宣城儀器校驗CNAS認證機構

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世通儀器關于高溫微壓力傳感器校準實的研究

在航天領域，常常需要在惡劣環境下實時測量環境的各種相關參量，其中就包括微小壓力測量。由于測試工作處于高溫、高熱流、強電磁干擾、劇烈振動等惡劣的條件下，并且待測壓力微小，此外還要求小型化、低功耗，故而傳統的硅微壓力傳感器已難以滿足測試需求。

使用智能測量儀的過程也很簡單，只需要用智能手機拍攝照片，用智能測量儀測量，一切就會自動生成可視化的結果。智能測量儀能夠測試房間或物體的空間數據，通過內置的激光傳感器和滾輪傳感器，將數據上傳到應用內拍攝的照片上。而這樣就可以讓我們到心中有數，無論是沙發、茶幾、各種裝飾品和綠植等等，任何一個的房間數據，都可以融入到環境中。有了這種智能測量和設計工具，我們就可以將自己想象中的各種設計和圖像變成現實，讓自己擁有一個自己期望的家。
相比之下光纖壓力傳感器有著無可比擬的優勢:測量精度高、抗電磁干擾能力良好、絕緣性能好、性能穩定等，因此光纖壓力傳感器*接近測試需求。F-P光纖壓力傳感器更是以極高的測量靈敏度和精度、成熟的微壓測量技術成為*，且只需在探頭結構上輔以耐高溫技術手段，使其能夠適應高溫環境，即能*終滿足測試的要求。

高溫微壓力傳感器基于F-P干涉敏感原理，使用耐高溫材料外殼和支撐架，部件連接采用固體焊接等耐高溫工藝，實現了在無引壓管情況下對800℃高溫介質微小壓力的直接測量，并且通過對性敏感組件等易損件采取專門的限位、加固措施，提高了抗沖擊、振動能力。
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傳統的微功率電源模塊采用自激推挽拓撲的電路，效率、容性負載、啟動能力等各項性能之間的相互制約，如表1所示：啟動能力與容性負載能力相互加強作用，而與電源轉換效率是相互制約的，啟動能力強則電源轉換效率低。難以均衡、難以采用常規技術突破，導致成本高、性價比低；同時該拓撲結構電路是無異常工況保護功能，在電路出現異常工作狀態時，會導致電源模塊損壞，甚至導致災難性的后果，而且行業內的微功率電源模塊有如下三道難題：表1各性能相互制約表難題一：輸出短路保護與輸出特性市面上支持短路保護的電源主要采用兩種方案，但均存在較大的缺陷：行業內比較常用的方法是利用變壓器繞組分離的技術實現長期輸出短路保護功能，但采用這種方式帶來的后果是大大減低了產品的轉換效率、紋波噪聲較大并且提高了成本；采用自主磁芯專利技術實現可持續短路保護，但為避免短路時，后端重載會導致模塊損壞，因此輸出容性負載能力差。
為了在地面實驗室模擬傳感器的實際測量環境，我們設計了一種適用于高溫微壓力傳感器的儀器校準實驗系統，通過高低溫真空試驗裝置和人機軟件的結合，為儀器校準了一個穩定可靠、安全便捷的實驗。

1、傳感器測量原理

(1) 微壓力測量原理

高溫微壓力傳感器采用的是F-P干涉敏感原理，根據Fabry-Perot共振效應，F-P共振腔反射光的波長變化與兩反射面之間的距離呈函數關系。如圖1所示，為傳感器原理示意圖，感壓反射面及其支撐膜片和靜止反射面就構成了一個完整的F-P共振式壓力敏感結構。根據薄膜性形變原理，壓力敏感膜片在外界壓力的作用下發生形變，從而改變F-P腔腔長，引起干涉譜變化，通過測量干涉光譜，即可得到作用在壓力敏感膜上的壓力變化，從而達到測量壓力的目的。該結構的特點是靈敏度極高，可感受兩個鏡面之間納米級的位移變化，可滿足500 Pa微小壓力的測量需要。

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也因為理想的元器件與現實情況的差異，導致我們在測量時就得特別注意，也必須特別考慮測量方法和選擇測試條件。再來是電感器的頻率響應特性。個是關于普通電感，由于來自線纜電阻和寄生電容的影響，也會使得實際的阻抗值和理想值間有所偏差，特別是在高頻的時候。另外，高磁芯損耗的電感則是由于寄生電容和磁芯損耗的影響，同樣會產生與理論值間的偏差。 是關于電容器頻率響應的特性，是因為等效串聯電阻的影響，使得實際測量結果與理論值有所偏差。

(2) 傳感器的儀器校準原理

在傳感器探頭確定的情況下，參數k1,k的值可以通過公式直接計算求得，而溫度敏感系數k2以及補償修正常數C則需要通過校準實驗才能確定。

將被校傳感器與壓力、溫度標準具置于同一載荷環境，通過標準具得到壓力、溫度的標準量，通過解調模塊得到傳感器的輸出值。將標準輸人量與被校傳感器的輸出值繪制成傳感器的校準曲線，再根據校準數據采用*小二乘法確定傳感器的工作直線，用工作直線反映傳感器的輸人和輸出之間的關系，從而確定k2及C的取值。通過校準曲線與工作直線的比較，可以計算得到被校傳感器的靜態基本性能指標。

宣城儀器校驗CNAS認證機構20世紀80年始，非制冷紅外焦平面陣列探測器在美國方支持下發展起來的，在1992年全部研發完成后才對外公布。初期技術路線包括德州儀器研制的BST熱釋電探測器和霍尼韋爾研制的氧化釩（VOx）微測輻射熱計探測器。后來由于熱釋電技術本身的一些局限性，微測輻射熱計探測器逐漸勝出。2009年，L-3公司 終宣布停止繼續生產熱釋電探測器。之后，法國的CEA/LETI以及德州儀器公司又分別研制了非晶硅（a-Si）微測輻射熱計探測器。