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测试仪表校正安康-认证单位
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-01 14:56:36
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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。
如果采用传统的单机测试方式,就存在各种工况转换的衔接过程,难以进行与测试,这样的衔接过程往往是系统容易产生故障的环节。正因如此,就需要一个软硬件结合的电源自动化测试系统来完成对航天电源系统性能的测试。传统的电源测试系统由于通用性低,价格昂贵且难于操作维护,已经不能满足日益发展的航天电源系统的测试需求,需要有一套可以同时具有高灵活度、高度、高性价比、高可操作性等特点于一身的电源测试系统来适应行业的发展,这样的系统是测试航天电源比较理想的选择方案,在航天电源测试评估领域也有广泛的应用前景。
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。
如果采用传统的单机测试方式,就存在各种工况转换的衔接过程,难以进行与测试,这样的衔接过程往往是系统容易产生故障的环节。正因如此,就需要一个软硬件结合的电源自动化测试系统来完成对航天电源系统性能的测试。传统的电源测试系统由于通用性低,价格昂贵且难于操作维护,已经不能满足日益发展的航天电源系统的测试需求,需要有一套可以同时具有高灵活度、高度、高性价比、高可操作性等特点于一身的电源测试系统来适应行业的发展,这样的系统是测试航天电源比较理想的选择方案,在航天电源测试评估领域也有广泛的应用前景。
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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MSOP-8封装线性稳压器的温度上升使得结温高于125℃的标准集成电路(IC)结温,而根据45°C/WR?JA,LMZM2361的结温为9°C。即使将R?JA乘以系数5,得到的Tj值仍然低于该结温。从这个例子可以看出,很明显从热能角度来看,线性稳压器并非可行的方案。采用关方案进行权衡(即使是采用LMZM2361等模块)意味着必须要考虑输出 时的输出纹波峰峰值约为3mV。
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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MSOP-8封装线性稳压器的温度上升使得结温高于125℃的标准集成电路(IC)结温,而根据45°C/WR?JA,LMZM2361的结温为9°C。即使将R?JA乘以系数5,得到的Tj值仍然低于该结温。从这个例子可以看出,很明显从热能角度来看,线性稳压器并非可行的方案。采用关方案进行权衡(即使是采用LMZM2361等模块)意味着必须要考虑输出 时的输出纹波峰峰值约为3mV。
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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ISO17025明确要求校准结果要报告测量(校准)不确定度,校准实验室或测试实验室所有校准测量时,应该拥有并使用固定的程序来评估测量不确定度。 实验室认可委员会CNAS-CL07:2011《测量不确定度的要求》,要求切实执行ISO17025,在校准结果中逐点正确报告校准不确定度。报告不确定度就是要说明在各项校准工作中,实验室的校准能力是否达到要求,保证校准质量。福禄克55XX A,5522A等多产品校准器,在国内已有近两千台,服务于各级计量校准实验室以及研究机构。
ISO17025明确要求校准结果要报告测量(校准)不确定度,校准实验室或测试实验室所有校准测量时,应该拥有并使用固定的程序来评估测量不确定度。 实验室认可委员会CNAS-CL07:2011《测量不确定度的要求》,要求切实执行ISO17025,在校准结果中逐点正确报告校准不确定度。报告不确定度就是要说明在各项校准工作中,实验室的校准能力是否达到要求,保证校准质量。福禄克55XX A,5522A等多产品校准器,在国内已有近两千台,服务于各级计量校准实验室以及研究机构。
(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。
测试仪表校正安康-认证单位在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。频率响应特性五金传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械?系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差。
测试仪表校正安康-认证单位在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。频率响应特性五金传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械?系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差。