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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。

使用FLIRA31获取的图像甚至能使检测者检测到因火炬成分或气流量较小而肉眼看不见的烟囱火炬。FLIRA31解决了紫外线火炬探测器容易被烟雾遮蔽的相关问题。热图像和可见光图像能以模拟数据或数字化数据的形式实时发送至控制室。火炬探测装置示意图FLIRA31实现自动化控制除对烟囱火炬和烟雾进行可视化监测外，同样还实现了辅助气体对废气比率的自动化控制。如果能正确调整该比率，就能提高燃烧效率，将烟雾量化。
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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显然，更高的集成度在不影响性能的同时，可以降低器件尺寸、功耗以及雷达芯片的成本。，NXP（恩智浦）便率先将MCU集成进入了其RFCMOS收发器中。TI更进了一步，将DSP也集成到了同一颗芯片中。Malquin表示，DSP的集成非常关键，它通过改善功耗使器件尺寸降低了近6%。此外，DSP是目标探测和分类信号链的核心。确实，Wasson举例称TI毫米波传感器通过内置的DSP，实现了物体跟踪和分类，以及人数统计。
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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一般的测定方法有以下几种：红外光度法：试样中的碳、硫经过富氧条件下的高温加热，氧化为二氧化碳、气体。该气体经后进入相应的吸收池，对相应的红外辐射进行吸收，由探测器转发为信号，经计算机输出结果。此方法具有准确、快速、灵敏度高的特点，高低碳硫含量均使用，采用此方法的红外碳硫分析仪，自动化程度较高，价格也比较高，适用于分析精度要求较高的场合。容量法：常用的有测碳为气体容量法和非水滴定法，测硫为碘量法、酸碱滴定法。

(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。

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