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测试设备校验云南-检测单位
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-19 18:00:44
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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。
在时域,当有快沿阶跃信号输入时,平坦频率响应示波器会使脉冲产生过冲和振铃,我们知道过冲和振铃是示波器的 响应,但这种情况,只有在信号上升时间很快,远远超过示波器可测量范围时,才会产生。在这种情况下,使用更高带宽的示波器,否则测量误差会很大。与高斯系统不同,平坦频响示波器的系统带宽不能由其子系统部件的RMS值确定。用于高斯响应示波器系统的带宽和上升时间公式不适用于平坦响应示波器系统,而需要示波器厂商示波器系统带宽,即由示波器/探头及其前端附件构成组合的带宽。
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。
在时域,当有快沿阶跃信号输入时,平坦频率响应示波器会使脉冲产生过冲和振铃,我们知道过冲和振铃是示波器的 响应,但这种情况,只有在信号上升时间很快,远远超过示波器可测量范围时,才会产生。在这种情况下,使用更高带宽的示波器,否则测量误差会很大。与高斯系统不同,平坦频响示波器的系统带宽不能由其子系统部件的RMS值确定。用于高斯响应示波器系统的带宽和上升时间公式不适用于平坦响应示波器系统,而需要示波器厂商示波器系统带宽,即由示波器/探头及其前端附件构成组合的带宽。
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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如果输出的速度不及输入(或者至少在输入前其没有),那么两个输入间会出现较大的差分电压。这种状况可能使输入晶体管饱和、增加输入偏置电流、正偏内部保护二极管,或者造成其它意想不到的影响。这种通道切换的实际反应取决于输入拓扑结构、工艺技术和内部保护电路,并且还取决于瞬变速度和相邻通道间的电压差异。除了放大器对过载状况有所反应外,增加的输入偏置电流(即使它仅在多路复用器和运算放大器间的寄生电容中流动)还会对多路复用器输入端的电容充电或放电。
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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如果输出的速度不及输入(或者至少在输入前其没有),那么两个输入间会出现较大的差分电压。这种状况可能使输入晶体管饱和、增加输入偏置电流、正偏内部保护二极管,或者造成其它意想不到的影响。这种通道切换的实际反应取决于输入拓扑结构、工艺技术和内部保护电路,并且还取决于瞬变速度和相邻通道间的电压差异。除了放大器对过载状况有所反应外,增加的输入偏置电流(即使它仅在多路复用器和运算放大器间的寄生电容中流动)还会对多路复用器输入端的电容充电或放电。
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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即使尖峰频率高于器件的额定带宽,也需要在器件的输入端进行滤波以解决此问题。其他应用,如DC-DC转换器和电源应用也可能需要在电流检测放大器的输入端进行滤波。所示为建议的输入滤波原理图。.输入滤波补偿小于1mΩ的分流电阻的并联电感,以及任何应用中的高频噪声由于滤波电阻的增加电阻和它们之间的相关电阻失配会对增益、共模比(CMRR)和VOS产生不利影响,所以输入滤波是复杂的。对VOS的影响部分还归咎于输入偏置电流。
即使尖峰频率高于器件的额定带宽,也需要在器件的输入端进行滤波以解决此问题。其他应用,如DC-DC转换器和电源应用也可能需要在电流检测放大器的输入端进行滤波。所示为建议的输入滤波原理图。.输入滤波补偿小于1mΩ的分流电阻的并联电感,以及任何应用中的高频噪声由于滤波电阻的增加电阻和它们之间的相关电阻失配会对增益、共模比(CMRR)和VOS产生不利影响,所以输入滤波是复杂的。对VOS的影响部分还归咎于输入偏置电流。
(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。
测试设备校验云南-检测单位frame信号建立后的个时钟前沿是地址期,在这个时钟前沿上传送地址和总线命令;下一个时钟前沿始一个或若干个数据期。IRDY和TRDY有效的时钟前沿进行一次数据传输。无论是主设备还是目标设备,一旦承诺了数据传输,就要进行到本次传输完成。frame撤销而IRDY建立,表示主设备准备好了 一次数据传输,等到目标设备发出了TRDY信号,就标志着 一次传输的完成。PCI总线配置空间PCI总线配置空间的目的是一个合适的配置设备的集合,使其满足当前和未来系统配置特性的需要。
测试设备校验云南-检测单位frame信号建立后的个时钟前沿是地址期,在这个时钟前沿上传送地址和总线命令;下一个时钟前沿始一个或若干个数据期。IRDY和TRDY有效的时钟前沿进行一次数据传输。无论是主设备还是目标设备,一旦承诺了数据传输,就要进行到本次传输完成。frame撤销而IRDY建立,表示主设备准备好了 一次数据传输,等到目标设备发出了TRDY信号,就标志着 一次传输的完成。PCI总线配置空间PCI总线配置空间的目的是一个合适的配置设备的集合,使其满足当前和未来系统配置特性的需要。