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随着市场需要日益增长和行业标准逐渐提高,人们对MEMS压阻式压力传感器的性能要求也水涨船高。传统的压阻式压力传感器存在精度较低、温漂较高、灵敏度偏低以及易受到风速效应影响等缺点。基于高灵敏异质结阵列和静压头装置的恒温压力测量系统为解决上述问题提供了一种解决方案。为此,本文针对性设计与研究了带静压头和恒温控制功能的MEMS硅铝异质结阵列压力传感器测量系统。首先,设计了一种带温度补偿结构的硅铝异质结阵列压力传感器,其单个硅铝异质结由掺杂硅和金属铝接触形成。通过理论推导阐述了硅铝异质结阵列具有增强的压阻效应。结合ANSYS有限元应力仿真与理论计算,着重对异质结阵列压力传感器的灵敏度和信噪比进行了研究,优化了阵列传感器的结构和掺杂浓度。根据优化结果设计了阵列传感器版图和相应制作工艺流程,进而完成了阵列传感器加工和芯片的恒温控制封装。其次,设计了一种带温度控制系统的静压头装置,以削弱自然风速风向所带来的气压测量干扰。基于Fluent软件开展CFD模拟仿真,对静压头结构参数进行优化设计,并重点探讨了海拔高度、风速和风向角度对静压效果的影响。利用3D打印加工制作了静压头实物,通过实验验证了静压头装置的静压和恒温防结冰效果。然后,完成了阵列压力测量系统的软硬件设计。系统硬件以STM32F407微处理器为主控芯片,可对温度和压力信号进行采集和处理,并通过PID算法控制加热电路实现系统恒温效果。系统软件基于RT-Thread操作系统实现信号采集、恒温控制、传输通信等多线程操作。通过网络通信和Win Form上位机实现测量系统的人机交互功能。针对近地面探空无人机应用平台,拓展了远距离数据传输、卫星定位、位姿获取等配套功能。最后,对硅铝异质结阵列压力传感器进行了系统的实验测试和温度补偿效果分析。实验结果表明:在-20℃到50℃范围内,在10～370k Pa压力量程内,阵列传感器恒温效果明显,结合硬件温度补偿和恒温控制的传感器的灵敏度为0.251m V/V/k Pa,热灵敏度漂移系数为1.52×10-2%FS/℃。通过函数校正法补偿,可有效降低传感器的非线性误差、迟滞误差和重复性误差,经补偿后阵列传感器综合精度可达2.49%FS。本文通过软硬件补偿和恒温设计,利用静压头提高了传感器的测量精度,降低了温度漂移影响,为基于硅铝异质结构的高性能压力传感器的研究提供了有益参考。