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测试设备校正常德-CNAS认证机构
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-04 14:50:35
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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。
未来的发展趋势将会是电子车牌识别逐步替代传统车牌的识别方式。图1汽车电子标识电子车牌的核心就是基于RFID技术的电子标签,而RFID电子标签又分为有源和无源的两类,两种标签的优缺点如表1所示。表1电子标签对比考虑到电子车牌的使用寿命和使用场景,无源电子标签具有寿命长、体积小易、成本低廉的特点,更适合车辆使用。在通信距离的选择上,超高频UHF86MHz~96MHz的无源RFID电子标签具有通信距离长,传输速率快的优点,其用作电子车牌的识别是一个非常不错的选择。
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。
未来的发展趋势将会是电子车牌识别逐步替代传统车牌的识别方式。图1汽车电子标识电子车牌的核心就是基于RFID技术的电子标签,而RFID电子标签又分为有源和无源的两类,两种标签的优缺点如表1所示。表1电子标签对比考虑到电子车牌的使用寿命和使用场景,无源电子标签具有寿命长、体积小易、成本低廉的特点,更适合车辆使用。在通信距离的选择上,超高频UHF86MHz~96MHz的无源RFID电子标签具有通信距离长,传输速率快的优点,其用作电子车牌的识别是一个非常不错的选择。
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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目前常用的各种离子化方法(EICP、ESMALDI等)在实验中(严格来说仅在一定浓度范围内——术语是动态范围,dynamicrange)都至少满足样品量与产生离子量的正相关,一般情况下也可以进一步近似成线性相关。传输离子时,简单来说可以认为传输效率与被传输离子的量无关;(严格地说,被传输的离子太多时,相同电荷的互相排斥会造成离子束的“体积”变大,导致传输效率下降。这种影响在空间有限的离子阱中表现得更加明显,因此在离子阱质谱中一个重要的技术就是适当控制进入仪器的离子数量,使其既不太少也不太多。
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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目前常用的各种离子化方法(EICP、ESMALDI等)在实验中(严格来说仅在一定浓度范围内——术语是动态范围,dynamicrange)都至少满足样品量与产生离子量的正相关,一般情况下也可以进一步近似成线性相关。传输离子时,简单来说可以认为传输效率与被传输离子的量无关;(严格地说,被传输的离子太多时,相同电荷的互相排斥会造成离子束的“体积”变大,导致传输效率下降。这种影响在空间有限的离子阱中表现得更加明显,因此在离子阱质谱中一个重要的技术就是适当控制进入仪器的离子数量,使其既不太少也不太多。
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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50Hz工频电磁场干扰是硬件发中难以避免的问题,特别是敏感测量电路中,工频电磁场会使测量信号淹没在工频波形里,严重影响测量稳定度,故消除工频电磁场干扰是敏感测量电路设计中不可逃避的挑战。PT100是当前应用 为广泛的测温方案,各位工程师在应用此方案时是否会遇到这样的问题:为什么PT100测温电路会存在周期性小波动?该如何解决?其实出现这样的现象主要可能是存在如下几个原因:50Hz工频电磁场的影响;周围电机或者继电器等关动作造成的群脉冲干扰;传导进去系统的工频共模干扰。
50Hz工频电磁场干扰是硬件发中难以避免的问题,特别是敏感测量电路中,工频电磁场会使测量信号淹没在工频波形里,严重影响测量稳定度,故消除工频电磁场干扰是敏感测量电路设计中不可逃避的挑战。PT100是当前应用 为广泛的测温方案,各位工程师在应用此方案时是否会遇到这样的问题:为什么PT100测温电路会存在周期性小波动?该如何解决?其实出现这样的现象主要可能是存在如下几个原因:50Hz工频电磁场的影响;周围电机或者继电器等关动作造成的群脉冲干扰;传导进去系统的工频共模干扰。
(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。
测试设备校正常德-CNAS认证机构一台流量计出厂校验其误差优于±0.5%,但是新的仪表到现场表后误差可能增至±5%~±10%并不罕见。造成这种情况的原因多种多样,如选型不合理,量程不合适,上下游直管段长度不足,不正确,流体物性偏离设计状态太大,工况条件超过允许值,脉动流影响,振动等环境条件太严酷等,还可以举出很多。因此流量测量是一个系统问题,包括检测装置、显示装置、前后直管段、辅助设备。而应用技术的研究,还包括测量对象本身,仅仅流量计本体性能好并不能保证获得要求的测量效果。
测试设备校正常德-CNAS认证机构一台流量计出厂校验其误差优于±0.5%,但是新的仪表到现场表后误差可能增至±5%~±10%并不罕见。造成这种情况的原因多种多样,如选型不合理,量程不合适,上下游直管段长度不足,不正确,流体物性偏离设计状态太大,工况条件超过允许值,脉动流影响,振动等环境条件太严酷等,还可以举出很多。因此流量测量是一个系统问题,包括检测装置、显示装置、前后直管段、辅助设备。而应用技术的研究,还包括测量对象本身,仅仅流量计本体性能好并不能保证获得要求的测量效果。