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轻工实验室东莞-计量单位
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-19 21:04:16
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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。
摄氧量(VO2max)——VO2测量人体可以摄入的氧气量,是人们广泛使用的有氧耐力指标。血氧水平(SpO2)——是指血液中的氧气浓度。R-R间期(心率变异率)——R-R间期是血脉冲的间隔时间;一般而言,心跳间隔时间越长越好。R-R间期分析,可用作压力水平和不同问题的指标。血压——通过PPG传感器信号,无需使用血压计即可测量血压。血液灌注——灌注是指人体推动血液流经循环系统的能力,特别是在濒于死亡时流经全身毛细血管床的能力。
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。
摄氧量(VO2max)——VO2测量人体可以摄入的氧气量,是人们广泛使用的有氧耐力指标。血氧水平(SpO2)——是指血液中的氧气浓度。R-R间期(心率变异率)——R-R间期是血脉冲的间隔时间;一般而言,心跳间隔时间越长越好。R-R间期分析,可用作压力水平和不同问题的指标。血压——通过PPG传感器信号,无需使用血压计即可测量血压。血液灌注——灌注是指人体推动血液流经循环系统的能力,特别是在濒于死亡时流经全身毛细血管床的能力。
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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当前正在研制和应用的汽车电子点火装置种类较多:从控制点火线圈初级电流的主要电子元件来看,有晶体管点火装置、可控硅点火装置和集成电路点火装置。它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。该装置可对传感器送来发动机各种参数进行运算、判断,然后进行点火时刻调节。这样可以节约,减少空气污染。此外,新型发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制及自诊断操作等。在环境保护方面取得了明显的效果。电子控制燃油装置现代汽车上,机械式或机电混合式燃油系统已逐步被淘汰,电控燃油装置因其性能优越而到了日益普及。
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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当前正在研制和应用的汽车电子点火装置种类较多:从控制点火线圈初级电流的主要电子元件来看,有晶体管点火装置、可控硅点火装置和集成电路点火装置。它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。该装置可对传感器送来发动机各种参数进行运算、判断,然后进行点火时刻调节。这样可以节约,减少空气污染。此外,新型发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制及自诊断操作等。在环境保护方面取得了明显的效果。电子控制燃油装置现代汽车上,机械式或机电混合式燃油系统已逐步被淘汰,电控燃油装置因其性能优越而到了日益普及。
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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光纤光栅传感器可以检测的建筑结构之一为桥梁。应用时,一组光纤光栅被粘于桥梁复合筋的表面,或在梁的表面一个小凹槽,使光栅的裸纤芯部分嵌进凹槽中。如果需要更加完善的保护,则是在建造桥时把光栅埋进复合筋。同时,为了修正温度效应引起的应变,可使用应力和温度分的传感臂,并在每一个梁上均这两个臂。两个具有相同中心波长的光纤光栅代替法布里-珀罗干涉仪的反射镜,形成全光纤法布里-珀罗干涉仪(FFPI),利用低相干性使干涉的相位噪声化,这一方法实现了高灵敏度的动态应变测量。
光纤光栅传感器可以检测的建筑结构之一为桥梁。应用时,一组光纤光栅被粘于桥梁复合筋的表面,或在梁的表面一个小凹槽,使光栅的裸纤芯部分嵌进凹槽中。如果需要更加完善的保护,则是在建造桥时把光栅埋进复合筋。同时,为了修正温度效应引起的应变,可使用应力和温度分的传感臂,并在每一个梁上均这两个臂。两个具有相同中心波长的光纤光栅代替法布里-珀罗干涉仪的反射镜,形成全光纤法布里-珀罗干涉仪(FFPI),利用低相干性使干涉的相位噪声化,这一方法实现了高灵敏度的动态应变测量。
(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。
轻工实验室东莞-计量单位太阳能电池板产生的直流电可以存储在电池系统中。通常情况下,这种直流电需要转换为交流电输送到配电网以满足日常生活用电需求。从DC到AC的转换将通过光伏逆变器来实现。是一个典型的光伏电站并网示意图。为了减小在转换过程中的功率损耗,逆变器需要不断提率。典型的逆变器效率一般在96%左右。功率分析仪可以测量太阳能发电机产生的能量,逆变器的效率以及通过逆变器输送进电网的能量。根据光伏组串的布线,每个组串会有自己的功率跟踪器。
轻工实验室东莞-计量单位太阳能电池板产生的直流电可以存储在电池系统中。通常情况下,这种直流电需要转换为交流电输送到配电网以满足日常生活用电需求。从DC到AC的转换将通过光伏逆变器来实现。是一个典型的光伏电站并网示意图。为了减小在转换过程中的功率损耗,逆变器需要不断提率。典型的逆变器效率一般在96%左右。功率分析仪可以测量太阳能发电机产生的能量,逆变器的效率以及通过逆变器输送进电网的能量。根据光伏组串的布线,每个组串会有自己的功率跟踪器。
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