新型高超声速风洞MEMS摩阻传感器初步研究

摘要

以MEMS技术为基础的摩阻传感器具有体积小、成本低、可靠性高等特点,主要用于测试并确定飞行器表面摩阻的大小和分布情况,对飞行器设计具有重要意义.高超声速风洞流场内法向载荷较大,远大于待测模型壁面的表面摩阻,这对MEMS摩阻传感器的设计和研制提出了更高的要求.本文基于现有MEMS技术和高超声速风洞流场的载荷特性,设计一种新型MEMS摩阻传感器,采用立体式敏感结构,将表面摩阻转换为摩阻力矩,通过平板电容差分检测.该传感器不仅具有灵敏度高、温度稳定性好等特点,从理论上还可以消除法向载荷导致的测量误差.本文主要研究MEMS摩阻传感器的结构设计理论、微弱电容信号检测方法和MEMS加工工艺,为高超声速风洞流场表面摩阻测量试验研究提供参考.