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发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-09 12:16:59
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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。
当采用LTC5596RMS功率检波器时,对于高达Ka波段频率的信号而言,此类校准通常就不再是必不可少了。在许多应用中,RF信号的功率电平通常是在dB标度上规定的(这种法的动机之一是传输通路损耗近似为对数线性与距离的关系)。LTC5596产生一个与其输入端口上的平均功率电平(rms信号电平,单位为dBm)成比例的(DC)输出电压。另外,响应在宽工作温度范围内也是非常稳定的,从而在整个工作温度范围内通常产生小于±1dB的误差,如图4所示。
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。
当采用LTC5596RMS功率检波器时,对于高达Ka波段频率的信号而言,此类校准通常就不再是必不可少了。在许多应用中,RF信号的功率电平通常是在dB标度上规定的(这种法的动机之一是传输通路损耗近似为对数线性与距离的关系)。LTC5596产生一个与其输入端口上的平均功率电平(rms信号电平,单位为dBm)成比例的(DC)输出电压。另外,响应在宽工作温度范围内也是非常稳定的,从而在整个工作温度范围内通常产生小于±1dB的误差,如图4所示。
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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因此在实际应用中应选择驱动能力较强的收发器。某RS-485收发器接6个保护电路波形测试点1波形某RS-485收发器接6个保护电路波形测试点6波形低结电容保护电路当通信节点数较多,可以使用如所示保护电路,其A-RGND或B-RGND的结电容仅为20pF,虽然TVS结电容较大,但普通二极管结电容非常小,TVS与普通二极管的结电容为串联关系,因此可以减小保护电路的结电容。使用进行所示的组网,测试点1的波形如所示,测试点6波形如0所示,波形基本未发生变化。
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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因此在实际应用中应选择驱动能力较强的收发器。某RS-485收发器接6个保护电路波形测试点1波形某RS-485收发器接6个保护电路波形测试点6波形低结电容保护电路当通信节点数较多,可以使用如所示保护电路,其A-RGND或B-RGND的结电容仅为20pF,虽然TVS结电容较大,但普通二极管结电容非常小,TVS与普通二极管的结电容为串联关系,因此可以减小保护电路的结电容。使用进行所示的组网,测试点1的波形如所示,测试点6波形如0所示,波形基本未发生变化。
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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当输出电压Uout降低时,基准电压与取样电压的差值增加,比较放大器输出的驱动电流增加,串联调整管压降减小,从而使输出电压升高。相反,若输出电压Uout超过所需要的设定值,比较放大器输出的前驱动电流减小,从而使输出电压降低。供电过程中,输出电压校正连续进行,调整时间只受比较放大器和串联调整管回路反应速度的限制。环路内的负反馈总是强制比较放大器调节输入两端的电压使其相等。LDO的效率不高,下表是3.3v的LDO量得的数据。
当输出电压Uout降低时,基准电压与取样电压的差值增加,比较放大器输出的驱动电流增加,串联调整管压降减小,从而使输出电压升高。相反,若输出电压Uout超过所需要的设定值,比较放大器输出的前驱动电流减小,从而使输出电压降低。供电过程中,输出电压校正连续进行,调整时间只受比较放大器和串联调整管回路反应速度的限制。环路内的负反馈总是强制比较放大器调节输入两端的电压使其相等。LDO的效率不高,下表是3.3v的LDO量得的数据。
(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。
理化实验室湖州-认证中心一根长为的钢弦,当前所受张力为T,则其固有频率为:式中d表示单位长度钢弦的质量。钢弦的张力在被测轴受到的扭矩作用下产生变化,进而引起钢弦振动频率的变化,频率的变化量通过磁电式变换器转换为号。钢弦与 磁钢间的间隙在钢弦发生振动的情况下发生变化,从而磁路的磁阻发生了改变,进而感应电动势在线圈中产生,其频率即钢弦振动频率,经放大器放大后电压信号被输出测量。钢弦法工作稳定、性能可靠、测量精度高,对于船舶主机等可以快速地进行高质量的测试。
理化实验室湖州-认证中心一根长为的钢弦,当前所受张力为T,则其固有频率为:式中d表示单位长度钢弦的质量。钢弦的张力在被测轴受到的扭矩作用下产生变化,进而引起钢弦振动频率的变化,频率的变化量通过磁电式变换器转换为号。钢弦与 磁钢间的间隙在钢弦发生振动的情况下发生变化,从而磁路的磁阻发生了改变,进而感应电动势在线圈中产生,其频率即钢弦振动频率,经放大器放大后电压信号被输出测量。钢弦法工作稳定、性能可靠、测量精度高,对于船舶主机等可以快速地进行高质量的测试。
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