Page 115 - 航空电子传感器技术的研究与应用

Research and Application of Avionics Sensor Technology
航空电子传感器技术的研究与应用

5. 光纤传感器
光纤传感技术是 20 世纪 70 年代末兴起的一项技术，现已与光纤通信并驾齐
驱。光纤传感器因其尺寸小、重量轻、抗电磁干扰性强、抗腐蚀性好、灵敏度高、

动态范围宽、便于组网等显著优点，而一直备受青睐。采用不同敏感原理的光纤
传感器可以实现温度、应力、应变、压力、磁场、振动、位移、声音等多达 70
种参数的测量。北京遥测技术研究所在特种光纤传感技术领域已开展多年研究，
并在高温光纤温度测量、光纤压力测量、光纤应变测量等领域取得了重大突破。

实现了我国首套应用于航天型号飞行试验的光纤传感系统、高温应变测量系统的
工程应用，先后承担了运载火箭、火星气象测量仪等多项重要型号工程光纤传感
载荷研制任务。

6. 无源无线传感器
面向航天发动机的健康状态监测和推进剂的高效率利用的需求，对应变、温
度、压力、振动等多种参量进行同时监测，即实现多参数复合集成测量，并与微
执行器结合形成控制闭环测控系统是非常必要的。这也是目前国际上军用特种传
感器的主要发展趋势。未来重点发展方向则是与无线传感网络技术、人工智能技

术结合，使传感器发展成自适应、自学习的智能传感网络。
在无线无源 LC 高温压力传感器方面，根据烧结温度的不同可分为两种技
术路线：低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fire Ceramic，LTCC）和高温共烧
陶瓷（High Temperature Co-fire Ceramic，HTCC）。1998 年，乔治亚理工学院

Mark G.Allen 研究团队首次成功研制了基于 LTCC 技术的 LC 谐振型无源高温压
力传感器，稳定工作温度达到了 450℃，该团队 2009 年又采用 HTCC 技术将工
作温度提升到了 600℃。瑞典 Uppsala 大学的 Sturesson P 等人利用 HTCC 材料和
后烧铂浆料制作感压结构和电感线圈，将传感器的温度进一步提高到 1000℃，

但 1000℃时传感器的 Q 值降低到 3 以下，谐振点检测难度大。国内，中北大学
在共烧陶瓷领域研究较为深入，2014 年报导了基于 HTCC 方案的传感器，工作
温度达到 800℃，测压上限为 200kPa，非线性度为 7%，处于国内领先水平。
在无线无源 SAW 高温温度传感器方面，欧美等国家的研究已相当深入，成果

比较突出。美国 Environetix 公司研制的基于 LGS 晶体的高温 SAW 温度传感器
（EVHT-100），并成功应用于涡轮发动机的温度测试。其性能指标如下：测温
范围为 150 ～ 900℃，测量误差小于等于 10℃，时漂特性小于等于 1℃ /150h，

100