声表面波微压力传感器测量不确定度分析方法研究

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压力是最基本的工业参数之一,对于保证工业安全生产以及创造经济价值具有非常大的意义。随着工业技术的发展,压力传感器广泛应用于工业、消费电子、医疗电子和民用航空等各制造领域,传感器主要测量表面力的大小、物体加速度数值、复杂环境下液压的大小等。压力测量的精度是衡量传感器的核心指标,研究压力传感器能够优化自身的性能并提高它的使用价值。在开展工程项目的过程中,各个环节都涉及测量工作,压力测量是工程中重要的测量项目。在测量与控制工程方面,传感器是核心支撑,它的性能优劣决定着测量的准确性,传感器测量结果的可信度至关重要。因此,本文以声表面波(Surface Acoustic Wave,简称SAW)微压力传感器作为测量研究对象,开展SAW微压力传感器测量结果的不确定度评定,对提高测量数据的准确性和可靠性具有十分重要的意义。首先,本文围绕着声表面波微压力传感器的结构及工作原理,对测量不确定度的基本理论、测量不确定度来源及评定步骤等进行研究,重点研究SAW微压力传感器的测量机制。基于传感器的测量方法、条件与设备等,研究测量不确定度分析方法,总结不同测量方法的特点和适用条件。其次,在对传感器的基本特性、性能参数、不确定度分量分布以及数据处理的研究基础之上,建立声表面波微压力传感器输入参数-输出参数间的线性回归模型以及测量不确定度模型。以声表面波微压力传感器为测量对象,完成传感器的测量工作,获取测量数据。以最小二乘法原理作为理论基础,求解线性回归模型,得到声表面波微压力传感器输入-输出参数的曲线拟合图。最后,研究SAW微压力传感器的不确定度评估。建立传感器测量不确定度模型,通过模拟分析确定声表面波微压力传感器的测量不确定度来源,计算声表面波微压力传感器测量不确定度分量,分别运用GUM(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement,简称GUM)和蒙特卡洛(Monte Carlo Method,简称MCM)进行不确定度评定,并将MCM评定结果与GUM评定结果进行对比,得到更为可靠准确的包含区间。
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