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计量器具校正淮北-认证机构
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-07 13:47:13
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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。
模拟传感器的应用非常广泛,不论是在工业、农业、 建设,还是在日常生活、教育事业以及科学研究等领域,处处可见模拟传感器的身影。但在模拟传感器的设计和使用中,都有一个如何使其测量精度达到的问题。而众多的干扰一直影响着传感器的测量精度,如:现场大耗能设备多,特别是大功率感性负载的启停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰;工业电网欠压或过压,常常达到额定电压的35%左右,这种恶劣的供电有时长达几分钟、几小时,甚至几天;各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆,信号会受到干扰,特别是信号线与交流动力线同走一个长的管道中干扰尤甚;多路关或保持器性能不好,也会引起通道信号的窜扰;空间各种电磁、气象条件、雷电甚至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作;此外,现场温度、湿度的变化可能引起电路参数发生变化,腐蚀性气体、酸碱盐的作用,野外的风沙、雨淋,甚至鼠咬虫蛀等都会影响传感器的可靠性。
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。
模拟传感器的应用非常广泛,不论是在工业、农业、 建设,还是在日常生活、教育事业以及科学研究等领域,处处可见模拟传感器的身影。但在模拟传感器的设计和使用中,都有一个如何使其测量精度达到的问题。而众多的干扰一直影响着传感器的测量精度,如:现场大耗能设备多,特别是大功率感性负载的启停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰;工业电网欠压或过压,常常达到额定电压的35%左右,这种恶劣的供电有时长达几分钟、几小时,甚至几天;各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆,信号会受到干扰,特别是信号线与交流动力线同走一个长的管道中干扰尤甚;多路关或保持器性能不好,也会引起通道信号的窜扰;空间各种电磁、气象条件、雷电甚至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作;此外,现场温度、湿度的变化可能引起电路参数发生变化,腐蚀性气体、酸碱盐的作用,野外的风沙、雨淋,甚至鼠咬虫蛀等都会影响传感器的可靠性。
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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一个是测量室,一个是参比室。两室通过切光板以一定周期同时或交替闭光路。在测量室中导入被测气体后,具有被测气体特有波长的光被吸收,从而使透过测量室这一光路而进入红外线接收气室的光通量减少。气体浓度越高,进入到红外线接收气室的光通量就越少;而透过参比室的光通量是一定的,进入到红外线接收气室的光通量也一定。被测气体浓度越高,透过测量室和参比室的光通量差值就越大。这个光通量差值是以一定周期振动的振幅投射到红外线接收气室的。
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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一个是测量室,一个是参比室。两室通过切光板以一定周期同时或交替闭光路。在测量室中导入被测气体后,具有被测气体特有波长的光被吸收,从而使透过测量室这一光路而进入红外线接收气室的光通量减少。气体浓度越高,进入到红外线接收气室的光通量就越少;而透过参比室的光通量是一定的,进入到红外线接收气室的光通量也一定。被测气体浓度越高,透过测量室和参比室的光通量差值就越大。这个光通量差值是以一定周期振动的振幅投射到红外线接收气室的。
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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2438系列微波功率计接71710系列连续波功率探头和817081703系列峰值功率探头,测量小信号时,需要进行额外的设置,才能保证功率测量准确。71710系列连续波探头测量小功率信号在用2438系列微波功率计接71710系列连续波功率探头进行小信号(小于-60dBm)测量时,此时的信号受环境温度,被测仪器的干扰等比较敏感,波动比较大,如果不进行合理的操作和设置,会导致测量结果不准确、不稳定。在用71710系列探头进行连续波小功率信号(小于-60dBm)测量时,必须进行以下操作:1)仪器机后预热至少15分钟,保证微波功率计主机和功率探头温度稳定;2)手动设定平均次数为1000,以保证信号测量稳定;3)关闭步进检测功能,以保证信号尽快稳定下来;4)将探头接到被测设备,关闭被测设备输出,对探头进行校零操作;5)校零后观测屏幕中显示功率,当显示噪声在-75dBm以下时,打被测设备功率输出,等待约20秒钟,读取显示功率值。
2438系列微波功率计接71710系列连续波功率探头和817081703系列峰值功率探头,测量小信号时,需要进行额外的设置,才能保证功率测量准确。71710系列连续波探头测量小功率信号在用2438系列微波功率计接71710系列连续波功率探头进行小信号(小于-60dBm)测量时,此时的信号受环境温度,被测仪器的干扰等比较敏感,波动比较大,如果不进行合理的操作和设置,会导致测量结果不准确、不稳定。在用71710系列探头进行连续波小功率信号(小于-60dBm)测量时,必须进行以下操作:1)仪器机后预热至少15分钟,保证微波功率计主机和功率探头温度稳定;2)手动设定平均次数为1000,以保证信号测量稳定;3)关闭步进检测功能,以保证信号尽快稳定下来;4)将探头接到被测设备,关闭被测设备输出,对探头进行校零操作;5)校零后观测屏幕中显示功率,当显示噪声在-75dBm以下时,打被测设备功率输出,等待约20秒钟,读取显示功率值。
(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。
计量器具校正淮北-认证机构目前,包括床暗器的研究、设计、试制、生产检测与应用等诸项内容在内的传感器技术,已逐渐形成了一门相对独立的专门学科。作为一次仪表的传感器通常由敏感元件与转换元件组成。转换元件就是精密的电桥。测力秤重用电阻应变式传感器主要由性体、应变片、粘帖胶及各种补偿电阻构成。他的稳定性也必然是由这些元件的内、外因的综合作用所决定。本文就此问题进行探讨,谈些粗浅看法,与同行商榷。首先是性元件。性元件一般是由 合金钢材及有色金属铝、铍青铜等成型,影响性体稳定性,主要是它经各种后的金相组织及残余应力。
计量器具校正淮北-认证机构目前,包括床暗器的研究、设计、试制、生产检测与应用等诸项内容在内的传感器技术,已逐渐形成了一门相对独立的专门学科。作为一次仪表的传感器通常由敏感元件与转换元件组成。转换元件就是精密的电桥。测力秤重用电阻应变式传感器主要由性体、应变片、粘帖胶及各种补偿电阻构成。他的稳定性也必然是由这些元件的内、外因的综合作用所决定。本文就此问题进行探讨,谈些粗浅看法,与同行商榷。首先是性元件。性元件一般是由 合金钢材及有色金属铝、铍青铜等成型,影响性体稳定性,主要是它经各种后的金相组织及残余应力。