【簡介：】傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件和裝置, 它是測量技術的前端, 也是信息技術的源頭, 傳感器在航空領域有著廣泛的應用。除了紅外、激光、圖

傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件和裝置, 它是測量技術的前端, 也是信息技術的源頭, 傳感器在航空領域有著廣泛的應用。除了紅外、激光、圖像、雷達探測等機載光電、射頻傳感器系統(tǒng)外, 那些基于壓力、溫度、加速度、角度、位移、油量、生物敏、化學敏等原理的機載傳感器, 主要用于測量飛機的飛行姿態(tài)、狀態(tài)、導航定位參數(shù)、動力裝置及燃滑油系統(tǒng)工作參數(shù), 測量武器火控系統(tǒng)以及飛控、液壓、電源、起落架、環(huán)控、救生、安全與防護等機載設備系統(tǒng)的工作參數(shù), 供駕駛員直接了解飛機的有關狀態(tài), 對各種機載裝置和系統(tǒng)進行控制。機載傳感器安裝在飛機的各個部位, 應用在飛機的各個不同的系統(tǒng)中。 一方面, 同一性質的傳感器可能要應用在不同的機載系統(tǒng)和部位; 另一方面, 同一系統(tǒng)、 同一部位又可能設置多個相同的傳感器, 以保證系統(tǒng)工作的可靠性與安全性。機載傳感器是飛機各功能系統(tǒng)的前端信息源。

機載傳感器按功能分類可以分為:飛行狀態(tài)、飛行姿態(tài)信息及其操縱系統(tǒng)工作參數(shù)傳感器; 導航、定位參數(shù)傳感器; 動力裝置及燃油滑油參數(shù)傳感器; 用于液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、 環(huán)控系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、 救生系統(tǒng)、 安全與防護系統(tǒng)......等工作參數(shù)傳感器。

機載傳感器按被測量性質分類可以分為:物理量傳感器: 包括壓力、力、力矩、位移、速度、加速度、角位移、角速度、轉速、溫度、 液位、密度、流量、電量、光量、物態(tài)、方位、距離、地理位置傳感器等。化學量傳感器: 包括成份傳感器、煙霧探測器、火焰探測器等。

機載傳感器技術是屬于由技術推動發(fā)展的技術領域之一, 它超前于飛機的發(fā)展以向飛機提供先進的貨架產品。這種超前發(fā)展必須依靠健全的科研體系、 雄厚的技術力量和堅實的科研條件作為后盾的。如國外近期正在發(fā)展的機載嵌入分布式大氣數(shù)據(jù)傳感器、 智能蒙皮(自適應分布式柔性傳感器結構)、 各種光纖式傳感器、各種硅微型傳感器……等都是在各有關國家鼎力支持下, 依靠各國的雄厚科研實力,突破以新原理、 新結構、 新材料、 新工藝等基礎性研究后得以不斷更新發(fā)展的。

二、國外機載傳感器技術的發(fā)展趨勢

1992 年, 美國國家關鍵技術委員會提出的關于美國國家長期安全和經(jīng)濟繁榮至關重要的 22 項關鍵技術的報告中, 有 6 項與傳感器及信息處理技術直接相關。日本政府對傳感器技術一直賦予高度重視, 將其列為國家重點發(fā)展的六大核心技術 (傳感器、計算機、通信、激光、半導體和超導)之一。日本科學技術廳制訂的九十年代重點科研項目有 70 個課題, 其中有 48 個課題是與傳感器技術密切相關的。西歐各國制訂的尤里卡計劃也把傳感器技術作為重點發(fā)展的關鍵技術之一。 其中, 英國在上世紀八十年代初就成立了國家技術小組(BTG) , 專門協(xié)助政府組織和領導技術開發(fā)工作。政府對包括微型傳感器在內的微電子技術特別重視, 至今已撥出數(shù)千萬英鎊給予重點支持。近些年來, 在世界發(fā)達國家持續(xù)不斷的高度重視與大力投資下, 隨著材料科學、 計算機技術、 微電子和微機械加工技術的發(fā)展, 傳感器技術有了長足的進步。傳感器技術正朝著集成化、 智能化、 微型化的方向發(fā)展。如美國集成化, 從一方面說, 是利用微電子電路制作技術, 將敏感元件與放大、調制、運算、補償?shù)葐卧娐芳稍谕恍酒? 實現(xiàn)信號變換與信息處理的一體化。 另一方面, 是利用集成電路制造技術和微機械加工技術, 將多個測量功能相同、 相近或不同的單個敏感元件集成為一維線型傳感器或二維面型(陣列)傳感器, 實現(xiàn)信息多維化, 變單參數(shù)檢測為多參數(shù)檢測。智能化, 指能夠根據(jù)具體情況自主進行自補償、自檢測、自診斷、自校準、量程切換、 遠程控制、設定調節(jié)、信息儲存記憶、雙向通訊等多種功能。微型化, 指敏感元件特征尺寸從幾毫米到幾微米的傳感器, 通過 MEMS 技術的支撐, 可以將傳感器、執(zhí)行器與電路在同一襯底上結合, 形成微型集成傳感器系統(tǒng)。

傳感器向集成化、 智能化、 微型化發(fā)展, 是以材料科學、 制造技術和理論創(chuàng)新的不斷發(fā)展為基礎的。一些新型傳感器伴隨著新材料的發(fā)展而發(fā)展的。 半導體硅是固態(tài)傳感器的最重要的材料, 其它如石英晶體材料、 超細微粒功能陶瓷、 記憶合金、 功能性薄膜、 超導材料、 高分子復合材料......等, 在傳感器技術中得到了成功的應用。微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術的發(fā)展帶來了制造技術的革命性的變化, 使現(xiàn)代傳感器技術進入以微電子和微機械集成技術為主導技術的階段。MEMS技術起始于六十年代, 在近十年內得到了快速發(fā)展。 這種從 IC制造技術發(fā)展起來的微機械加工工藝, 包含平面集成電路工藝、 薄膜工藝、 三維刻蝕工藝、 固相鍵合工藝、 整體封裝工藝、 測試標定工藝等。 它可使被加工的敏感結構的尺寸達到微米、 亞微米級, 并可以批量生產, 制造出微型化、 可靠性好且價格便宜的傳感器。微機電傳感器的優(yōu)良性能與可靠性和它具有的優(yōu)越的性能價格比, 將比傳統(tǒng)的傳感器擁有越來越大的市場, 微機電傳感器的產業(yè)化是傳感器發(fā)展的必然趨勢。伴隨著傳感器領域技術的快速發(fā)展, 新概念、 新原理機載傳感器層出不窮, 有力的支撐了各種飛機的研制與發(fā)展。 目前, 國外已在機載領域獲得應用的新型傳感器包括: 嵌入式大氣數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)、 硅諧振式壓力傳感器、硅微陀螺、硅微加速度傳感器、超聲波式油量傳感器、光纖式溫度傳感器、光纖陀螺、分布式柔性傳感器(自適應微型結構)、聲表面波加速度傳感器等。