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发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-07 21:36:49
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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。
从事测试测量系统集成的朋友都不少遇到过噪声干扰的问题,强电弱电混合系统往往存在各种杂讯,在强干扰环境下保证测量仪器的精度并非易事。本文将介绍一个噪声干扰排除的简单实例,来与大家分享一些经验,欢迎留言探讨。问题背景客户使用我们的功率分析仪(PA)搭建伺服电机测试,系统分为驱动器柜、电机、测控柜3个分离的机柜。PA于测控柜内,驱动柜驱动器输出通过电缆连接到电机,电机转轴上扭矩传感器,传感器所有连接线引到测控柜,由柜内电源供电,传感器输出信号接入PA电机测量单元扭矩BNC接口。
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。
从事测试测量系统集成的朋友都不少遇到过噪声干扰的问题,强电弱电混合系统往往存在各种杂讯,在强干扰环境下保证测量仪器的精度并非易事。本文将介绍一个噪声干扰排除的简单实例,来与大家分享一些经验,欢迎留言探讨。问题背景客户使用我们的功率分析仪(PA)搭建伺服电机测试,系统分为驱动器柜、电机、测控柜3个分离的机柜。PA于测控柜内,驱动柜驱动器输出通过电缆连接到电机,电机转轴上扭矩传感器,传感器所有连接线引到测控柜,由柜内电源供电,传感器输出信号接入PA电机测量单元扭矩BNC接口。
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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同时,还须注意传感器的方法,支撑结构的设置,如何克服横向力等问题。作为一次仪表的传感器通常由敏感元件与转换元件组成。转换元件就是精密的电桥。测力秤重用电阻应变式传感器主要由性体、应变片、粘帖胶及各种补偿电阻构成。他的稳定性也必然是由这些元件的内、外因的综合作用所决定。本文就此问题进行探讨,谈些粗浅看法,与同行商榷。首先是性元件。性元件一般是由 合金钢材及有色金属铝、铍青铜等成型,影响性体稳定性,主要是它经各种后的金相组织及残余应力。
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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同时,还须注意传感器的方法,支撑结构的设置,如何克服横向力等问题。作为一次仪表的传感器通常由敏感元件与转换元件组成。转换元件就是精密的电桥。测力秤重用电阻应变式传感器主要由性体、应变片、粘帖胶及各种补偿电阻构成。他的稳定性也必然是由这些元件的内、外因的综合作用所决定。本文就此问题进行探讨,谈些粗浅看法,与同行商榷。首先是性元件。性元件一般是由 合金钢材及有色金属铝、铍青铜等成型,影响性体稳定性,主要是它经各种后的金相组织及残余应力。
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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盐雾试验盐雾测试分为二大类,一类为天然环境暴露试验,另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。与天然环境相比,人工盐雾环境中的氯化物浓度,可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍,腐蚀速度大大提高,对产品进行盐雾试验,得出结果的时间也大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验,待其腐蚀可能要1年,而在人工模拟盐雾环境条件下试验,只要24小时,即可得到相似的结果。人工模拟盐雾试验包括中性盐雾试验、盐雾试验、铜盐加速盐雾试验、交变盐雾试验。
盐雾试验盐雾测试分为二大类,一类为天然环境暴露试验,另一类为人工加速模拟盐雾环境试验。与天然环境相比,人工盐雾环境中的氯化物浓度,可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍,腐蚀速度大大提高,对产品进行盐雾试验,得出结果的时间也大大缩短。如在天然暴露环境下对某产品样品进行试验,待其腐蚀可能要1年,而在人工模拟盐雾环境条件下试验,只要24小时,即可得到相似的结果。人工模拟盐雾试验包括中性盐雾试验、盐雾试验、铜盐加速盐雾试验、交变盐雾试验。
(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。
仪器外校河源-认证中心LMH6703频响使用差分放大器是将高频模拟信号与ADC的输入相连的方法。需要选择的个器件就是差分输出运算放大器。选择这类器件时,主要有两个考虑因素:增益带宽积和从外部电压设置运算放大器的共模输出电压的能力。这是因为驱动ADC输入的信号放大器将共模输出电压(VCMO)设置在的ADC范围内是很重要的。如果不能满足这些条件,ADC的性能会随着放大器的VCMO和ADC的输入共模电压间不一致程度的增加而大幅降低。
仪器外校河源-认证中心LMH6703频响使用差分放大器是将高频模拟信号与ADC的输入相连的方法。需要选择的个器件就是差分输出运算放大器。选择这类器件时,主要有两个考虑因素:增益带宽积和从外部电压设置运算放大器的共模输出电压的能力。这是因为驱动ADC输入的信号放大器将共模输出电压(VCMO)设置在的ADC范围内是很重要的。如果不能满足这些条件,ADC的性能会随着放大器的VCMO和ADC的输入共模电压间不一致程度的增加而大幅降低。