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测试仪表外校乐山-检测单位
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-10 02:22:16
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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。
对于ZS1000有源探头,它配备了TeledyneLeCroyProBus接口,用于从示波器为探头供电。该接口让探头与示波器连为一体,因而示波器的前面板可以感应和完全控制探头。与无源探头相比,有源探头的输入电压范围也比较小。对这一点需要特别注意,以防止损坏探头。ZS1000探头的输入电压范围为±8伏特,无损电压为20伏特。此电压范围大于当前使用的任何逻辑电平的电压需求,因而这些探头非常适用于高速逻辑测量。
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。
对于ZS1000有源探头,它配备了TeledyneLeCroyProBus接口,用于从示波器为探头供电。该接口让探头与示波器连为一体,因而示波器的前面板可以感应和完全控制探头。与无源探头相比,有源探头的输入电压范围也比较小。对这一点需要特别注意,以防止损坏探头。ZS1000探头的输入电压范围为±8伏特,无损电压为20伏特。此电压范围大于当前使用的任何逻辑电平的电压需求,因而这些探头非常适用于高速逻辑测量。
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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在没有火出现的场景中,红外热像仪将在高灵敏度模式下操作,显示热环境的全部细节。就FLIRK系列红外热像仪而言,高灵敏度模式能够测量高达+15°C的温度。如果发生火灾,热像仪将会切换到低灵敏度模式,该模式可实现较低灵敏度(较少细节)和较高表面温度监测能力之间的 平衡。就FLIRK系列红外热像仪而言,低灵敏度模式能够测量高达+65°C的温度。测量更高温度,即超过+65°C,意味着转换到更低灵敏度模式(所谓的第三增益模式),在此模式下,能测量更高温度,但是须以牺牲图像细节和对比度为代价,导致不可接受的图像质量损失。
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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在没有火出现的场景中,红外热像仪将在高灵敏度模式下操作,显示热环境的全部细节。就FLIRK系列红外热像仪而言,高灵敏度模式能够测量高达+15°C的温度。如果发生火灾,热像仪将会切换到低灵敏度模式,该模式可实现较低灵敏度(较少细节)和较高表面温度监测能力之间的 平衡。就FLIRK系列红外热像仪而言,低灵敏度模式能够测量高达+65°C的温度。测量更高温度,即超过+65°C,意味着转换到更低灵敏度模式(所谓的第三增益模式),在此模式下,能测量更高温度,但是须以牺牲图像细节和对比度为代价,导致不可接受的图像质量损失。
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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LIN协议起源LIN是面向汽车底端分布式应用的低成本、低速率的串行通信总线,属于局部互联网。LIN由汽车行业发,用作经济的子总线系统,其属于CAN的下层网络,是SAE规范的汽车A类网络,适用于对总线性能要求不高的车身系统,如车门、车窗、灯光等智能传感器、执行器的连接和控制,LIN实现了一种具有成本效益的智能传感器和执行器的通讯方式。LIN协议在汽车领域的应用LIN联盟成立于1999年,并发布了LIN1.版本。
LIN协议起源LIN是面向汽车底端分布式应用的低成本、低速率的串行通信总线,属于局部互联网。LIN由汽车行业发,用作经济的子总线系统,其属于CAN的下层网络,是SAE规范的汽车A类网络,适用于对总线性能要求不高的车身系统,如车门、车窗、灯光等智能传感器、执行器的连接和控制,LIN实现了一种具有成本效益的智能传感器和执行器的通讯方式。LIN协议在汽车领域的应用LIN联盟成立于1999年,并发布了LIN1.版本。
(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。
测试仪表外校乐山-检测单位MOSI-主设备数据输出,从设备数据输入;MISO–主设备数据输入,从设备数据输出;SCLK–时钟信号,由主设备产生;SS–从设备使能信号,有主设备控制;SPI标准通讯接口SPI通讯接口的优点是传输数据快,能达到几兆到几十兆,并且没有系统销。SPI总线的缺点也比较明显,主要是没有的流控制,也没有应答机制确认是否接收到数据。单线SPI接口还有一种另类的SPI通讯接口方式。
测试仪表外校乐山-检测单位MOSI-主设备数据输出,从设备数据输入;MISO–主设备数据输入,从设备数据输出;SCLK–时钟信号,由主设备产生;SS–从设备使能信号,有主设备控制;SPI标准通讯接口SPI通讯接口的优点是传输数据快,能达到几兆到几十兆,并且没有系统销。SPI总线的缺点也比较明显,主要是没有的流控制,也没有应答机制确认是否接收到数据。单线SPI接口还有一种另类的SPI通讯接口方式。