【技術概述】高精度壓力傳感器采用先進的換能機制，利用單晶硅的良好機械特性，將壓力的作用應力轉化機械部件的固有頻率，并輸出。傳感器具有低遲滯誤差、重復性好，長期穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

（1）采用基于雙諧振器的原位溫度自補償技術，有效解決傳感器溫度漂移問題，實現了全溫區(qū)0.01%FS精度等級；

（2）采用全溫區(qū)穩(wěn)幅閉環(huán)控制技術，有效降低傳感器非線性誤差，結合溫度自補償技術，有效拓展了傳感器溫區(qū)和提升了寬溫區(qū)精度；

（3）傳感器采用圓片級的真空封裝技術，保證了傳感器的綜合性能，有效抑制傳感器的時間漂移問題。

項目已研制出應用于軍用航空大氣數據系統傳感器PRS2511/2512和RPS5611、工業(yè)校準領域傳感器RPS2513、以及民用大氣壓力傳感器MERPT-M1等系列產品。產品綜合精度優(yōu)于0.02% FS，年漂移低于100 ppm，可靠性指標優(yōu)于30萬小時。由李樹深、劉明等院士專家組成的鑒定委員會認為：傳感器整體性能處于國際先進水平，溫度跟隨性指標居國際領先。

【技術指標】

【技術特點】

基于雙諧振器設計的高精度硅諧振壓力傳感器綜合精度高、分辨率高、穩(wěn)定性好、可靠性強、溫度跟隨性好、溫度范圍和測量范圍大、體積小、功耗低、能批量化制造、成本低。

【先進程度】國際先進

【技術狀態(tài)】小批量生產、工程應用階段

【適用范圍】

（1）航空大氣數據系統

軍用飛機的航空大氣數據系統采用綜合精度優(yōu)于0.02% FS的高精度壓力傳感器，用于測量飛機飛行的高度、速度、攻角等參數。本項目所研制的硅諧振壓力傳感器產品精度水平滿足航空大氣數據系統要求。2015年，項目組與太原航空儀表有限公司開展合作，研制兩款壓力傳感器產品，開展國產化替代工作，解決了進口產品使用溫區(qū)限制、溫度跟隨性差、啟動時間長的問題。目前RPS2511/2512產品已完成正樣階段，進入設計定型階段；RPS5611產品目前正處于初樣階段。

（2）工業(yè)控制領域

高精度壓力傳感器在工業(yè)控制領域中常用于介質壓力的測量或壓力基準，其典型產品是數字壓力計、壓力控制器和壓力校準儀。本項目研制的RPS2513系列傳感器產品在太原市太航壓力測試科技有限公司開展試用。其應用報告指出三種量程的傳感器的綜合精度優(yōu)于±0.02% FS（部分優(yōu)于±0.01% FS），滿足公司大氣數據測試儀的試驗要求，有望在航空地面壓力校準儀中替代國外進口器件。

（3）氣象領域

氣壓作為氣象六要素中的主要指標，對災害預警具有十分重要的作用。高精度大氣壓力傳感器作為氣壓測量的核心部件，廣泛應用于國家和地方的氣象站、氣候站、農業(yè)站等。本項目傳感器MERPT-M1系列產品分別在新疆維吾爾自治區(qū)氣象技術裝備保障中心、中國氣象局大氣探測試驗基地和江蘇省無線電科學研究所有限公司開展示范應用。用戶報告指出，傳感器的分辨率優(yōu)于10 Pa，準確度為±10 Pa，綜合精度略優(yōu)于國外器件（0.02% FS），年漂移量小于100 ppm（7 Pa）。2018年，交付江蘇省無線電科學研究所有限公司MERPT-M1型壓力傳感器50余套。

【獲獎情況】

（1）獲得2017年中國電子學會技術發(fā)明二等獎；

（2）入選第十二屆（2017年度）中國半導體創(chuàng)新產品與技術。

【專利狀態(tài)】申請中國發(fā)明專利16項，14項獲得授權。

【合作方式】

（1）技術轉讓。在一定的期限與地域范圍內，將高精度硅諧振壓力傳感器產品的制造權與營銷權（不包括所有權）有償轉讓給引進人。轉讓部分包括傳感器的制造方法和技術的系統知識。

（2）許可使用。

采用普通許可的方式，被許可人在規(guī)定的時間和地域范圍內使用在高精度硅諧振壓力傳感器許可使用合同中所約定的知識產權內容，同時保留在該地域范圍內許可人自已使用該項知識產權以及再與第三方就該項知識產權簽訂許可證合同的權利。

或采用排他許可的方式，被許可方在規(guī)定的地域內獨家實施高精度硅諧振壓力傳感器產品的知識產權，而不再許可第三方在該地域內實施其知識產權。

（3）合作開發(fā)。與航空大氣數據系統、工業(yè)控制領域和氣象監(jiān)測領域的主要供應商展開合作，共同開展高精度硅諧振壓力傳感器的工程化。

【預期效益】

目前，硅壓力傳感器主要分布在汽車領域、消費類電子領域、工業(yè)控制領域、醫(yī)療領域和航空航天領域。2018年5月份，Yole Developpement發(fā)布MEMS壓力傳感器2016~2023年市場預估報告。該報告指出目前MEMS壓力傳感器的全球市場規(guī)模為15億美元，并以年增長率3.8%增長。預計到2023年，全球市場規(guī)模將達到20億美元。同時報告數據表明，高精度壓力傳感器2016年全球的市場規(guī)模為5億美元，主要應用于航空電子設備和其他高端應用。目前處于利基市場且增長速度最快，主要原因是當今硅傳感器逐步替代傳統傳感器在航空電子設備和高端應用的市場。

我國傳感器行業(yè)發(fā)展落后，國內高精度壓力傳感器需求嚴重依賴進口，其進口占比為100%。高精度壓力傳感（精度等級優(yōu)于0.02% FS）主要應用于精密測量和控制領域，其典型應用是航天航空、軍用行業(yè)、氣象觀測及環(huán)境探測、壓力校準設備等領域。根據國內相關應用領域供應商提供的數據表明，2017年國內高精度壓力傳感器市場規(guī)模約為￥ 1.81億元，具體市場需求如下表所示。

由于傳統壓力傳感器產品體積大，以呈現出逐步被新興的微型化MEMS壓力傳感器替代的局面。伴隨著飛行器的小型化和輕型化，在軍用飛機領域，新機型軍機均采用微型化MEMS壓力傳感器產品。國內通用航空中也逐步采用微型壓力傳感器替代傳統的傳感器產品。據相關報告預估，國內航空航天領域壓力傳感器的年增長率為5%。

在氣象領域上，隨著國家大力鼓勵和支持民用氣象站，如農業(yè)氣象站等。近三年來，以每年20%的增長速率增長。2017年，自動氣象站的國內市場規(guī)模約為￥5億元。

工業(yè)控制領域、壓力控制領域以及發(fā)動機控制系統領域在國家主張國產化的宏觀政策下，逐步使用國產化高精度壓力傳感器來替代國外進口產品。2017年，該類產品的高精度壓力傳感器全國的示范規(guī)模為￥2.49億元。