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测试仪表外校无锡-校准机构
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-10 03:07:31
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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。
方波振荡电路采用模拟分立元件或单片压控函数发生器以及FPGA都可以产生方波,但是采用模拟器件由于元件分散性太大,参数也与外接部件有关,外接电阻电容对参数影响太大,影响系统的稳定性,故本系统用FPGA产生方波。FPGA系统板上有晶振,可以产生高精度高稳定度的基准频率。利用镇相环可以输出频率稳定的信号源,如果对输出信号再进行分频就可以得到步进频率较细的频率源。分频的方法可以使用锁相环来实现。操作方便,输出信号稳定性好,可以产生频率为晶振的约数的任意频率。
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。
方波振荡电路采用模拟分立元件或单片压控函数发生器以及FPGA都可以产生方波,但是采用模拟器件由于元件分散性太大,参数也与外接部件有关,外接电阻电容对参数影响太大,影响系统的稳定性,故本系统用FPGA产生方波。FPGA系统板上有晶振,可以产生高精度高稳定度的基准频率。利用镇相环可以输出频率稳定的信号源,如果对输出信号再进行分频就可以得到步进频率较细的频率源。分频的方法可以使用锁相环来实现。操作方便,输出信号稳定性好,可以产生频率为晶振的约数的任意频率。
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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按DG1Z存储与调用界面中的菜单键文件类型选择“任意波文件”,然后将DG1Z的浏览器菜单设置为“目录”,使用DG1Z的旋钮将焦点光标至示波器的型号标识符DS114Z上,此时在“文件/文件夹显示区”会显示示波器所有通道及各通道的关状态。再将DG1Z中的浏览器菜单设置为“文件”,将光标到所需要读取的通道上,然后按读取键。此时,示波器会自动进入停止状态,DG1Z自动读取任意波数据(即示波器采集到的波形数据),并在读取完后将其保存至DG1Z当前通道的内部易失存储器中且自动切换至任意波(Ar模式。
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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按DG1Z存储与调用界面中的菜单键文件类型选择“任意波文件”,然后将DG1Z的浏览器菜单设置为“目录”,使用DG1Z的旋钮将焦点光标至示波器的型号标识符DS114Z上,此时在“文件/文件夹显示区”会显示示波器所有通道及各通道的关状态。再将DG1Z中的浏览器菜单设置为“文件”,将光标到所需要读取的通道上,然后按读取键。此时,示波器会自动进入停止状态,DG1Z自动读取任意波数据(即示波器采集到的波形数据),并在读取完后将其保存至DG1Z当前通道的内部易失存储器中且自动切换至任意波(Ar模式。
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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瑞利散射是光纤材料本身固有的性质,由于光纤内部含有的杂质、纤核添加物等产生漫反射,其中部分向后散射形成瑞利背向散射,光纤整个长度上都呈现这种现象。而菲涅尔反射它只是发生在光纤接触到空气时或发生在诸如机械的连接接缝处。光纤损耗的测量所依据的主要是瑞利散射原理;光纤断点的测量所依据的主要原理是菲涅尔反射。瑞利散射损耗可用下式进行近似计算:式中,λ以um为单位,B是与石英和掺杂材料有关的常数。
瑞利散射是光纤材料本身固有的性质,由于光纤内部含有的杂质、纤核添加物等产生漫反射,其中部分向后散射形成瑞利背向散射,光纤整个长度上都呈现这种现象。而菲涅尔反射它只是发生在光纤接触到空气时或发生在诸如机械的连接接缝处。光纤损耗的测量所依据的主要是瑞利散射原理;光纤断点的测量所依据的主要原理是菲涅尔反射。瑞利散射损耗可用下式进行近似计算:式中,λ以um为单位,B是与石英和掺杂材料有关的常数。
(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。
测试仪表外校无锡-校准机构工业上常用的温度检测仪表分为两大类:非接触式测温仪表(如:辐射式、红外线)。接触式测温仪表(如:膨胀式、压力式、热电偶、热电阻)。本文将对实际工作中温度仪表出现的故障进行分析并说明法,详情请看下文。热电阻测温计工业热电阻的常见故障是工业热电阻断路和短路。一般断路更常见,这是因为热电阻丝较细所致。断路和短路是很容易判断的,可用万用表的“×1Ω”档,如测得的阻值小于R0,则可能有短路的地方;若万用表指示为无穷大,则可判定电阻体已断路。
测试仪表外校无锡-校准机构工业上常用的温度检测仪表分为两大类:非接触式测温仪表(如:辐射式、红外线)。接触式测温仪表(如:膨胀式、压力式、热电偶、热电阻)。本文将对实际工作中温度仪表出现的故障进行分析并说明法,详情请看下文。热电阻测温计工业热电阻的常见故障是工业热电阻断路和短路。一般断路更常见,这是因为热电阻丝较细所致。断路和短路是很容易判断的,可用万用表的“×1Ω”档,如测得的阻值小于R0,则可能有短路的地方;若万用表指示为无穷大,则可判定电阻体已断路。