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发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-18 23:24:42
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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。
当然,如果设备在208/230Vac输入下运行,则上述所有测试更容易通过。通常情况下,设备商通过备用电池或UPS(不间断电源)来实现将交流电源中断5秒的 测试。在电源内部添加足够大的储能电解电容会导致尺寸明显增大。如前所述,风险分析必须由设备商进行。是否接受低于A级的判断标准将始终取决于 终应用,以及是否会发生危害。IEC发布的条件更加严苛的第四版器械EMC标准IEC60601-1-2,近年在各国陆续正式实施。
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。
当然,如果设备在208/230Vac输入下运行,则上述所有测试更容易通过。通常情况下,设备商通过备用电池或UPS(不间断电源)来实现将交流电源中断5秒的 测试。在电源内部添加足够大的储能电解电容会导致尺寸明显增大。如前所述,风险分析必须由设备商进行。是否接受低于A级的判断标准将始终取决于 终应用,以及是否会发生危害。IEC发布的条件更加严苛的第四版器械EMC标准IEC60601-1-2,近年在各国陆续正式实施。
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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传感器按尺寸划分有:常规传感器(毫米级,可用于组织检测),微型传感器(微米级,可用于细胞检测)和纳米传感器(纳米级,可用于细胞内检测)。对传感器的性能要求有较高的灵敏度和信噪比。灵敏度高时,输入较小的信号即可产生较大的输出信号。传感器输出信号电压与噪声电压之比称为信噪比。信噪比越高,说明获得的有用的输出信号就越大,信噪比越小,信号与噪声越难分辨,严重时将出现信号被噪声淹没的现象,无法获得有用的信号,测量无效。
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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传感器按尺寸划分有:常规传感器(毫米级,可用于组织检测),微型传感器(微米级,可用于细胞检测)和纳米传感器(纳米级,可用于细胞内检测)。对传感器的性能要求有较高的灵敏度和信噪比。灵敏度高时,输入较小的信号即可产生较大的输出信号。传感器输出信号电压与噪声电压之比称为信噪比。信噪比越高,说明获得的有用的输出信号就越大,信噪比越小,信号与噪声越难分辨,严重时将出现信号被噪声淹没的现象,无法获得有用的信号,测量无效。
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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其中,该被测系统主要采用芯片LMR14050SSQDDARQ1输出5V/5A,并给后续芯片TPS65263QRHBRQ1供电,同时输出1.5V/3A,3.3V/2A以及1.8V/2A。这两个芯片都工作在2.2MHz的关频率下。另外,图中显示的传导EMI标准是CISPR25Class5。有关该系统的更多信息,请查阅应用笔记SNVA810。C5标准下的噪声特性(无滤波器)显示了增加一个DM滤波器后的EMI结果。
其中,该被测系统主要采用芯片LMR14050SSQDDARQ1输出5V/5A,并给后续芯片TPS65263QRHBRQ1供电,同时输出1.5V/3A,3.3V/2A以及1.8V/2A。这两个芯片都工作在2.2MHz的关频率下。另外,图中显示的传导EMI标准是CISPR25Class5。有关该系统的更多信息,请查阅应用笔记SNVA810。C5标准下的噪声特性(无滤波器)显示了增加一个DM滤波器后的EMI结果。
(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。
仪器计量扬州-计量公司多数人在使用示波器时都比较关注示波器本身,却忽略了探头的选择。实际上探头是介于被测信号和示波器之间的桥梁,如果信号在探头处就已经失真,那么再好的示波器也会大打折扣。正所谓“好马配好鞍,洞察靠真探”,——示波器再好也得探头经得住考验,信号不能失真。MSO6志在超低噪声,MSO6采用了全新设计的前端放大器Tek061,在较小的伏特/格设置上实现了非常好的噪声性能。配合示波器对超低噪声的理想追求,泰克科技 00电源探头,再一次展示了泰克在电源完整性测试中的优异的低噪声表现能力。
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