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电学实验室泉州-CNAS检测公司
发布用户:styqjcgs
发布时间:2024-05-10 05:15:04
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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。
此外,当前的纯电动新能源汽车,除了采用单一驱动电机方案外,还存在如双电机四驱、轮毂电机驱动、轮边电机驱动等多轴驱动方案,都是未来的发展方向。新能源电机恒功率范围、启动扭矩、调速能力、功率密度、效率、可靠性等特性关注度越来越高,也是评价新能源电机优劣的重要指标。现阶段,新能源汽车、特别是乘用车电机趋向于高转速、率、高稳定性的方向发展。为什么新能源汽车,特别是乘用车的转速要高?近年来,主要汽车企业加大了新能源汽车车型上市步伐,纷纷推出了较成熟的新能源乘用车产品,可供消费者选择的车型日益增多,市场竞争也日趋激烈,加快了新能源电机技术的改良,其中有一个方向就是转速越来越高,对新能源乘用车来说,高转速有两大优点:一是对于新能源电机来说,转速高,功率密度高,体积远小普通电机适于新能源汽车的应用;二是转动惯量小、动态响应快、峰值转速性能好。
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。
此外,当前的纯电动新能源汽车,除了采用单一驱动电机方案外,还存在如双电机四驱、轮毂电机驱动、轮边电机驱动等多轴驱动方案,都是未来的发展方向。新能源电机恒功率范围、启动扭矩、调速能力、功率密度、效率、可靠性等特性关注度越来越高,也是评价新能源电机优劣的重要指标。现阶段,新能源汽车、特别是乘用车电机趋向于高转速、率、高稳定性的方向发展。为什么新能源汽车,特别是乘用车的转速要高?近年来,主要汽车企业加大了新能源汽车车型上市步伐,纷纷推出了较成熟的新能源乘用车产品,可供消费者选择的车型日益增多,市场竞争也日趋激烈,加快了新能源电机技术的改良,其中有一个方向就是转速越来越高,对新能源乘用车来说,高转速有两大优点:一是对于新能源电机来说,转速高,功率密度高,体积远小普通电机适于新能源汽车的应用;二是转动惯量小、动态响应快、峰值转速性能好。
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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如下图所示。单点接地在高频电路里面,因为地线长,地线的阻抗是永远避免不了的,所以并不适用,那怎么呢?下面再介绍“多点接地”。多点接地当电路工作频率较高时,想象一下高频信号在沿着地线传播时,所到之处影响周边电路会有多么严重,因此所有电路就要就近接到地上,地线要求 短,多点接地就产生了。多点接地,其目的是为了降低地线的阻抗,在高频(f一定的条件下)电路中,要降低阻抗,主要从两个方面去考虑,一是减小地线电阻,二是减小地线感抗。
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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如下图所示。单点接地在高频电路里面,因为地线长,地线的阻抗是永远避免不了的,所以并不适用,那怎么呢?下面再介绍“多点接地”。多点接地当电路工作频率较高时,想象一下高频信号在沿着地线传播时,所到之处影响周边电路会有多么严重,因此所有电路就要就近接到地上,地线要求 短,多点接地就产生了。多点接地,其目的是为了降低地线的阻抗,在高频(f一定的条件下)电路中,要降低阻抗,主要从两个方面去考虑,一是减小地线电阻,二是减小地线感抗。
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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与十年前相比,现在的电子产品具有更多的功能。工程师们不得不设计精密的系统,常以“创造性”满足严格的功率预算,以保持高能效。预测系统的维护和保护需要快速反应系统的响应。一个关键功能是监测系统的电流消耗和压降。在所有的电流检测法中,使用放大器监测分流的电流是到目前为止 常用的方法。电流检测可以使用电流检测放大器(CSA)或带有外部增益设置电阻的运算放大器(OpAmp)来实现()。这两者的选择,取决于性能要求和物料单(BOM)的目标成本。
与十年前相比,现在的电子产品具有更多的功能。工程师们不得不设计精密的系统,常以“创造性”满足严格的功率预算,以保持高能效。预测系统的维护和保护需要快速反应系统的响应。一个关键功能是监测系统的电流消耗和压降。在所有的电流检测法中,使用放大器监测分流的电流是到目前为止 常用的方法。电流检测可以使用电流检测放大器(CSA)或带有外部增益设置电阻的运算放大器(OpAmp)来实现()。这两者的选择,取决于性能要求和物料单(BOM)的目标成本。
(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。
电学实验室泉州-CNAS检测公司有必要采用一些其他方法来提高传导EMI的性能。本文主要讨论的是引入输入滤波器来滤除噪声,或增加屏蔽罩来锁住噪声。EMI滤波器示意简图是一个简化的EMI滤波器,包括共模(CM)滤波器和差模(DM)滤波器。通常,DM滤波器主要用于滤除小于30MHz的噪声(DM噪声),CM滤波器主要用于滤除30MHz至100MHz的噪声(CM噪声)。但其实这两个滤波器对于整个频段的EMI噪声都有一定的作用。显示了一个不带滤波器的输入引线噪声,包括正向噪声和负向噪声,并标注了这些噪声的峰值水平和平均水平。
电学实验室泉州-CNAS检测公司有必要采用一些其他方法来提高传导EMI的性能。本文主要讨论的是引入输入滤波器来滤除噪声,或增加屏蔽罩来锁住噪声。EMI滤波器示意简图是一个简化的EMI滤波器,包括共模(CM)滤波器和差模(DM)滤波器。通常,DM滤波器主要用于滤除小于30MHz的噪声(DM噪声),CM滤波器主要用于滤除30MHz至100MHz的噪声(CM噪声)。但其实这两个滤波器对于整个频段的EMI噪声都有一定的作用。显示了一个不带滤波器的输入引线噪声,包括正向噪声和负向噪声,并标注了这些噪声的峰值水平和平均水平。