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高温大压力传感器研究现状与发展趋势

2021-07-17 11:24:05

高温大压力传感器研究现状与发展趋势

高温下大压力测量在工业、航空航天、冶金、石油勘探等领域具有广阔的应用前景。例如在航空航天领域,高温压力传感器可用于火箭发动机、航空发动机、重型燃气汽轮等高温高压的恶劣环境,用于实现对其运行状态的监控和健康评估。在石油化工领域,可用于地下石油温度、压力的监测,进而为石油开采提供数据支持。

传感器

一般地,当压力范围在10~100 MPa之间时,称之为大压力,大于100 MPa的压力为超大压力。高温压力传感器是指在高于125℃环境下能正常工作的压力传感器[1]。


近年来,随着MEMS技术的发展,微机械压力传感器由于其具有体积小、功耗低、成本低等优势,而得到了广泛的应用[1,2]。然而,该类传感器在超过120℃环境下使用时,会由于内部PN结出现漏电而导致传感器性能急剧下降,进而导致失效[3,4,5,6]。因此,如何把MEMS技术的优势和现有的技术相结合,通过改进工艺、选择新型的耐高温材料,进而克服MEMS传感器的上述缺点,成为目前国内外研究的重中之重。该研究目前也取得了巨大进展,多种类型材料组合形成的新型敏感元件纷纷问世。


以传感器敏感元件材料为分类目标,针对目前常用的几类高温大压力传感器(包括多晶硅高温压力传感器、SOI(Silicon-on-Insulator,单晶硅)压力传感器、SOS(Silicon on Sapphire,硅-蓝宝石)高温压力传感器、SiC(Silicon Carbide(Black))高温压力传感器以及光纤高温压力传感器)的工作原理、国内外研究现状等进行了阐述。

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