国内压力扫描阀技术发展现状与国产化突破

压力扫描阀作为多通道压力测量的核心设备，其技术发展水平直接影响航空航天、流体动力学等领域的实验能力。相较于国外从20世纪80年代便开启商业化进程，我国在该领域的研究起步较晚，但经过近四十年的持续攻关，已逐步实现从“引进依赖”到“自主可控”的跨越。本文梳理国内压力扫描阀技术的发展历程，重点解析近年来的国产化突破与前沿成果，为行业提供参考。

一、早期探索：从机械式到初步电子化（20世纪60-90年代）

我国压力扫描阀技术的研究始于20世纪60年代，但初期发展较为缓慢。60年代仍停留在多点巡回检测阶段，主要依赖机械式压力计和人工记录；70年代以小型计算机为中心的数据采集系统成为研究重点，但硬件性能与软件算法均较为基础。

进入80年代，随着微型计算机在国内的普及，自动检测技术逐步成熟。然而，在高精度压力扫描阀领域，我国仍面临技术封锁——多数单位采用单个压力传感器组成的测压系统（精度低、通道少）或机械式压力扫描阀（扫描速率慢、稳定性差）。为满足风洞试验、发动机测试等需求，部分科研单位选择引进美国设备（如Scanivalve公司的ZOC系列、PSI公司的780B系统），并通过二次开发或校准技术弥补国产设备的不足。

二、技术突破：西工大团队的自主研制历程（1991-2004年）

为打破国外技术垄断，西北工业大学钟诚文团队自1991年起开展电子压力扫描阀的自主研发，成为我国该领域的里程碑式事件。

第一代系统：奠定国产化基础（1991-1994年）

1991年至1994年，团队先后研制出DSY64电子扫描测压系统和DSY128电子扫描测压系统。这两款系统采用模块化设计，支持64/128通道测量，准确度达0.10%FS，扫描速率20000点/秒，于1994年1月通过部级鉴定，被认为达到国外80年代同类产品的水平，填补了国内高精度多通道测压设备的空白。

第二代系统：性能显著提升（1998年）

1998年，团队推出DSY0.05%FS系统，扫描速率提升至50000点/秒，接近国外先进水平，为后续智能系统的研发积累了经验。

智能化升级：数字补偿与温度控制（2002-2004年）

2002年，团队研制出ZDS智能电子压力扫描阀，首次引入最小二乘拟合算法进行数字温度补偿，准确度达0.06%FS，测量温度范围扩展至0~40℃，显著提升了系统在复杂环境下的稳定性。同年，DSY2000K电子扫描测压系统完成研制，进一步优化了硬件架构与数据处理算法。2004年底，我国自行研制的DSY2000压力测量系统和ZDS智能电子压力扫描阀通过专家组验收，标志着国产设备正式进入工程化应用阶段。

三、应用与改进：国外设备引进与二次开发（2005-2015年）

尽管西工大团队实现了初步突破，但高精度压力扫描阀的核心技术（如超高准确度、宽温域稳定性）仍与国外存在差距。近十年来，国内多数科研单位和企业选择引进国外设备（如美国Scanivalve公司的ZOC系列、PSI公司的PSI8400系统），并通过软件二次开发或校准技术满足应用需求。

典型应用案例

• 高颖等针对美国Scanivalve公司3217型扫描阀，提出现场原位校准方法，避免高度差修正的繁琐流程，校准后准确度达±0.10%FS，满足试验要求[34]。
• 尹付强在风洞试验中引入PSI公司98RK系统（准确度±0.05%FS），验证了国外设备在高速测量中的可靠性[35]。
• 白雪等以PSI公司DTC系列ESP扫描阀为核心，设计多通道校准方案，通过比对试验评定数据不确定度[36]。
• 王艳基于VB6平台开发PSI8400系统配套软件，提升了设备的人机交互效率[37,38]。
• 曾星等针对DSA3217和9016型扫描阀，设计风洞通用数据采集系统，满足了多场景测试需求[39]。
• 谭正一等以PSI9116智能扫描阀为核心，构建固冲发动机多路压力测量系统，验证了国产化替代的可行性[40]。
• 邢威深入分析DSA3200型产品的校准技术，提出不确定性评估方法，为国产设备校准提供了参考[41,42]。

四、国产化新阶段：高精度与抗冲击技术的突破（2016年至今）

面对国外技术封锁的压力，我国科研机构近年来在高端压力扫描阀领域取得显著进展，逐步缩小与国际先进水平的差距。

分布式系统与高通道数突破

• 张锴等针对飞行器地面试验的大规模压力测量需求，研制分布式压力测量系统，测量准确度达±0.5%FS，支持多节点协同工作，为复杂测试场景提供了国产化解决方案[43]。

国家重点实验室的高精度成果

• 中国科学院力学研究所顾洪斌团队于2016年研制128通道电子压力扫描系统，量程45PSI，准确度±0.05%FS，扫描频率100Hz，达到国际同类产品水平[45]。

北京大学的创新设计：抗冲击与芯片级集成

• 2020年，北京大学研发“风雷”电子压力扫描阀，体积小、抗干扰性强，适用于便携式测试场景。
• 2021年，马盛林团队提出大规模气动压力传感器集群采集处理芯片系统，以32通道扫描阀为研究对象，在硬件层面突破MEMS芯片流片工艺与批量制备技术，在软件层面设计高速接口与批量标定算法，最终实现准确度优于0.10%FS。该系统兼具抗冲击、性价比高等优势，为国产高端设备提供了新方向[46]。

五、总结与展望

我国压力扫描阀技术的发展历程可概括为“引进—消化—自主创新”三个阶段：

• 早期（60-90年代）：以机械式和小型计算机系统为主，技术基础薄弱；
• 突破期（1991-2004年）：西工大团队实现电子化与智能化升级，达到国外80年代水平；
• 国产化新阶段（2016年至今）：通过分布式架构、芯片级集成与抗冲击设计，逐步逼近国际先进水平。

当前，尽管国产设备在超高准确度（如±0.03%FS）、极端环境适应性等方面仍有一定差距，但随着MEMS传感器技术、AI校准算法及多物理场融合技术的快速发展，我国有望在未来5-10年内实现高端压力扫描阀的全面自主可控，为航空航天、新能源等领域提供更强大的技术支撑。