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长度实验室郴州-认证机构
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-09 17:53:57
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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。
两个 常见的传统方法为1.与色散光的物理扫面组合在一起的单个元件(或单点)探测器,以及2.将色散光成像于一个探测器阵列上。在种方法中,来自光栅的色散光被聚焦在单个探测器上。为了分析多个波长上的功率,光栅(通常情况下如此)或者聚焦元件必须适当地旋转,以便将来自每个波长的光调节到探测器上。要执行扫描,与探测器相关的电子元器件必须与光栅的运动同步,这样的话,测得的功率就与正确的波长相一致。这就要求机械旋转系统非常,并因此在体积方面变得十分庞大,而这也限制了这个方法在实验室之外的实用性。
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。
两个 常见的传统方法为1.与色散光的物理扫面组合在一起的单个元件(或单点)探测器,以及2.将色散光成像于一个探测器阵列上。在种方法中,来自光栅的色散光被聚焦在单个探测器上。为了分析多个波长上的功率,光栅(通常情况下如此)或者聚焦元件必须适当地旋转,以便将来自每个波长的光调节到探测器上。要执行扫描,与探测器相关的电子元器件必须与光栅的运动同步,这样的话,测得的功率就与正确的波长相一致。这就要求机械旋转系统非常,并因此在体积方面变得十分庞大,而这也限制了这个方法在实验室之外的实用性。
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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TPMS介绍及测试说明胎压监测系统,是一种采用无线传输技术,利用固定于汽车轮胎内的高灵敏度微型无线传感装置在行车或静止的状态下采集汽车轮胎压力、温度等数据,并将数据传送到驾驶室内的主机中,以数字化的形式实时显示汽车轮胎压力和温度等相关数据,并在轮胎出现异常时(预防爆胎)以蜂鸣或语音等形式提醒驾驶者进行预的汽动安全系统。可确保轮胎的压力和温度维持在标准范围内,起到减少爆胎、毁胎的概率,降低油耗和车辆部件的损坏的作用。
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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TPMS介绍及测试说明胎压监测系统,是一种采用无线传输技术,利用固定于汽车轮胎内的高灵敏度微型无线传感装置在行车或静止的状态下采集汽车轮胎压力、温度等数据,并将数据传送到驾驶室内的主机中,以数字化的形式实时显示汽车轮胎压力和温度等相关数据,并在轮胎出现异常时(预防爆胎)以蜂鸣或语音等形式提醒驾驶者进行预的汽动安全系统。可确保轮胎的压力和温度维持在标准范围内,起到减少爆胎、毁胎的概率,降低油耗和车辆部件的损坏的作用。
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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50Ω直接连接的响应被用作参考波形。有源探头响应与参考波形几乎无法区分。由于输入电容较高,无源探头响应有圆角。注意测量的上升时间。参考波形的上升时间(参数读数P1)为456皮秒(ps),有源探头(P2)的上升时间则为492皮秒。无源探头的上升时间(P3)为1.8纳秒(ns)。在带宽相同的情况下,有源探头的性能通常优于无源探头。但还必须记住,有源探头需要电源。由于这个原因,有源探头几乎针对不同商的示波器均了 连接器。
50Ω直接连接的响应被用作参考波形。有源探头响应与参考波形几乎无法区分。由于输入电容较高,无源探头响应有圆角。注意测量的上升时间。参考波形的上升时间(参数读数P1)为456皮秒(ps),有源探头(P2)的上升时间则为492皮秒。无源探头的上升时间(P3)为1.8纳秒(ns)。在带宽相同的情况下,有源探头的性能通常优于无源探头。但还必须记住,有源探头需要电源。由于这个原因,有源探头几乎针对不同商的示波器均了 连接器。
(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。
长度实验室郴州-认证机构光通信是一门古老的技术。通常,手是光调制器,眼睛是光探测器,光在空气中传播。显然,这样的光通信有许多缺点,它不能适应现代电子学发展的要求。1966年Kao和Hockham提出用低损耗光纤导光,从而解决了光在大气中传播的不稳定因素,使远距离导光成为可能。利用光纤研制光纤传感器始于1977年,该技术一问世即引起人们的极大兴趣,目前光纤传感器已经得到异常迅猛的发展。光纤传感器发展十分迅速的主要原因,是它具有其他传感器不可媲许多优点。
长度实验室郴州-认证机构光通信是一门古老的技术。通常,手是光调制器,眼睛是光探测器,光在空气中传播。显然,这样的光通信有许多缺点,它不能适应现代电子学发展的要求。1966年Kao和Hockham提出用低损耗光纤导光,从而解决了光在大气中传播的不稳定因素,使远距离导光成为可能。利用光纤研制光纤传感器始于1977年,该技术一问世即引起人们的极大兴趣,目前光纤传感器已经得到异常迅猛的发展。光纤传感器发展十分迅速的主要原因,是它具有其他传感器不可媲许多优点。
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