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发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-02 11:56:45
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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。
因为探测器口的位置及挡板的设置是固定的,而不同的反射分布直接表现为信号起伏。在普通的测量系统中,不同的正向发散角的LE同一LED不同的放置方向、同一方向不同位置等差异,即使光通量是一致,表现出来的测量值也表现出极大的差异性。根据客户的验证结果,普通LED测量系统LED的放置方向对光通量测量结果的影响往往超过50%(这一点尤其在国产设备上表现特别明显)。在测量不同LED不同发光角度时,由于在积分球内表面的分布差异使得直接反射的分布对探测器的影响也不同,从而直接影响到两者测量的准确性的差异。
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。
因为探测器口的位置及挡板的设置是固定的,而不同的反射分布直接表现为信号起伏。在普通的测量系统中,不同的正向发散角的LE同一LED不同的放置方向、同一方向不同位置等差异,即使光通量是一致,表现出来的测量值也表现出极大的差异性。根据客户的验证结果,普通LED测量系统LED的放置方向对光通量测量结果的影响往往超过50%(这一点尤其在国产设备上表现特别明显)。在测量不同LED不同发光角度时,由于在积分球内表面的分布差异使得直接反射的分布对探测器的影响也不同,从而直接影响到两者测量的准确性的差异。
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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当基准杯内充满后会溢出流向溢流室。溢流室连接汽包的下降管,溢流室的凝结水就会进入下降管内流出,不会使得溢流室内满水。在蒸汽形成凝结水时,温度不会相差较大,使得基准杯到溢流室的温度保持一致,也就和汽包的温度能够达到一致。倒T字形连通器,其水平部分一端接入汽包,另一端接入变送器的正压侧。毋庸置疑,它的主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的正压侧,与负压侧的压力比较由电流信号换算成汽包中的水位。
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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当基准杯内充满后会溢出流向溢流室。溢流室连接汽包的下降管,溢流室的凝结水就会进入下降管内流出,不会使得溢流室内满水。在蒸汽形成凝结水时,温度不会相差较大,使得基准杯到溢流室的温度保持一致,也就和汽包的温度能够达到一致。倒T字形连通器,其水平部分一端接入汽包,另一端接入变送器的正压侧。毋庸置疑,它的主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的正压侧,与负压侧的压力比较由电流信号换算成汽包中的水位。
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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发动机所吸进空气流量的值与值之比max/min在自然进气系统中为40~50,在带增压的系统的中为60~70,在此范围内的,空气流量传感器应能保持±2~3[%]的测量精度,电子控制燃油装置上所用的空气流量传感器在很宽的测定范围上不仅应能保持测量精度,而且测量响应性也要,可测量脉动的空气流,输出信号的应简单。根据空气流量传感器特征的不同,将燃油控制系统按进气量的计量方式分为直接测量进气量的L型控制与间接计量进气量的D型控制(根据进气歧管负压与发动机的转速间接计量进气量。
发动机所吸进空气流量的值与值之比max/min在自然进气系统中为40~50,在带增压的系统的中为60~70,在此范围内的,空气流量传感器应能保持±2~3[%]的测量精度,电子控制燃油装置上所用的空气流量传感器在很宽的测定范围上不仅应能保持测量精度,而且测量响应性也要,可测量脉动的空气流,输出信号的应简单。根据空气流量传感器特征的不同,将燃油控制系统按进气量的计量方式分为直接测量进气量的L型控制与间接计量进气量的D型控制(根据进气歧管负压与发动机的转速间接计量进气量。
(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。
测试设备校正驻马店-认证公司微分结构函数中,波峰与波谷的拐点就是两种结构的分界处,便于识别器件内部的各层结构。在结构函数的末端,其值趋向于一条垂直的渐近线,此时代表热流传导到了空气层,由于空气的体积无穷大,因此热容也就无穷大。从原点到这条渐近线之间的x值就是结区到空气环境的热阻,也就是稳态情况下的热阻。利用结构函数识别器件封装内部的“缺陷”:对比上面两个器件的剖面结构,固晶层可见明显差异。如下图,左边为正常产品,右边为固晶层有缺陷的产品。
测试设备校正驻马店-认证公司微分结构函数中,波峰与波谷的拐点就是两种结构的分界处,便于识别器件内部的各层结构。在结构函数的末端,其值趋向于一条垂直的渐近线,此时代表热流传导到了空气层,由于空气的体积无穷大,因此热容也就无穷大。从原点到这条渐近线之间的x值就是结区到空气环境的热阻,也就是稳态情况下的热阻。利用结构函数识别器件封装内部的“缺陷”:对比上面两个器件的剖面结构,固晶层可见明显差异。如下图,左边为正常产品,右边为固晶层有缺陷的产品。