【简介：】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。除了红外、激光、图
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。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、 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, 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、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。 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等。
