壓力傳感器國(guó)產(chǎn)化迫在眉睫

　　壓力變感器，尤其是差壓變送器在我國(guó)石化行業(yè)大量使用。變送器來(lái)源的絕大多數(shù)依靠進(jìn)口，不僅價(jià)格昂貴，而且，由于不具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，很有可能暗藏潛在威脅。能源安全關(guān)乎國(guó)家安全，因此傳感器國(guó)產(chǎn)化迫在眉睫。

　　目前，國(guó)外廠商生產(chǎn)的傳送器中使用的MEMS壓力變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。西門子公司DSm系列壓力變送器就是采用壓阻式結(jié)構(gòu)的壓力傳感器。美國(guó)羅斯蒙特公司3o51系列壓力變送器的傳感器芯片也是壓阻式結(jié)構(gòu)。壓阻式傳感器應(yīng)用非常廣泛。國(guó)內(nèi)很多廠商依靠進(jìn)口壓阻式傳感器，設(shè)汁制造國(guó)產(chǎn)變送器。壓阻式傳感器技術(shù)成熟，很適合國(guó)產(chǎn)化研制。但是，壓阻式傳感器容易受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，而且，靜壓特性依賴工藝水平，無(wú)法得到保證。這兩大難點(diǎn)限制了國(guó)產(chǎn)壓阻式傳感器的測(cè)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(zhǎng)期穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，但是，它對(duì)生產(chǎn)工藝要求高，加工難度大。國(guó)內(nèi)從事硅電容壓力傳感器的研究可以說(shuō)是剛剛起步。盡管國(guó)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(zhǎng)期穩(wěn)定性方面，差距較大。同時(shí)，國(guó)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(guó)外壓阻式傳感器精度可以達(dá)到0.075%，而國(guó)內(nèi)研制的壓阻式傳感器的精度只有0.1%。在長(zhǎng)期穩(wěn)定性能上，國(guó)產(chǎn)傳感器和進(jìn)口傳感器的差距更為明顯。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品長(zhǎng)期穩(wěn)定性的指標(biāo)為0.1%/年，比國(guó)外產(chǎn)品至少高2倍。另外，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的溫度特性差。與國(guó)外產(chǎn)品相比，溫度漂移比國(guó)外產(chǎn)品的典型值大50%～100%。此外，國(guó)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(méi)有成熟的產(chǎn)品，不能滿足某些工藝的特殊要求。

　　壓力傳感器的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題的關(guān)鍵主要是如何提高傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和傳感器的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝密切相關(guān)。我國(guó)在MEMS加工工藝上還處于相對(duì)落后階段，提高工藝水平無(wú)疑是提高傳感器性能的長(zhǎng)遠(yuǎn)之計(jì)。

　　目前，國(guó)內(nèi)相關(guān)高校和科研院所對(duì)壓阻式和電容式MEMS傳感器進(jìn)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(dāng)前工藝水平而言，如果能夠?qū)崿F(xiàn)某種形式的補(bǔ)償或者在線的自標(biāo)定方法，則有可能在短期內(nèi)提高傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，使國(guó)產(chǎn)傳感器在穩(wěn)定性指標(biāo)上滿足石化行業(yè)需求。因此，在國(guó)內(nèi)MEMS研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)科研院所和工廠的協(xié)同合作，共同努力，完全可以實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)所需壓力變送器的國(guó)產(chǎn)化。