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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。

再簡單一點，就是考慮更好的散熱吧。功率管發熱功率管的功耗分成兩部分，關損耗和導通損耗。要注意，大多數場合特別是LED市電驅動應用，關損害要遠大于導通損耗。關損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅動能力和工作頻率有關，所以要解決功率管的發熱可以從以下幾個方面解決：不能片面根據導通電阻大小來選擇MOS功率管，因為內阻越小，cgs和cgd電容越大。如1N60的cgs為250pF左右，2N60的cgs為350pF左右，5N60的cgs為1200pF左右，差別太大了，選擇功率管時，夠用就可以了。
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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現如今，的交管部門已經對基于紅外熱成像的交通傳感器有所了解，也對利用傳感器對路口的行人檢測頗感興趣?；诩t外熱成像技術的交通傳感器熱成像傳感器即利用道路上行人、非機動車產生的不同溫度信號呈現出熱圖像，從而實現存在檢測功能。熱成像技術的優勢在于不需用借助道路上的任何光源即可正常工作，并且不會因太陽直射而無法成像。因此無論明暗，熱成像技術的傳感器都可全天候24小時不間斷的行人與非機動車檢測。當行人或非機動車進入該區域后，與熱像傳感器連接的智能軟件將會觸發檢測并將信號傳輸至交通信號控制機。
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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HIOKI的PW61功率分析儀是以將這些要求通過1臺儀器實現所設計出來的。DC端和PWM端可同時測量 多6ch的電壓電流輸入，并擁有2MHz的測量帶寬，通過5MHz、18bit的A/D轉換器以高速高分辨率進行采樣。而且還有扭矩和轉速信號輸入。這些都可以以 1ms的速度完全同步時序測量，實時計算損耗和效率。電流輸入具備有 適于高精度電流傳感器的輸入和傳感器供電能力，因為要接受高精度扭矩傳感器的信號因此扭矩信號以頻率接收。

(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。

儀器校驗泉州-CNAS認證機構不僅需要捕捉信號幅值，而且還要捕捉信號如何隨時間而變化。傅立葉變換是將時域函數變換成頻域頻譜的主要技術。該變換可以為從某個時域波形中采樣的信號給出某個時間點的頻譜快照。它使得瞬時頻譜可以測量，從而可以測量某個信號在任何時刻的頻率分量。據此，可以觀察頻譜隨時間而發生的變化，了解什么時候存在以及什么時候不存在干擾，時域事件和頻域事件之間是如何關聯的。在離散傅立葉(DFT)變換中，一定數量時域信號樣點被轉換成一定數量的頻率樣點，每一個頻率樣點都由時域樣點通過算法函數計算得出。