國產(chǎn)拉力計傳感器行業(yè)的發(fā)展階段

國產(chǎn)拉力計傳感器面臨的問題

經(jīng)過十多年的發(fā)展，國內(nèi)已具備了研制并批量生產(chǎn)壓阻式MEMS壓力傳感器的條件。壓阻式MEMS壓力傳感器已大量供應(yīng)市場。電容式MEMS壓力傳感器也已完成實驗室階段研究，正在進行工業(yè)化批量生產(chǎn)的工作。經(jīng)過努力，完全可以實現(xiàn)拉力計傳感器的國產(chǎn)化。

國內(nèi)很多廠商依靠進口壓阻式傳感器，設(shè)汁制造國產(chǎn)變送器。壓阻式傳感器技術(shù)成熟，很適合國產(chǎn)化研制。但是，壓阻式傳感器容易受溫度、濕度等環(huán)境因素影，而且，靜壓特性依賴工藝水平，無法得到保證。這兩大難點限制了國產(chǎn)壓阻式傳感器的測量精度和穩(wěn)定性。

以富士公司為代表的少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)了以硅電容傳感器為核心的壓力變送器。電容式壓力傳感器具有精度高、長期穩(wěn)定性好的優(yōu)點，但是，它對生產(chǎn)工藝要求高，加工難度大。國內(nèi)從事硅電容壓力傳感器的研究可以說是剛剛起步。盡管國內(nèi)已經(jīng)有單位研制出了硅電容傳感器 它的精度和靜壓特性已接近富士公司產(chǎn)品的平均水平，但在長期穩(wěn)定性方面，差距較大。同時，國內(nèi)的電容傳感器在高差壓和微差壓規(guī)格的開發(fā)上仍有較大差距。

國外壓阻式傳感器精度可以達到0．075％ ，而國內(nèi)研制的壓阻式傳感器的精度只有0．1％。在長期穩(wěn)定性能上，國產(chǎn)拉力計傳感和進口傳感器的差距更為明顯。國產(chǎn)產(chǎn)品長期穩(wěn)定性的指標為0．1％／年，比國外產(chǎn)品至少高2倍。另外，國產(chǎn)產(chǎn)品的溫度特性差。與國外產(chǎn)品相比，溫度漂移比國外產(chǎn)品的典型值大50％～100％ 。此外，國產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)格品種不夠全，在微差壓和高差壓、高靜壓規(guī)格方面沒有成熟的產(chǎn)品，不能滿足某些工藝的特殊要求。

拉力傳感器的國產(chǎn)化問題的關(guān)鍵主要是如何提高傳感器的長期穩(wěn)定性。傳感器的長期穩(wěn)定性和傳感器的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工工藝密切相關(guān)。我國在MEMS加工工藝上還處于相對落后階段，提高工藝水平無疑是提高傳感器性能的長遠之計。

國內(nèi)相關(guān)高校和科研院所對壓阻式和電容式MEMS傳感器進行了大量的研究 ，在理論和工藝水平上都取得了一批成果。就當前工藝水平而言，如果能夠?qū)崿F(xiàn)某種形式的補償或者在線的自標定方法，則有可能在短期內(nèi)提高傳感器的長期穩(wěn)定性，使國產(chǎn)傳感器在穩(wěn)定性指標上滿足石化行業(yè)需求。因此，在國內(nèi)MEMS研究的基礎(chǔ)上，通過科研院所和工廠的協(xié)同合作，共同努力，完全可以實現(xiàn)石化行業(yè)所需壓力變送器的國產(chǎn)化。

目前，我國大量使用拉力計傳感器。這些傳感器來源的絕大多數(shù)依靠進口，不僅價格昂貴，而且，由于不具有自主知識產(chǎn)權(quán)，很有可能暗藏潛在威脅，國外廠商生產(chǎn)的拉力計傳感器使用的MEMS壓力傳感器主要有壓阻式和電容式2種結(jié)構(gòu)，以壓阻式結(jié)構(gòu)居多。