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发信人: hitter (有天), 信区: METech
标  题: 压力传感器背景介绍
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Dec 28 21:56:51 2003), 站内信件


    压力是测控领域中重要的测量参数之一。作为最常用的传感器，微机械压力传感器预

计在2005年将产值将增加到25亿美元。到目前，应用最广泛的微机械压力传感器是硅压阻

型压力传感器。压阻型压力传感器出现于60年代，70年代中微机械加工技术在硅压力传感

器上的应用，使得其性能提高，成本下降，因而在80年代形成可观的产业。目前，硅压阻

式压力传感器全世界产量已经上亿。除了应用于工业变送器等传统领域之外，应用领域已

大大扩展。
可靠性是微机械传感器和微系统应用的关键问题。解决传感器的可靠性问题，可以通过建

立冗余部分或者在器件里建立自检测机制。自检测功能允许我们在传感器工作过程中根据

实际需要进行独立的调整和标定。因此在传感器在无法取出或者不允许取出的环境中，也

可独立完成自检测或重新标定。例如在生物研究或医学临床上可能把传感器植入生物体内

，进行长期连续的监测。在这种情况下，一般的压力传感器不能实现在线检测，显然又不

允许经常把传感器拿到专门的设备中进行检测或标定。又如在军事应用中，武器系统的可

靠性至关重要。各种武器在使用前甚至是使用中都需要检查传感器的工作状态和输出结果

是否正确。自检测压力传感器能实现对传感器的实时检查，以充分保证武器系统的可靠性

。另外，传感器制作完成后要给器件逐一作标定，有时候这个标定过程需要贯穿于整个器

件生命始终，这就造成操作成本提高和使用更复杂。通常，系统总的成本不是由传感器自

身成本决定的，而是由这个标定过程连同电路连接和封装造成的反复开支决定的。如果传

感器具有自检测/自标定功能，便能在应用中随时自动校准，大大降低系统的维护成本。



    根据航天飞行器发展过程中不断暴露出的问题与经验总结，“九五”期间针对航天遥

测传感器面临的实际情况，对传感器的发展提出三条建议。其中第一条就是：稳定传统产

品的技术状态，用现代工艺继续发展与改进传统产品，提高产品的稳定性与可靠性。与自

检测功能方面起步较早的加速度传感器相比，目前，国际上压力传感器的自检测技术研究

还处于刚刚起步阶段。关于自检测压力传感器的报道开始于1997年，比利时的Robert Pue

rs等人发表了热力驱动冗余自检测压力传感器，随后Adriana Cozma等人发表了静电驱动压

力传感器，接着De Bruyker等人发表了双金属材料效应驱动压力传感器。以上的传感器压

力测量部分都采用比较成熟的单晶硅压阻、电容方法，而自检测驱动部分分别采用静电驱

动、热气驱动和双金属材料效应驱动。
在压力传感器的自检测方式中，静电驱动自检测可以检测压阻部分和引线部分是否正常，

但不能检测膜片是否破损，因此这种自检测功能并不完善；而双金属材料驱动自检测结构

太复杂；热气驱动方式是一种较全面的自检测方法，利用封闭腔内气体膨胀引起膜片变化

，于压力传感器工作方式十分相似。该检测方式既可以检测压力敏感膜片是否破裂，又可

以检测应变电阻及联线的完好性，还可以拓展出压力自标定功能。但这种方式产生的压强

有限，自检测信号不够强，即使可通过高温来产生较大的自检测压强，也会因半导体器件

对温度的敏感产生很大的温漂。本课题创新的将相变理论和热气驱动理论相结合制作自检

测单元。这一课题对推动我国压力传感器自检测技术的发展有着重要意义，这一技术在军

用、民用的众多领域中都有着广阔的应用前景。

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※ 来源:．哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn [FROM: 218.9.122.2]