Nano-g级高精度MEMS加速度传感器及仪器
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-11-08 17:14:28
本成果包括两个部分,分别为成熟度较高且经过应用验证的Nano-g级电容式MEMS加速度传感器及仪器,以及较为前沿的基于量子增强效应的Nano-g级光学微加速度传感器。
前者采用硅基微纳加工工艺,可实现批量的电容式高精度MEMS加速度传感器芯片,目前该项成果的相关技术指标属于在国际上并跑状态,并已经成果搭载长征五号B型火箭在我国新一代载人航天飞船试验船上进行过微重力环境测量应用,性能卓越,技术可靠,成熟度高。
后者采用量子精密传感相关技术,采用光学方案作为信号读出手段,有望突破标准量子极限噪声,实现更高精度和灵敏度的探测。目前相关技术指标在世界上处于领跑状态,技术先进,发展潜力大。
基于光电器件的量子传感和量子精密测量技术是提高极弱加速度传感和测量的极具发展潜力的方向。本成果结合量子传感的高灵敏度优势和先进微纳制造的小型化优势,实现小型化高精度加速度传感器及重力测量仪器,未来将打破国外技术垄断,对智能交通、能源开发和灾害预警等相关领域的市场竞争格局带来颠覆性变化。
成果团队在高精度MEMS传感器的研制基础上通过进一步攻克高可靠结构、高可靠电路和高可靠工艺等难题,研制了三分量星载MEMS微震仪,于2020年5月搭载长征五号B遥一火箭成功发射并回收(微震仪返回后经复测正常),完成了我国新一代载人航天飞船试验船在轨微重力环境下的扰动加速度测量,任务执行期间成功监测到多个事件,包括货运飞船与载人飞船分离等。性能卓越,技术成熟度高。相应成果即将应用于我国嫦娥七号月球探测任务,未来将开展相关传感器和仪器的产业化推进。
周泽兵,华中科技大学物理学院教授,现为引力中心主任,精密重力测量国家重大科技基础设施建设总经理,引力波探测团队负责人,作为负责人主持相关型号、载人航天工程、国家自然科学基金重点和重大科研仪器等科研项目20余项,目前在研科研项目合同经费1亿余元,发表科研论文100余篇,获批专利授权20余项,软件著作权10余项,提交了多套航天产品,研制的空间惯性传感器先后完成了四次空间飞行实验,获得省部级一等奖2项,培养博士生20余人,硕士生20余人,博士后出站5人。
刘骅锋,研究员,博导,引力中心主任助理,国家优秀青年科学基金获得者。一直从事面向地球科学和空间应用的高精度MEMS传感器及仪器方面研究。在国际会议发表SCI/EI论文70余篇,英文专著章节1章,授权专利20余项,荣获2020年国际微系统及纳米工程(MINE2020)青年科学家奖。近五年主持国家自然科学基金优青项目、面上项目、国家重点研发计划“智能传感器”专项课题、国家科技重大专项课题、GF重点项目等十余项。曾作为骨干参与研制洞察号火星探测器MEMS微震仪,曾负责研制的MEMS星载微震仪实现新一代载人航天飞船试验船在轨微重力环境测量,目前担任嫦娥七号科学载荷月震仪型号副主任设计师负责MEMS月震计研制。指导学生获得“第六届中国研究生创芯大赛”创“芯”之星,并获“优秀指导教师奖”。
本项目已申请2件发明专利,项目成果已有样机/样品,随着智能交通需求日益旺盛,能源短缺问题日益凸显,汽车和交通以及物探行业市场更青睐于兼顾低成本和高精度,本项目产品-国产高端低价加速度传感器与精密测量仪器面世,将会改变现有的市场格局,呈爆发式增长态势。
本项目技术电容式MEMS加速度传感器与国际领先水平持平,处于并跑;量子增强型光学MEMS加速度传感器技术指标体系处于国际领先水平,属于领跑。项目接受转移转化,合作方式:专利许可、专利转让、作价入股、技术开发、面谈等。