机载传感器发展与展望_第1页
机载传感器发展与展望_第2页
机载传感器发展与展望_第3页
机载传感器发展与展望_第4页
全文预览已结束

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、机载传感器发展与展望一、机载传感器的内涵与作用传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的 器件和装置,它是测量技术的前端,也是信息技术的源头,传感器在航 空领域有着广泛的应用。本文的研究对象是指除了红外、激光、图像、 雷达探测等机载光电、射频传感器系统外,那些基于压力、温度、加速 度、角度、位移、油量、生物敏、化学敏等原理的机载传感器,主要用 于测量飞机的飞行姿态、状态、导航定位参数、动力装置及燃滑油系统 工作参数,测量武器火控系统以及飞控、液压、电源、起落架、环控、 救生、安全与防护等机载设备系统的工作参数,供驾驶员直接了解飞机 的有关状态,对各种机载装置和系统进行控制。机载

2、传感器安装在飞机 的各个部位,应用在飞机的各个不同的系统中。一方面,同一性质的传 感器可能要应用在不同的机载系统和部位;另一方面,同一系统、同一 部位又可能设置多个相同的传感器,以保证系统工作的可靠性与安全 性。机载传感器是飞机各功能系统的前端信息源。机载传感器按功能分类可以分为:飞行状态、飞行姿态信息及其操纵 系统工作参数传感器;导航、定位参数传感器;动力装置及燃油滑油参数 传感器;用于液压系统、电气系统、环控系统、起落架系统、救生系 统、安全与防护系统.等工作参数传感器。机载传感器按被测量性质分类可以分为:物理量传感器:包括压力、 力、力矩、位移、速度、加速度、角位移、角速度、转速、温度、

3、液位、 密度、流量、电量、光量、物态、方位、距离、地理位置传感器等。化 学量传感器:包括成份传感器、烟雾探测器、火焰探测器等。机载传感器技术是属于由技术推动发展的技术领域之一,它超前于 飞机的发展以向飞机提供先进的货架产品。这种超前发展必须依靠健全 的科研体系、雄厚的技术力量和坚实的科研条件作为后盾的。如国外近 期正在发展的机载嵌入分布式大气数据传感器、智能蒙皮(自适应分布 式柔性传感器结构)、各种光纤式传感器、各种硅微型传感器等都是在各有关国家鼎力支持下,依靠各国的雄厚科研实力,突破以新原理、 新结构、新材料、新工艺等基础性研究后得以不断更新发展的。二、国外机载传感器技术的发展趋势1992年

4、,美国国家关键技术委员会提出的关于美国国家长期安全 和经济繁荣至关重要的22项关键技术的报告中,有6项与传感器及 信息处理技术直接相关。日本政府对传感器技术一直赋予高度重视,将 其列为国家重点发展的六大核心技术(传感器、计算机、通信、激光、 半导体和超导)之一。日本科学技术厅制订的九十年代重点科研项目有 70个课题,其中有48个课题是与传感器技术密切相关的。西欧各国制 订的尤里卡计划也把传感器技术作为重点发展的关键技术之一。其中, 英国在上世纪八十年代初就成立了国家技术小组(BTG),专门协助政府 组织和领导技术开发工作。政府对包括微型传感器在内的微电子技术特 别重视,至今已拨出数千万英镑给予

5、重点支持。近些年来,在世界发达国 家持续不断的高度重视与大力投资下,随着材料科学、计算机技术、微 电子和微机械加工技术的发展,传感器技术有了长足的进步。传感器技 术正朝着集成化、智能化、微型化的方向发展。如美国集成化,从一 方面说,是利用微电子电路制作技术,将敏感元件与放大、调制、运算、 补偿等单元电路集成在同一芯片,实现信号变换与信息处理的一体化。 另一方面,是利用集成电路制造技术和微机械加工技术,将多个测量功 能相同、相近或不同的单个敏感元件集成为一维线型传感器或二维面型 (阵列)传感器,实现信息多维化,变单参数检测为多参数检测。智能化, 指能够根据具体情况自主进行自补偿、自检测、自诊断、

6、自校准、量程 切换、远程控制、设定调节、信息储存记忆、双向通讯等多种功能。微 型化,指敏感元件特征尺寸从几毫米到几微米的传感器,通过MEMS 技术的支撑,可以将传感器、执行器与电路在同一衬底上结合,形成微型 集成传感器系统。传感器向集成化、智能化、微型化发展,是以材料科学、制造技 术和理论创新的不断发展为基础的。一些新型传感器伴随着新材料的发 展而发展的。半导体硅是固态传感器的最重要的材料,其它如石英晶体 材料、超细微粒功能陶瓷、记忆合金、功能性薄膜、超导材料、高 分子复合材料.等,在传感器技术中得到了成功的应用。微电子机械系 统(MEMS)技术的发展带来了制造技术的革命性的变化,使现代传感器

