为了满足航天飞行器测控的需要, 缩小与国际先进航天传感器差距, 适应现代传感器微小型化、集成化、智能化、网络化的发展趋势, 我们开展了一系列具有高精度、小型化、耐恶劣环境、较高技术水平传感器研制。
 

1、宽温区小型化压力传感器

宽温区小型化压力传感器为某飞行器提出的新品研制课题, 用于某飞行器上高压气瓶压力测量。本传感器具有小型化、宽温区的特点, 因此研究的重点在于三个方面:一是小型高量程膜片的设计, 二是结构的优化, 三是宽温区的适应性。在方案设计阶段, 我们选择了溅射薄膜原理压力敏感元件。其主要优点是零位稳定性、迟滞、非线性等指标较好, 并且因为弹性体基底为不锈钢, 与接管嘴为相同材料, 因此其焊接强度高, 具有较高的安全性。

结构设计上是在普通压力传感器基础上进行优化设计, 既减小尺寸, 又减轻重量。样机外形为20mm×45 .5mm , 重量减小到40g 对内置放大器的航天专用传感器来说, 这两个指标具有较强的竞争力。

在宽温区设计上, 采取的措施:一是电路选用低功耗器件, 降低发热量;二是对传感器进行全密封结设计, 以减小内外部热量交换。最后达到的指标是:产品工作温度为-120 ℃～ +100 ℃, 并且在-40 ℃～ +60 ℃内温度系数优于15ppm ℃。
 

2、　高温薄膜压力传感器

此传感器为满足飞行器的特定要求而研制的高温薄膜压力传感器, 用于发动机燃油和润滑油压力测量。为满足产品小型化、高精度的技术要求, 通过硬心弹性膜片的合理设计, 在保证产品外径不大于16mm 的前提下, 1MPa 量程的传感器精度(含非线性、迟滞、重复性误差)均优于0 .3 %FS 。为满足产品长期高温环境条件下使用的要求, 产品在封装结构上采用了高温陶瓷印制板+金丝键合的封装设计, 满足了型号任务飞行所需求的高温环境要求和力学环境(振动、冲击、加速度)要求。为提高产品的可靠性, 减少键合金丝的长度, 敏感元件微电路工艺中引用了薄膜激光调阻工艺技术, 保证键合金丝的长度小于4mm , 极大地提高了产品的可靠性。
 

3、CAN 总线压力传感器

传感器数字化、智能化是现代传感器技术的发展方向, 总线技术在型号上的应用已经势在必行, 目前已开发出了CAN 总线压力传感器。
CAN 总线压力传感器技术特点:
①具有温度补偿和非线性修正能力;
②全温区精度高:≤0 .2 %( -40 ℃～ +85 ℃ );
③零点和满量程调整;④具有自诊断能力;
⑤可同时输出压力和温度参数;
⑥数字量输出, 符合CAN2 .0 协议标准, 减少传输误差;
⑦电子标签, 便于系统管理;⑧降低电缆网复杂程度和测试成本,提高可靠性和可维修性。
 

4、发动机燃气热偶组传感器

由七支单支双路铠装热电偶并联构成的发动机燃气热偶组传感器, 用于发动机平均燃气温度测量并提供温度控制用信号, 是发动机的重要组成部份。

该类型的热电偶组件系国内首次研制, 目前国内尚无同类产品, 无论是从材料、工艺方面, 还是试验方面, 都没有或很少有可借鉴的经验。该产品利用了复杂的空间成型、热电偶丝空间并联以及多种焊接组合等关键技术, 成功地实现了高温、高精度、多测点的技术性能。产品具有很高的设计和工艺技术水平,与国外同类产品相比, 其特点为精度高、双路输出、稳定性好、重量轻、环境适应性强。热电偶组的研制成功, 解决了发动机平均燃气温度的测量, 为国内该类产品的发展奠定了基础。
 

5、一体化振动、冲击传感器

北京遥测技术研究所近几年致力于发展一体化小型振动、冲击传感器。采用压阻式加速度计测量振动、冲击信号。该种加速度计采用先进的微机械加工技术, 将敏感元件和信号调节电路集成在单片电路上, 组成一个完整的测量系统。此类振动、冲击传感器的特点是体积非常小, 质量也很轻, 抗振耐冲击能力强, 便于安装和使用。由于采用先进的微机械技术, 故可靠性得到提高, 同时也解决了武器型号中对振动、冲击传感器提出的一体化、小型化、轻质量的要求。现在我所为国家某小型航天飞行器研制的新型一体化小型双轴冲击传感器外形尺寸仅为25mm ×20mm ×18mm , 质量为22g 。为国家某重点型号研制的一体化三轴振动传感器外形尺寸仅为33mm×30mm ×23mm , 质量为60g(带电缆)。
 

6、石英微机械陀螺

十·五期间, 为满足遥测、控制、组合导航系统的要求, 开展了石英微机械陀螺的研制。石英微机械陀螺设计上采用双端音叉结构, 压电激励, 压电拾取, 具有敏感元件结构简单、受温度等环境影响小、固有可靠性高的优势。在石英微机械陀螺研制过程中, 主要解决了机电耦合敏感元件设计技术、石英微机械加工工艺技术、陀螺元件漂移误差建模技术、陀螺元件有害耦合控制与消除技术等关键技术, 成功地研制出石英微机械陀螺样机。

 

7、MIMU GNSS 组合导航系统

组合导航系统由高性能固态MEMS 陀螺和石英挠性加速度计以及高动态性能、小型化的16 通道GNSS 接收机组成, 如图12 所示。采用紧耦合方式, 利用专用的Kalman 滤波对MIMU 及GNSS 数据进行最

优融合获得高精度的导航结果。为各种高性能、低成本导航、制导与控制系统提供小型化、重量轻、低成本的解决方案。

 

8、MIMU GNSS 组合导航系统

　　组合导航系统的技术特点是:①紧耦合Kalman 滤波获得最优融合数据;②采用MEMS 技术的MIMU 系统, 具有小型化、低重量、低成本的优点。