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MEMS传感器在航空航天领域中的应用

供稿:中国工控网 2017/2/20 9:43:19

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  • 关键词: MEMS传感器 MEMS
  • 摘要:MEMS在航空航天领域最常见的应用则是各种传感器,它们具有不同的特点,适应在不同的场合。MEMS 技术首先应用在航天技术领域,是由于航天技术对器件功能密度比的要求非常高,也可以说MEMS 技术的主要需求牵引来自于航天领域。

  MEMS在航空航天领域最常见的应用是各种MEMS传感器,它们具有不同的特点,适应在不同的场合。MEMS 技术首先应用在航天技术领域,是由于航天技术对器件功能密度比的要求非常高,也可以说MEMS技术的主要需求牵引来自于航天领域。

  MEMS技术在航天领域应用优势:

小的质量和体积,低发射质量。

低功耗——大部分器件处于电静态。

小的热常数——可用较低功率来维持温度。

抗震动、抗冲击和抗辐射机械装置——如开关可以抗辐射加固,低惯性质量使MEMS可抗震动/冲击。

高集成度——在一个芯片上集成了多种功能,大大简化了系统的结构。

批量制造低成本——大批量生产。

  MEMS技术在航空航天领域中的各种应用其实大部分都是以传感器的形位为其服务。在这里我们从传感器的角度来分析MEMS技术的应用。

  MEMS传感器主要有五种用途:

① 供有关航天器的工作信息,起故障诊断的作用;

② 判断各分系统间工作的协调性,验证设计方案;

③ 提供全系统自检所需信息,给指挥员决策提供依据;

④ 提供各分系统、整机内部检测参数,验证设计的正确性。

⑤ 监测飞行器内外部的环境,为飞行员航天员提供所需的生存条件,保障正常飞行参数。

  无人飞行器姿态控制

  MEMS微惯性导航系统集微陀螺、微加速度计及其信号处理单元为一体。该系统以硅材料为主,用MEMS加工工艺制造而成,其体积和质量比常规惯性导航系统至少下降2一3个数量级。采用MEMS技术制造的微型惯性测量单元(MIMU),没有转动的部件,在寿命、可靠性、成本、体积和质量等方面都要大大优于常规的惯性仪表。所生产出来的标准化的、高性能航天器姿态测量仪器性能更好,价格更便宜,而且在航空航天平台均能使用。采用MIMU器件可使装置的重量大大减轻。

  直升机飞行状态监控

  MEMS加速度传感器 加速度传感器在航空航天应用在姿态航向基准系统、飞行控制系统,包括颤振测试在内的飞行期间结构测试、健康系统测试、稳定性测试、地面振动测试(风洞试验)、模态测试、发动机控制系统和制导系统等。

  光电吊舱稳定平台

  MEMS微陀螺在无人机光电吊舱、红外稳定平台、位标器中的应用极为广泛。随着MEMS工艺技术的提升,高精度硅MEMS微陀螺逐渐在替代低精度光纤和石英陀螺仪。

  飞行试验和发动机检测试验

  MEMS压力传感器在飞行中、飞行试验、发动机检测试验、结构强度试验、风洞试验,以及在设备的制造生产过程中应用十分普遍。压力测量的特点是:被测压力种类多、涉及范围广、测压点多,要求测量精度高。

通信天线车和火箭炮支架

  MEMS倾角传感器广泛应用于火箭炮固定转动支架角度测量,通讯天线车和飞艇等等。应用范围广,要求测量精度高,误差小,可靠性高。美泰电子自主研发的MTS2000和MTS2001测量精度达到0.001°,内置温度传感器,体积小适用多种场合,并具有良好的振动和冲击特性,已批量应用于雷达天线角对准,火炮炮管初设角度测量,卫星通信车姿态检测盒天线角度测量。

  航天航空集当代先进制造技术、信息技术和材料技术于一身对传感器的要求越来越高。MEMS传感器发展方向是多功能化、小型化、智能化、集成化,随着产品可靠性进一步提高和价格降低,制作技术发展的不断成熟和完善,MEMS传感器在航空航天领域的应用将会在更广泛范围取代传统传感器。

审核编辑(王静)
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