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工程类实验室云浮-外校单位
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-18 14:16:56
工程类实验室云浮-外校单位工程类实验室云浮-外校单位
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。
与微测辐射热计设计相关的重要参数包括低的热导、高的红外吸收率、合适的热敏材料等;读出电路的传统功能是实现信号的转换读出,近年来也逐渐加入了信号补偿的功能;真空封装技术包括了金属管壳封装、陶瓷管壳封装、晶圆级封装和像元级封装。概述红外焦平面探测器是热成像系统的核心部件,是探测、识别和分析物体红外信息的关键,在事、工业、交通、安防监控、气象、医学等各行业具有广泛的应用。红外焦平面探测器可分为制冷型红外焦平面探测器和非制冷红外焦平面探测器,制冷型红外焦平面探测器的优势在于灵敏度高,能够分辨更细微的温度差别,探测距离较远,主要应用于 事装备;非制冷红外焦平面探测器无需制冷装置,能够工作在室温状态下,具有体积小、质量轻、功耗小、寿命长、成本低、启动快等优点。
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。
与微测辐射热计设计相关的重要参数包括低的热导、高的红外吸收率、合适的热敏材料等;读出电路的传统功能是实现信号的转换读出,近年来也逐渐加入了信号补偿的功能;真空封装技术包括了金属管壳封装、陶瓷管壳封装、晶圆级封装和像元级封装。概述红外焦平面探测器是热成像系统的核心部件,是探测、识别和分析物体红外信息的关键,在事、工业、交通、安防监控、气象、医学等各行业具有广泛的应用。红外焦平面探测器可分为制冷型红外焦平面探测器和非制冷红外焦平面探测器,制冷型红外焦平面探测器的优势在于灵敏度高,能够分辨更细微的温度差别,探测距离较远,主要应用于 事装备;非制冷红外焦平面探测器无需制冷装置,能够工作在室温状态下,具有体积小、质量轻、功耗小、寿命长、成本低、启动快等优点。
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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两点之前 近刻度的舍入误差就是量化噪声的物理表现形式。所有ADC都会对连接至其输入端的电压执行这种操作。它们会进行信号检测并将实际电压近似为有限数量的步长。ADC中所用到的步长数量决定分辨率的大小。高精度Δ-ΣADC的噪声成形特性通常会限度地降低热噪声和闪烁噪声。对于16位或16位以下的器件而言,热噪声远远小于因信号近似而产生的误差。在此类ADC中,大家会发现在低数据速率下数字代码几乎没有发生变化。
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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两点之前 近刻度的舍入误差就是量化噪声的物理表现形式。所有ADC都会对连接至其输入端的电压执行这种操作。它们会进行信号检测并将实际电压近似为有限数量的步长。ADC中所用到的步长数量决定分辨率的大小。高精度Δ-ΣADC的噪声成形特性通常会限度地降低热噪声和闪烁噪声。对于16位或16位以下的器件而言,热噪声远远小于因信号近似而产生的误差。在此类ADC中,大家会发现在低数据速率下数字代码几乎没有发生变化。
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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一旦测出Vtop和Vbase,示波器就可以对电压和时间以及其他参数进行自动测量。常见的参数有,峰峰值、幅值、上升时间、下降时间、脉宽等。对于周期性的波形信号来说,自动测量相对于光标测量来说,统计的数据量多,测量结果为统计数据的平均值,相对来说更加准确。但是如果信号噪声很大,自动测量则有可能将噪声也统计进去,所得结果也会有较大误差。自动测量项目一般为常规项目,当有特殊需求时,自动测量便无能为力了,比如测量下图抖动波形。
一旦测出Vtop和Vbase,示波器就可以对电压和时间以及其他参数进行自动测量。常见的参数有,峰峰值、幅值、上升时间、下降时间、脉宽等。对于周期性的波形信号来说,自动测量相对于光标测量来说,统计的数据量多,测量结果为统计数据的平均值,相对来说更加准确。但是如果信号噪声很大,自动测量则有可能将噪声也统计进去,所得结果也会有较大误差。自动测量项目一般为常规项目,当有特殊需求时,自动测量便无能为力了,比如测量下图抖动波形。
(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。
工程类实验室云浮-外校单位缓冲滤波电路具体-3dB频率响应计算如式1ADC芯片内部PGA采用仪表放大器结构大幅度衰减共模工频干扰,且内置数字器,对输入信号进行数字滤波,其中数字滤波算法频率响应如所示,数字滤波算法的陷波点在10Hz、20Hz、40Hz、80Hz频率的整数倍处响应,所以选择10Hz频率的输出,可以一定程度的衰减50Hz工频扰动。数字滤波器频率响应结合电气隔离方案从源头处防止50Hz工频从电源处传导进入系统影响敏感信号采集端。
工程类实验室云浮-外校单位缓冲滤波电路具体-3dB频率响应计算如式1ADC芯片内部PGA采用仪表放大器结构大幅度衰减共模工频干扰,且内置数字器,对输入信号进行数字滤波,其中数字滤波算法频率响应如所示,数字滤波算法的陷波点在10Hz、20Hz、40Hz、80Hz频率的整数倍处响应,所以选择10Hz频率的输出,可以一定程度的衰减50Hz工频扰动。数字滤波器频率响应结合电气隔离方案从源头处防止50Hz工频从电源处传导进入系统影响敏感信号采集端。