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测试仪表外校重庆-认证机构
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-20 00:42:34
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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。
据预测,216年汽车电子标签(OBU)的市场需求量有近千万套。某国内ETC行业的领导企业,OBU年销量达数百万套。他们在一款OBU中使用某 MCU厂商的Cortex-M3内核芯片作为主控MCU,量产时采用为在线编程的方式,在PCB板上,对MCU进行批量烧录。就像:在烧片过程中,客户发现烧录良率非常低,经常莫名的烧录失败。每天几千套的产能要求,低良率生产,让生产部门在烧录环节束手无策。为提高产能效率及烧录的稳定性,客户请求技术支持。
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。
据预测,216年汽车电子标签(OBU)的市场需求量有近千万套。某国内ETC行业的领导企业,OBU年销量达数百万套。他们在一款OBU中使用某 MCU厂商的Cortex-M3内核芯片作为主控MCU,量产时采用为在线编程的方式,在PCB板上,对MCU进行批量烧录。就像:在烧片过程中,客户发现烧录良率非常低,经常莫名的烧录失败。每天几千套的产能要求,低良率生产,让生产部门在烧录环节束手无策。为提高产能效率及烧录的稳定性,客户请求技术支持。
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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如下所示,是ZDS224示波器在设置归一化截止频率为.8的低通巴特沃斯滤波器的幅频响应曲线:低通滤波器的幅频响应曲线自动测量功能。不仅可以测量通道源的波形,还可以测量经过数学运算或者数字滤波后的波形。ZDS2系列示波器标配的“真正意义”的参数测量统计会把屏幕上捕获的所有波形进行测量统计,得出当前值、值、值和平均值、标准差、测量次数。用户通过观察统计值和值可快速了解波形中可能存在的异常,通过观察平均值、标准差可快速评估信号特性。
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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如下所示,是ZDS224示波器在设置归一化截止频率为.8的低通巴特沃斯滤波器的幅频响应曲线:低通滤波器的幅频响应曲线自动测量功能。不仅可以测量通道源的波形,还可以测量经过数学运算或者数字滤波后的波形。ZDS2系列示波器标配的“真正意义”的参数测量统计会把屏幕上捕获的所有波形进行测量统计,得出当前值、值、值和平均值、标准差、测量次数。用户通过观察统计值和值可快速了解波形中可能存在的异常,通过观察平均值、标准差可快速评估信号特性。
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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众所周知,任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关,当处于低能级上的粒子(原子、分子或离子)吸收了适当频率外来能量(光)被激发而跃迁到相应的高能级上(受激吸收)后,总是力图跃迁到较低的能级去,同时将多余的能量以光子形式释放出来。如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的(自发辐射),此时被释放的光即为普通的光(如电灯、霓虹灯等),其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。但如果是在外来光子直接作用下,由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来(受激辐射),被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致,这就意味着外来光得到了加强,我们把它称之为“光放大”。
众所周知,任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关,当处于低能级上的粒子(原子、分子或离子)吸收了适当频率外来能量(光)被激发而跃迁到相应的高能级上(受激吸收)后,总是力图跃迁到较低的能级去,同时将多余的能量以光子形式释放出来。如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的(自发辐射),此时被释放的光即为普通的光(如电灯、霓虹灯等),其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。但如果是在外来光子直接作用下,由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来(受激辐射),被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致,这就意味着外来光得到了加强,我们把它称之为“光放大”。
(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。
测试仪表外校重庆-认证机构放置于室外的传感器端子箱有可能受到雷电接触放电;位于机房内的DCS机柜有可能受到大楼立柱泄流时的空气放电。信号线端口(含天馈线、数据线、控制线等)在控制系统中,为了实现信号或信息的传递总要有与外界连接的部位,如过程控制系统的信号交接端的总配线架、数据传输网的终端、微波设备到天线的馈线口等等,那么这些从外界接收信号或发射信号出去的接口都有可能受到雷电浪涌冲击。因为从楼外信号端口进来的浪涌往往通过长电缆,所以采用10/700μs波形,标准规定线到线间浪涌电压为0.5kV,线到地间浪涌电压为1kV。
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