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理化实验室合肥-认证公司
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-19 22:25:48
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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。
在CAN网络中,所有节点的数据收发共享一条总线。当面对未知的多节点CAN总线网络时,如何准确分析各节点间的通信协议呢?CAN总线通信方式与485类似,CAN-Bus也是以总线的方式进行通信的,所有的CAN节点都挂在一对差分线上。但CAN总线中的节点不存在主从的概念,当节点有数据需要上传时可自主、即时发送,先进的仲裁机制保证数据不会冲突。CAN总线通信方式CAN总线协议分析对比标准的通信七层模型,CAN总线大体可分为物理层、链路层、应用层。
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。
在CAN网络中,所有节点的数据收发共享一条总线。当面对未知的多节点CAN总线网络时,如何准确分析各节点间的通信协议呢?CAN总线通信方式与485类似,CAN-Bus也是以总线的方式进行通信的,所有的CAN节点都挂在一对差分线上。但CAN总线中的节点不存在主从的概念,当节点有数据需要上传时可自主、即时发送,先进的仲裁机制保证数据不会冲突。CAN总线通信方式CAN总线协议分析对比标准的通信七层模型,CAN总线大体可分为物理层、链路层、应用层。
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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时间交错技术可使用多个相同的ADC(文中虽然仅讨论了ADC,但所有原理同样适用于DAC的时间交错特性),并以比每一个单独数据转换器工作采样速率更高的速率来常规采样数据序列。简单说来,时间交错(IL)由时间多路复用M个相同的ADC并联阵列组成。如图1所示。这样可以得到更高的净采样速率fs(采样周期Ts=1/fs),哪怕阵列中的每一个ADC实际上以较低的速率进行采样(和转换),即fs/M。举例而言,通过交错四个10位/100MSPSADC,理论上可以实现10位/400MSPSADC。
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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时间交错技术可使用多个相同的ADC(文中虽然仅讨论了ADC,但所有原理同样适用于DAC的时间交错特性),并以比每一个单独数据转换器工作采样速率更高的速率来常规采样数据序列。简单说来,时间交错(IL)由时间多路复用M个相同的ADC并联阵列组成。如图1所示。这样可以得到更高的净采样速率fs(采样周期Ts=1/fs),哪怕阵列中的每一个ADC实际上以较低的速率进行采样(和转换),即fs/M。举例而言,通过交错四个10位/100MSPSADC,理论上可以实现10位/400MSPSADC。
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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涡轮叶片采用定向凝固合金和单晶合金材料,服役温度只能达到1℃,不能满足现代发动机的工作温度需要。人们发展了热障涂层(TBC)以保护金属基底,涂覆TBC的发动机涡轮叶片能在16℃的高温下运行,提高发动机6%以上的热效率,有效地增加推重比,这使得涂层结构逐渐应用在核反应堆、发动机等许多领域。涂覆TBC的涡轮叶片通常由基底、中间过渡层以及陶瓷层组成。复杂的结构和苛刻的极端高温工作环境使得TBC在使用过程中出现脱粘缺陷引起的失效问题。
涡轮叶片采用定向凝固合金和单晶合金材料,服役温度只能达到1℃,不能满足现代发动机的工作温度需要。人们发展了热障涂层(TBC)以保护金属基底,涂覆TBC的发动机涡轮叶片能在16℃的高温下运行,提高发动机6%以上的热效率,有效地增加推重比,这使得涂层结构逐渐应用在核反应堆、发动机等许多领域。涂覆TBC的涡轮叶片通常由基底、中间过渡层以及陶瓷层组成。复杂的结构和苛刻的极端高温工作环境使得TBC在使用过程中出现脱粘缺陷引起的失效问题。
(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。
理化实验室合肥-认证公司数字荧光频谱图在一个二维图谱上显示三维数,横轴代表频率,纵轴代表幅度,像素点的色彩是第三个维度代表密度,即统计次数。数字荧光频谱视图示意图实时频谱分析凭借数字荧光频谱图与无缝瀑布图等图的优势,能够发现瞬态信号、查找大信号下的小信号并且能够查看信号随时间变化的全部过程。现信号1.1发现强信号下的弱信号RF信号的多样化和普遍性增加了系统和信号相互干扰的可能性。RF环境的复杂化使得系统极易受到其他信号的干扰或自身产生难以察觉到的干扰信号,利用传统扫频式频谱分析仪器很难在工作环境中识别到干扰信号及其来源。
理化实验室合肥-认证公司数字荧光频谱图在一个二维图谱上显示三维数,横轴代表频率,纵轴代表幅度,像素点的色彩是第三个维度代表密度,即统计次数。数字荧光频谱视图示意图实时频谱分析凭借数字荧光频谱图与无缝瀑布图等图的优势,能够发现瞬态信号、查找大信号下的小信号并且能够查看信号随时间变化的全部过程。现信号1.1发现强信号下的弱信号RF信号的多样化和普遍性增加了系统和信号相互干扰的可能性。RF环境的复杂化使得系统极易受到其他信号的干扰或自身产生难以察觉到的干扰信号,利用传统扫频式频谱分析仪器很难在工作环境中识别到干扰信号及其来源。