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发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-04 12:56:46
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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。
波形 的主流分辨率为12比特,而ZLG致远电子ZDL6000示波 分辨率为14比特,在同样的条件下,可以读到的刻度值为0.0012V。分辨率越高,采集精度越大,更容易 测量信号的值、有效值等数据,还可以根据这些数值进行高精度的运算(如:瞬时功率,能量积分等)。通道数量数字示波器一般都是4通道的,而波形 根据机型不同,支持通道数一般在8通道以上。通道越多,可同时观察的信号也就越多,可比较性就越好。
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。
波形 的主流分辨率为12比特,而ZLG致远电子ZDL6000示波 分辨率为14比特,在同样的条件下,可以读到的刻度值为0.0012V。分辨率越高,采集精度越大,更容易 测量信号的值、有效值等数据,还可以根据这些数值进行高精度的运算(如:瞬时功率,能量积分等)。通道数量数字示波器一般都是4通道的,而波形 根据机型不同,支持通道数一般在8通道以上。通道越多,可同时观察的信号也就越多,可比较性就越好。
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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但是由于这种探头的带宽只能到6MHz左右,所以随着关电源频率的提升,这种探头便不再适合使用。目前常用的电源测量探头是10:1无源探头、100:1无源探头、高压差分探头。探头的选择上首先要考虑电压范围,被测电压不要超出探头允许的范围。比如说一般的10:1的无源探头,其低频耐压值是300VRMS,且随着频率的升高而降低。如所示。使用之前要测量信号的电压范围在此范围内。否者将无法进行正确的测量。10:1无源探头输入额定电压曲线除此之外,还需要考虑探头衰减比对底噪的放大,从而判断信号的真实有效部分。
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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但是由于这种探头的带宽只能到6MHz左右,所以随着关电源频率的提升,这种探头便不再适合使用。目前常用的电源测量探头是10:1无源探头、100:1无源探头、高压差分探头。探头的选择上首先要考虑电压范围,被测电压不要超出探头允许的范围。比如说一般的10:1的无源探头,其低频耐压值是300VRMS,且随着频率的升高而降低。如所示。使用之前要测量信号的电压范围在此范围内。否者将无法进行正确的测量。10:1无源探头输入额定电压曲线除此之外,还需要考虑探头衰减比对底噪的放大,从而判断信号的真实有效部分。
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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当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,即电路中有谐波产生。谐波频率是基波频率的整倍数,根据法国数学家傅立叶(M.Fourier)分析原理证明,任何重复的波形都可以为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率,幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次性,第7次编号的为奇次谐波,而8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为l00Hz,3次谐波则是150Hz。
当电流流经负载时,与所加的电压不呈线性关系,就形成非正弦电流,即电路中有谐波产生。谐波频率是基波频率的整倍数,根据法国数学家傅立叶(M.Fourier)分析原理证明,任何重复的波形都可以为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波,每个谐波都具有不同的频率,幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次性,第7次编号的为奇次谐波,而8等为偶次谐波,如基波为50Hz时,2次谐波为l00Hz,3次谐波则是150Hz。
(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。
仪器外校莆田-检测公司目前许多智能差压变送器的精度可以达到0.075级,但由于种种原因,在实际运行中其测量误差常常较大,有时甚至达到15%~25%,在进行经济核算时,这一问题显得尤为突出。找出测量误差产生的原因并尽量克服,具有重要的实际意义。笔者根据多年的工作经验,总结了差压流量计误差产生的一些常见原因及消除误差的方法。差压式流量计的组成与工作原理差压式流量计由标准节流装置(如标准孔板)、引压管路和差压变送器组成,如所示。
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