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工程类实验室宁波-认证机构
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-19 16:26:44
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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。
火力发电厂简称火电厂,是利用可燃物(煤)作为生产电能的工厂。它的基本生产过程是:在燃烧时加热水生成蒸汽,将的化学能转变成热能,蒸汽压力推动汽轮机旋转,热能转换成机械能,然后汽轮机带动发电机旋转,将机械能转变成电能。火力发电是现代社会电力发展的主力,在提出建设和谐社会、发展循环经济的大背景下,我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响,对不可再生能源的影响。虽然在已有部分核电机组,但火电仍占领电力的大部分市场。
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。
火力发电厂简称火电厂,是利用可燃物(煤)作为生产电能的工厂。它的基本生产过程是:在燃烧时加热水生成蒸汽,将的化学能转变成热能,蒸汽压力推动汽轮机旋转,热能转换成机械能,然后汽轮机带动发电机旋转,将机械能转变成电能。火力发电是现代社会电力发展的主力,在提出建设和谐社会、发展循环经济的大背景下,我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响,对不可再生能源的影响。虽然在已有部分核电机组,但火电仍占领电力的大部分市场。
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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又比如示波器,示波器的带宽往往非常大,市场上常用 Hz,高频应用还会用到1GHz以上的带宽。因为示波器常用来捕获时间很快的信号,并且要求能完整的还原波形形状,所以带宽必须很高才能实现功能。还有一些仪器是因为产品不同或者本身的技术瓶颈问题,带宽也各有差异。如功率分析仪、功率计、电参数表等。功率分析仪作为 测量仪器,一般为高精度高带宽,带宽可以到2MHz甚至5MHz;功率计更多用于产品的检测和生产测试,所以带宽会相对低一些,一般在100KHz~500KHz;而电参数表多数用于低端应用产品,带宽一般不超过50KHz。
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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又比如示波器,示波器的带宽往往非常大,市场上常用 Hz,高频应用还会用到1GHz以上的带宽。因为示波器常用来捕获时间很快的信号,并且要求能完整的还原波形形状,所以带宽必须很高才能实现功能。还有一些仪器是因为产品不同或者本身的技术瓶颈问题,带宽也各有差异。如功率分析仪、功率计、电参数表等。功率分析仪作为 测量仪器,一般为高精度高带宽,带宽可以到2MHz甚至5MHz;功率计更多用于产品的检测和生产测试,所以带宽会相对低一些,一般在100KHz~500KHz;而电参数表多数用于低端应用产品,带宽一般不超过50KHz。
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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为了避免这种情况发生,希望反射波尽快回到源端,也就是支线要尽可 长度在1M波特率下不得大于0.3m,1M波特率是CAN的波特率,所以其他波特率时,分支长度如果也遵循0.3m规范,则可以稳定运行。“T”型网络拓 长度的规定是在1M波特率的条件下,有些场合或许无法到很短的分支,根据不同波特率,分支长度规范可以有适当的调整。
为了避免这种情况发生,希望反射波尽快回到源端,也就是支线要尽可 长度在1M波特率下不得大于0.3m,1M波特率是CAN的波特率,所以其他波特率时,分支长度如果也遵循0.3m规范,则可以稳定运行。“T”型网络拓 长度的规定是在1M波特率的条件下,有些场合或许无法到很短的分支,根据不同波特率,分支长度规范可以有适当的调整。
(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。
工程类实验室宁波-认证机构对传感器主要性能指标的考核也是根据传感器在其规定的频率范围内测量幅值精度的高低来评定。电荷输出型加速度计不适合用于低频测量由于低频振动的加速度信号都很微小,而高阻抗的小电荷信号非常容易受干扰;当测量对象的体积越大,其测量频率越低,则信号的信噪比的问题更为突出。因此在目前带内置电路加速度传感器日趋普遍的情况下应尽量选用电噪声比较小,低频特性优良的低阻抗电压输出型压电加速度传感器。传感器的低频截止频率与传感器的高频截止频率类同,低频截止频率是指在所规定的传感器频率响应幅值误差(±5%,±10%或±3dB)内传感器所能测量的频率信号。
工程类实验室宁波-认证机构对传感器主要性能指标的考核也是根据传感器在其规定的频率范围内测量幅值精度的高低来评定。电荷输出型加速度计不适合用于低频测量由于低频振动的加速度信号都很微小,而高阻抗的小电荷信号非常容易受干扰;当测量对象的体积越大,其测量频率越低,则信号的信噪比的问题更为突出。因此在目前带内置电路加速度传感器日趋普遍的情况下应尽量选用电噪声比较小,低频特性优良的低阻抗电压输出型压电加速度传感器。传感器的低频截止频率与传感器的高频截止频率类同,低频截止频率是指在所规定的传感器频率响应幅值误差(±5%,±10%或±3dB)内传感器所能测量的频率信号。