高可靠硅壓力式靜壓信號處理電路設計與實現

周 朋， 張興宇， 劉靖雷， 唐燕彬， 王立武

(北京空間機電研究所，北京 100076)

返回艙回收分系統在返回過程中需要在指定高度根據開傘控制信號完成開傘動作，降落傘打開后，降低返回艙著陸速度，實現回收軟著陸。其中指定高度開關信號由靜壓高度控制器給出，目前中外靜壓高度的測量通常采用膜盒和硅壓技術實現。膜盒能夠跟隨外界氣壓變化而產生彈性形變，從而使與其相連的中心桿產生位移，位移量與外界氣壓符合一定數學關系，當外界氣壓達到一定值時，中心桿隨之到達指定位置，接通觸點，發出指定高度信號，中國目前已經掌握了膜盒敏感元件的生產技術，航空領域中大部分飛機采用的就是基于膜盒原理的高度測量單元[1-2]，神舟飛船的開傘控制信號也是由膜盒式靜壓高度控制器給出[3]。雖然膜盒工藝簡單，便于生產，但其靈敏度低，機械放大機構使誤差增大，性能不穩定，且滯后、彈性后效，使得準確度降低。相比于膜盒式靜壓高度控制器，硅壓力式靜壓高度控制器利用單晶硅的壓阻效應，制成力電變換器，具有更高的精度和抗振性能，同時減小了體積，降低了功耗。外國航空航天領域已被廣泛采用，中國硅壓力傳感器的生產工藝技術有限，應用主要依靠進口，目前中國部分飛機的高度表采用硅壓力傳感器實現，對體積重量有一定要求的無人機，通常也采用硅壓力傳感器作為高度敏感元件[4-5]。新一代載人飛船的高度敏感元件選用了硅壓力式靜壓高度控制器和膜盒式靜壓高度控制器組成異構雙機冗余系統提高系統可靠性。……