适用于极端环境的MEMS传感器研究进展

张亮亮，胡腾江，李 村，赵玉龙

（西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049）

1 引 言

MEMS 传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、精度高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化等优点，在航空航天、船舶、潜艇、兵器工业、无人机系统、自动驾驶、智能机器人、石油化工等领域的应用日趋广泛[1-4]。MEMS 传感器的优势使其能够在高温、高压、高过载、高旋转、油气、腐蚀等极端环境中使用[5-7]。本文着重介绍适用于极端环境的大量程MEMS 高温高压传感器、MEMS 高g值加速度传感器和高精度石英谐振加速度传感器。

2 大量程MEMS 高温高压传感器

当钻井设备在油气田深层地下持续作业时，针对井下高温高压环境下的压力监测成为当前石化工业安全保障的重中之重。在油气井连续作业生产的过程中，稳定可靠的压力传感器是安全生产的有力保障，压力传感器在设计之初应首要注重其设计的稳定性和可靠性。在稳定可靠的基础上，提高压力传感器的综合性能是石化行业生产的更高要求，传感器的量程越大，测量灵敏度、线性度及精度等指标越高，对环境变化监测的范围越广，准确性就越高[8]。

针对油气田井下高温高压环境的检测需求，基于MEMS 微加工技术研制了大量程高温高压传感器。研制的传感器采用压阻敏感机理和SOI技术。采用SOI 材料制成的集成电路具有寄生电容小……