实现对512Mpts数据的“真正意义”参数测量,测试项目可达51种,并且支持24种参数同时显示。
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