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轻工实验室广西-审厂
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-18 16:50:29
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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。
而在这种频繁正反转,而且又带着一定惯量的负载,还要求控制速度非常快的情况下,对伺服电机的过载能力(过载扭矩、过载电流)要求是非常高的。由上述公式可知,实际伺服电机在带载启动时,除了加载的扭矩Tload和摩擦系数Kn外,还会因为负载惯量J和角加速度dω/dt的影响导致启动扭矩变大。特别是电机加速得越快,dω/dt越大,J不变,Te就越大,伺服电机的扭矩过载能力就必须越强。2如何测量伺服电机过载能力?大家都知道要用测功机来测量电机的扭矩-转速曲线,从而获取电机的扭矩输出性能。
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。
而在这种频繁正反转,而且又带着一定惯量的负载,还要求控制速度非常快的情况下,对伺服电机的过载能力(过载扭矩、过载电流)要求是非常高的。由上述公式可知,实际伺服电机在带载启动时,除了加载的扭矩Tload和摩擦系数Kn外,还会因为负载惯量J和角加速度dω/dt的影响导致启动扭矩变大。特别是电机加速得越快,dω/dt越大,J不变,Te就越大,伺服电机的扭矩过载能力就必须越强。2如何测量伺服电机过载能力?大家都知道要用测功机来测量电机的扭矩-转速曲线,从而获取电机的扭矩输出性能。
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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微型化传感器的微型化值在功能不变甚至增强的条件下,大幅度减小传感器的体积。微型化是现代精密测量与控制的要求,原则上将,传感器的尺寸越小对被测对象及环境的影响越小,对能量的消耗越少,越易实现测量。成化传感器的集成化指下面两个方向的集成:多测量参数的集成,即可测量多种参数。传感去与后续电路的集成,即将敏感元件、转换元件、转换电路乃至电源等集成在同一块芯片上,使其具有很高的性能。
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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微型化传感器的微型化值在功能不变甚至增强的条件下,大幅度减小传感器的体积。微型化是现代精密测量与控制的要求,原则上将,传感器的尺寸越小对被测对象及环境的影响越小,对能量的消耗越少,越易实现测量。成化传感器的集成化指下面两个方向的集成:多测量参数的集成,即可测量多种参数。传感去与后续电路的集成,即将敏感元件、转换元件、转换电路乃至电源等集成在同一块芯片上,使其具有很高的性能。
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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某小区发商的地暖是统一的,从去年冬天至今漏水已经持续了几个月,可以看到漏水导致的房屋破坏非常严重了,亟待找出漏水原因。地暖漏水严重破坏房屋墙体未使用红外热像仪前,通常行业内的法是通过给各分管路打压,经过一段时间内管道内压力的变化值,判断该路管道是否有失压漏水嫌疑。但这种方法的问题在于,只能判断哪一路地暖盘管可能漏水,却无法准确漏水点,这给地暖检修带来了非常大的困难。如果盲目凿地面寻找漏水点,只会带来更大的损失。
某小区发商的地暖是统一的,从去年冬天至今漏水已经持续了几个月,可以看到漏水导致的房屋破坏非常严重了,亟待找出漏水原因。地暖漏水严重破坏房屋墙体未使用红外热像仪前,通常行业内的法是通过给各分管路打压,经过一段时间内管道内压力的变化值,判断该路管道是否有失压漏水嫌疑。但这种方法的问题在于,只能判断哪一路地暖盘管可能漏水,却无法准确漏水点,这给地暖检修带来了非常大的困难。如果盲目凿地面寻找漏水点,只会带来更大的损失。
(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。
轻工实验室广西-审厂 本地可方便地重构上/下路波长,从而避免O/E/O的转换,节省相关费用。这也有助于减少时延,透明的比特率,有利于网络的规划、管理和维护。第2代ROADM多维度可重构架构2个维度以上互连的ROADM架构能够完成2个以上方向或自由度互连,可以满足组多个环网或者网状网的需求,核心器件是波长选择关(WSS)。WSS的特点是每个波长都可以被独立地。
轻工实验室广西-审厂 本地可方便地重构上/下路波长,从而避免O/E/O的转换,节省相关费用。这也有助于减少时延,透明的比特率,有利于网络的规划、管理和维护。第2代ROADM多维度可重构架构2个维度以上互连的ROADM架构能够完成2个以上方向或自由度互连,可以满足组多个环网或者网状网的需求,核心器件是波长选择关(WSS)。WSS的特点是每个波长都可以被独立地。