國產拉力計傳感器行業的發展階段

國產拉力計傳感器面臨的問題

經過十多年的發展，國內已具備了研制并批量生產壓阻式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，正在進行工業化批量生產的工作。經過努力，完全可以實現拉力計傳感器的國產化。

國內很多廠商依靠進口壓阻式傳感器，設汁制造國產變送器。壓阻式傳感器技術成熟，很適合國產化研制。但是，壓阻式傳感器容易受溫度、濕度等環境因素影，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壓阻式傳感器的測量精度和穩定性。

以富士公司為代表的少數企業生產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、長期穩定性好的優點，但是，它對生產工藝要求高，加工難度大。國內從事硅電容壓力傳感器的研究可以說是剛剛起步。盡管國內已經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品的平均水平，但在長期穩定性方面，差距較大。同時，國內的電容傳感器在高差壓和微差壓規格的開發上仍有較大差距。

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

拉力傳感器的國產化問題的關鍵主要是如何提高傳感器的長期穩定性。傳感器的長期穩定性和傳感器的材料選擇、結構設計、加工工藝密切相關。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。

國內相關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，如果能夠實現某種形式的補償或者在線的自標定方法，則有可能在短期內提高傳感器的長期穩定性，使國產傳感器在穩定性指標上滿足石化行業需求。因此，在國內MEMS研究的基礎上，通過科研院所和工廠的協同合作，共同努力，完全可以實現石化行業所需壓力變送器的國產化。

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依靠進口，不僅價格昂貴，而且，由于不具有自主知識產權，很有可能暗藏潛在威脅，國外廠商生產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種結構，以壓阻式結構居多。