【簡(jiǎn)介：】傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置, 它是測(cè)量技術(shù)的前端, 也是信息技術(shù)的源頭, 傳感器在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。除了紅外、激光、圖

傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置, 它是測(cè)量技術(shù)的前端, 也是信息技術(shù)的源頭, 傳感器在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。除了紅外、激光、圖像、雷達(dá)探測(cè)等機(jī)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(xué)敏等原理的機(jī)載傳感器, 主要用于測(cè)量飛機(jī)的飛行姿態(tài)、狀態(tài)、導(dǎo)航定位參數(shù)、動(dòng)力裝置及燃滑油系統(tǒng)工作參數(shù), 測(cè)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(hù)等機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)的工作參數(shù), 供駕駛員直接了解飛機(jī)的有關(guān)狀態(tài), 對(duì)各種機(jī)載裝置和系統(tǒng)進(jìn)行控制。機(jī)載傳感器安裝在飛機(jī)的各個(gè)部位, 應(yīng)用在飛機(jī)的各個(gè)不同的系統(tǒng)中。 一方面, 同一性質(zhì)的傳感器可能要應(yīng)用在不同的機(jī)載系統(tǒng)和部位; 另一方面, 同一系統(tǒng)、 同一部位又可能設(shè)置多個(gè)相同的傳感器, 以保證系統(tǒng)工作的可靠性與安全性。機(jī)載傳感器是飛機(jī)各功能系統(tǒng)的前端信息源。

機(jī)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(dǎo)航、定位參數(shù)傳感器; 動(dòng)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(hù)系統(tǒng)......等工作參數(shù)傳感器。

機(jī)載傳感器按被測(cè)量性質(zhì)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(zhuǎn)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?；瘜W(xué)量傳感器: 包括成份傳感器、煙霧探測(cè)器、火焰探測(cè)器等。

機(jī)載傳感器技術(shù)是屬于由技術(shù)推動(dòng)發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域之一, 它超前于飛機(jī)的發(fā)展以向飛機(jī)提供先進(jìn)的貨架產(chǎn)品。這種超前發(fā)展必須依靠健全的科研體系、 雄厚的技術(shù)力量和堅(jiān)實(shí)的科研條件作為后盾的。如國(guó)外近期正在發(fā)展的機(jī)載嵌入分布式大氣數(shù)據(jù)傳感器、 智能蒙皮(自適應(yīng)分布式柔性傳感器結(jié)構(gòu))、 各種光纖式傳感器、各種硅微型傳感器……等都是在各有關(guān)國(guó)家鼎力支持下, 依靠各國(guó)的雄厚科研實(shí)力,突破以新原理、 新結(jié)構(gòu)、 新材料、 新工藝等基礎(chǔ)性研究后得以不斷更新發(fā)展的。

二、國(guó)外機(jī)載傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1992 年, 美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)委員會(huì)提出的關(guān)于美國(guó)國(guó)家長(zhǎng)期安全和經(jīng)濟(jì)繁榮至關(guān)重要的 22 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的報(bào)告中, 有 6 項(xiàng)與傳感器及信息處理技術(shù)直接相關(guān)。日本政府對(duì)傳感器技術(shù)一直賦予高度重視, 將其列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的六大核心技術(shù) (傳感器、計(jì)算機(jī)、通信、激光、半導(dǎo)體和超導(dǎo))之一。日本科學(xué)技術(shù)廳制訂的九十年代重點(diǎn)科研項(xiàng)目有 70 個(gè)課題, 其中有 48 個(gè)課題是與傳感器技術(shù)密切相關(guān)的。西歐各國(guó)制訂的尤里卡計(jì)劃也把傳感器技術(shù)作為重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。 其中, 英國(guó)在上世紀(jì)八十年代初就成立了國(guó)家技術(shù)小組(BTG) , 專門協(xié)助政府組織和領(lǐng)導(dǎo)技術(shù)開發(fā)工作。政府對(duì)包括微型傳感器在內(nèi)的微電子技術(shù)特別重視, 至今已撥出數(shù)千萬(wàn)英鎊給予重點(diǎn)支持。近些年來(lái), 在世界發(fā)達(dá)國(guó)家持續(xù)不斷的高度重視與大力投資下, 隨著材料科學(xué)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)、 微電子和微機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展, 傳感器技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。傳感器技術(shù)正朝著集成化、 智能化、 微型化的方向發(fā)展。如美國(guó)集成化, 從一方面說(shuō), 是利用微電子電路制作技術(shù), 將敏感元件與放大、調(diào)制、運(yùn)算、補(bǔ)償?shù)葐卧娐芳稍谕恍酒? 實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(shù)和微機(jī)械加工技術(shù), 將多個(gè)測(cè)量功能相同、 相近或不同的單個(gè)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(shí)現(xiàn)信息多維化, 變單參數(shù)檢測(cè)為多參數(shù)檢測(cè)。智能化, 指能夠根據(jù)具體情況自主進(jìn)行自補(bǔ)償、自檢測(cè)、自診斷、自校準(zhǔn)、量程切換、 遠(yuǎn)程控制、設(shè)定調(diào)節(jié)、信息儲(chǔ)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(guò) MEMS 技術(shù)的支撐, 可以將傳感器、執(zhí)行器與電路在同一襯底上結(jié)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(xué)、 制造技術(shù)和理論創(chuàng)新的不斷發(fā)展為基礎(chǔ)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(dǎo)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(xì)微粒功能陶瓷、 記憶合金、 功能性薄膜、 超導(dǎo)材料、 高分子復(fù)合材料......等, 在傳感器技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了制造技術(shù)的革命性的變化, 使現(xiàn)代傳感器技術(shù)進(jìn)入以微電子和微機(jī)械集成技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)的階段。MEMS技術(shù)起始于六十年代, 在近十年內(nèi)得到了快速發(fā)展。 這種從 IC制造技術(shù)發(fā)展起來(lái)的微機(jī)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(cè)試標(biāo)定工藝等。 它可使被加工的敏感結(jié)構(gòu)的尺寸達(dá)到微米、 亞微米級(jí), 并可以批量生產(chǎn), 制造出微型化、 可靠性好且價(jià)格便宜的傳感器。微機(jī)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(jià)格比, 將比傳統(tǒng)的傳感器擁有越來(lái)越大的市場(chǎng), 微機(jī)電傳感器的產(chǎn)業(yè)化是傳感器發(fā)展的必然趨勢(shì)。伴隨著傳感器領(lǐng)域技術(shù)的快速發(fā)展, 新概念、 新原理機(jī)載傳感器層出不窮, 有力的支撐了各種飛機(jī)的研制與發(fā)展。 目前, 國(guó)外已在機(jī)載領(lǐng)域獲得應(yīng)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(yīng)微型結(jié)構(gòu))、聲表面波加速度傳感器等。