7、 技术进入以微电子和微机械集成技术为主导技术的阶段。MEMS技术起 始于六十年代,在近十年内得到了快速发展。这种从IC制造技术发展 起来的微机械加工工艺,包含平面集成电路工艺、薄膜工艺、三维刻 蚀工艺、固相键合工艺、整体封装工艺、测试标定工艺等。它可使 被加工的敏感结构的尺寸达到微米、亚微米级,并可以批量生产,制造 出微型化、可靠性好且价格便宜的传感器。微机电传感器的优良性能与 可靠性和它具有的优越的性能价格比,将比传统的传感器拥有越来越大 的市场,微机电传感器的产业化是传感器发展的必然趋势。伴随着传感 器领域技术的快速发展,新概念、新原理机载传感器层出不穷,有力的 支撑了各种飞机的研制与发展

8、。目前,国外已在机载领域获得应用的新 型传感器包括:嵌入式大气数据传感系统、硅谐振式压力传感器、硅微 陀螺、硅微加速度传感器、超声波式油量传感器、光纤式温度传感器、 光纤陀螺、分布式柔性传感器(自适应微型结构)、声表面波加速度传感器三、国内机载传感器的现状与差距我国民用传感器行业起始于上世纪五十年代初期,自1986年“七 五”开始,正式将传感器技术列入国家重点攻关项目,投入了以机械敏、 力敏、气敏、湿敏、生物敏为主的五大敏感技术研究。特别是经过近十 几年的发展,已经形成了一定规模的产业格局。在新原理、新结构、新 材料如光纤、激光、超声、红外、场发射、同位素、多普勒效应、磁致 伸缩、无线和无源传

9、感器技术及错、硅、砷化镓、蓝宝石、生物膜等材 料的采用方面,取得了比较显著的进展。国内部分单位均不同程度的具 有针对硅压阻之类传感器的微机械加工的能力,具有采用平面工艺、 MEMS工艺,从传感器版图设计、芯片制造到传感器封装的初具规模的 生产线。鉴于对机载传感器的特殊要求(高可靠性和稳定性、动态响应 快、抗电磁干扰和耐受电源波动、突变的能力强、部份产品精度要求很 高等)以及要有适应机载严酷环境条件的能力(工作温度范围宽、气压变 化范围大、耐振动、冲击、过载、耐湿热、盐雾、霉菌等),许多在一般 工业领域获得成功应用的传感器技术不能直接应用于机载领域,还必须 开展针对性的研究与开发,并通过相应的测

10、试与验证。由于航空机载传 感器应用具有其特殊性,要求较高,自中国航空工业建立初始,各个机 载传感器生产厂家就开展了航空机载传感器的研制和生产,产品涉及大 气飞行参数测量、捷联惯导系统、环境防护救生系统等多个领域,形成 了一定的格局, 并在很大程度上代表着我国航空传感器的研制、生产和 质量水平。经过近五十年的发展,据不完全统计,航空行业内从事机载传 感器生产的单位有三十多家,集团行业外有十多个,分别归属电子、航天、兵器、机械等工业部门。总体上说是品种众多、产量不高、出口 较少。型号牵引是我国机载传感器技术所经历的基本发展模式,即随着飞 机主机的发展和基本满足装机要求的基础上,得到相应的发展。目前

11、,绝 大部份机载传感器产品相当于国际上二十世纪五十年代至八十年代初期 水平。主流产品技术比较陈旧,传感器测量精度、性能稳定性、动态响 应等关键性技术指标还处于中低挡水平,可靠性差。真正达到国际技术 标准并取得适航证的产品为数极少。目前,国内机载传感器企业普遍缺乏独立主动的创新发展的能力, 从事机载传感器技术研究的科技人员严重不足,对于关系到机载传感器 的基础性和前瞻性技术研究不够。传感器建模、仿真方面的工作刚刚起 步,动态模拟的仿真设计手段不全,验证手段少,不能先期模拟飞机的 实际动态特性对传感器进行综合检测,造成具有自主知识产权的技术很 少,产品研制周期长。虽然包括我国部份高等院校在内的机载

12、传感器技 术研究队伍取得了一些接近前沿性的科研成果,多数仍是对国外技术的 跟踪发展,或是对型号项目技术问题的深入研究,具有独立创新特色的 很少。目前,我国机载传感器品种繁多、年产量小,但有多家企业生产同类 产品。如攻角、转速、位移、姿态角、速率陀螺等都分别有5家以上 在进行生产。在国内十分有限的市场空间里,这种低水平的重复,不仅分 散了人力、物力、财力,而且导致部分生产能力过剩、经济效益低下 以及激烈的无序竞争,使企业没有精力攻克技术关键、提高可靠性及发 展新技术、新产品。我国机载传感器技术与国外的主要差距表现在以下 几个方面,在研的各类传感器的精度参差不齐,少数产品的精度指标已经 达到或接近

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论