本文档属于类型b（综述类论文），以下是针对该文献的学术报告：
作者及机构
本综述由巴基斯坦国立科学技术大学（National University of Sciences and Technology）航空工程学院的Yaser Javed、Mohtashim Mansoor和Irtiza Ali Shah合作完成，发表于期刊《Sensor Review》2019年第39卷第5期（652-664页）。
主题
论文题为《A Review of Principles of MEMS Pressure Sensing with Its Aerospace Applications》，系统回顾了微机电系统（MEMS）压力传感器的技术原理及其在航空航天领域的应用，重点分析了五种关键应用场景的技术挑战与发展潜力。
论文指出，MEMS压力传感器凭借体积小（比传统传感器小1-2个数量级）、重量轻、成本低、易于批量制造及与电路集成的特性，成为工业领域的重要技术。全球压力传感器市场规模预计在2022年突破100亿美元（年复合增长率6.5%）。支持这一观点的数据来源于Allied Market Research（2017）的报告，同时引用Bogue（2013）的研究，强调MEMS在工业、生物、汽车等领域的成熟应用。
作者详细阐述了五种主流传感原理：
- 压阻式（Piezoresistive）：基于硅膜片上压阻材料的惠斯通电桥（Wheatstone bridge）结构，压力导致电阻变化（图1）。其优势为高灵敏度，但温度敏感性是主要局限。SOI（绝缘体上硅）技术通过埋氧层隔离电阻，可提升高温适应性（图2）。
- 电容式（Capacitive）：通过检测膜片与固定板间电容变化测量压力，具有温度稳定性高、功耗低的特点（图3）。非线性问题可通过接触模式（Contact mode，图4）或凸起膜片（Bossed diaphragm，图5）解决。
- 压电式（Piezoelectric）：利用晶体在应力下产生电荷的特性（图6），适用于动态压力测量（如声学），但需特殊封装以抗振动干扰。
- 光学式（Optical）：通过光纤布拉格光栅（FBG，Fiber Bragg Grating）等技术测量光强或波长变化（图8-9），适用于高温、腐蚀性环境，但校准复杂。
- 谐振式（Resonant）：通过共振频率变化反推压力（图10-11），单晶硅或石英材料提供高精度，但设计需考虑温度敏感性。
每种原理均辅以公式（如压阻式输出电压计算式(6)、电容式基本关系式(7)）及历史案例（如1960年Honeywell首款硅压阻传感器）作为论据。
作者通过文献分析指出，MEMS在航空航天应用受限于高精度、高可靠性及恶劣环境耐受性要求，但仍存在增长潜力：
（1）推进系统/涡轮机械
- 挑战：高温环境（>175°C）需使用碳化硅（SiC）或金刚石材料传感器。
- 案例：Gander等（2003）将光学MEMS传感器嵌入喷嘴导向叶片（NGV），首次实现涡轮内瞬态压力测量（图12）；Macpherson等（1999）开发响应频率>200 kHz的光纤传感器。
（2）湍流诊断
- 需求：传感器尺寸需与粘性子层厚度（约5个壁面单位）匹配以解析高雷诺数流动。
- 案例：Kälvesten等（1995）设计压阻式传感器测量湍流边界层压力脉动；Tsuji等（2007）利用MEMS阵列研究高雷诺数湍流统计特性。
（3）实验空气动力学
- 创新：柔性传感器（如Schwerter等2017b的350 μm厚箔片）可贴合曲面，减少流动干扰（图14）；Takahashi等（2010）在仿生扑翼机翼面集成压阻传感器测量压差（图15）。
（4）微流动控制
- 价值：MEMS传感器与执行器结合可主动控制流动分离。Xu等（2005a）开发多参数芯片同步测量微通道内压力、温度与剪切应力（图16）。
（5）无人机/微飞行器（UAV/MAV）
- 趋势：轻量化与低功耗需求推动MEMS应用。Guo等（2016）提出仿生可拉伸传感器网络；Park等（2008）利用商用MEMS传感器开发攻角传感系统。
作者认为，MEMS在航空航天领域的增长将受益于智能发动机、自适应结构等方向的需求。尽管当前应用受限，但其轻量化、低成本与电路集成能力符合行业长期趋势。综述通过对比分析（表1汇总关键传感器参数）强调：
- 科学价值：为极端环境传感器设计提供材料（如宽禁带半导体）与方法学参考。
- 应用价值：推动湍流机理研究、飞行器优化及微型化平台发展。
通过整合近20年文献（如Eaton与Smith 1997年对压阻传感器的历史回顾），本文为跨学科研究者提供了关键的技术路线图。