高温老化和可靠性试验对Pt薄膜微型温度传感器的性能影响

设计了一种铂(Pt)薄膜热电阻微型温度传感器,采用磁控溅射方法制备传感器薄膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)等手段对老化前后的Pt薄膜组织进行了系统表征;采用温度标定法对Pt薄膜电阻的温度-电阻特性进行了研究;通过振动、冲击、温度冲击等试验研究了温度传感器的环境可靠性。结果表明,老化处理增加了Pt薄膜组织结晶度,减少了组织中的杂质元素、降低了Pt薄膜电阻;线性拟合得出Pt薄膜温度-电阻线性度为0.999 93,具有良好的线性关系;可靠性试验后Pt薄膜电阻上升,测温精度一定程度上受到影响,但误差不大于0.205 K,满足高精度传感器的要求。

铂膜电阻温度传感器耐高温结构设计与性能验证

针对铂(Pt)膜电阻温度传感器难以实现850℃高温环境长期稳定测量问题。采用磁控溅射法在996氧化铝(Al_(2)O_(3))陶瓷衬底沉积Pt膜温度敏感层,通过对Pt膜进行热处理、耐高温表面防护结构提升其耐高温性能,采用阻值修调技术控制传感器阻值精度,结合微机电系统(MEMS)与厚膜工艺技术制备Pt膜电阻温度传感器。结果表明:Pt膜电阻温度传感器电阻温度系数(TCR)为(3851±3)×10^(-6)℃;0℃电阻值控制在199.92~200.06Ω范围内;传感器从室温阶跃至850℃热响应时间(τ_(90))为15.1 s;传感器经100次室温至850℃温度冲击后输出稳定;经850℃环境1000 h寿命考核,传感器0℃阻值漂移量小于0.5%。制备的Pt膜电阻温度传感器可长期保持850℃高温环境稳定测量,该温度传感器广泛应用于汽车尾气排放、发动机健康监测等高温测量领域。

超薄型Pt膜温度传感器的微加工技术研究

为了掌握采用激光微加工技术加工超薄型Pt膜温度传感器的最佳工艺参数,文中采用声光调Q原理的Nd-YAG激光划片机加工Al_2O_3陶瓷基体,研究激光工艺参数与传感器基体上刻槽深度与宽度的关系,以及采用调阻机加工Pt薄膜电阻,研究激光调阻工艺参数与调阻精确度的关系.

铂膜温度传感器可靠性定级加速试验研究

针对电子元器件可靠性定级试验面临的困难,结合铂膜温度传感器可靠性研究,探讨了一种可实现的定级加速试验。在分析失效机理的基础上,选定了Arrhenius加速模型,求得激活能与待定常数。利用铂膜温度传感器多功能测试系统,完成铂膜温度传感器可靠性定级加速试验。结果表明,在控制抽样数条件下,明显地缩短了试验时间,对工程实践有重要参考价值。

铂电阻瞬态气体温度传感器研制及试验验证

利用热电阻测温原理，设计、研制了铂金属薄膜热电阻瞬态气体温度传感器，并将该传感器应用于内燃机排气温度的测量，测试结果表明：该传感器测温范围宽、稳定性好、精度高、响应快，可满足有关学科瞬态气体温度测量的要求。

高于室温环境的热式气体微流量传感器性能分析

为了探索平板微热管的传热特性,了解微热管内不同温度区间的蒸汽传输特性,开展了热式气体微流量传感器及其检测系统的设计。设计了一种便于探索最佳温度测量点的热式微流量传感器结构,利用MEMS工艺进行加工制作,在不同环境温度下对其性能进行了测试,得到了环境温度与热式微流量传感器性能的关系。基于MSP430单片机和C#语言自主开发了流量传感器检测系统,可对一定范围内的流量进行实时检测,并实时绘制流速随时间的变化曲线。研究表明,采用本文设计的热式微流量传感器结构,可以检测高于室温环境下的微流量气体,并可通过提高加热器温度或改变测温电阻对的测量位置来提高测量灵敏度。

基于热电堆的新型高温薄膜热流传感器的研制

精确的热流测量对航空发动机设计至关重要,实时监测和获取发动机涡轮叶片表面精确的热流分布可以为航空发动机热端部件设计提供依据,也可以进行状态监测和故障诊断。薄膜热流传感器具有体积小、响应速度快、对工作环境的流动干扰小等优点。然而,目前能够应用于高温高热流环境中测量的薄膜热流传感器在灵敏度方面仍然存在较大的局限性。设计和制造了基于铂铑热电堆的新型高温薄膜热流传感器。该传感器由Pt/Pt-13Rh薄膜热电堆、底层SiO_(2)/Al_(2)O_(3)热阻层、顶层Al_(2)O_(3)保护层组成,底层SiO_(2)/Al_(2)O_(3)热阻层位于Al_(2)O_(3)陶瓷基底和热电堆之间。传感器分别在0~110 kW/m^(2)的热流和1 000℃的温度下进行了测试。测试结果显示,传感器的输出与施加的热流表现出良好的线性关系,灵敏度为8.04×10^(-6)V/(kW/m^(2)),实验数据与仿真结果相近。具有Al_(2)O_(3)保护层的传感器在1 000℃中保温3 h后电阻、灵敏度及响应特性基本上不受影响。设计的新型高温薄膜热流传感器具有较高的灵敏度和可靠性,将为高温环境中的热流测量提供一种新方法。

基于PLD溅射Al2O3薄膜的声表面波温度传感器的研究

通过脉冲激光沉积系统沉积Al2O3薄膜层作为电极的防护层的声表面波温度传感器。在0~1300℃高温测试中,温度传感器的谐振频率随着温度的增加而减小。声表面波器件在1100℃环境下稳定工作了80 min,最后通过扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的表面形貌,原子力显微镜(AFM)对传感器进行表面粗糙测定、颗粒度解析。根据这些结果,提出了一种可以明显延长高温下声表面波器件的Pt电极的寿命的方法。

一代新型温度传感器

本文讨论了铂薄膜温度传感器的设计、制造工艺、膜料与衬底及封装材料的关系。报道了研制成的薄膜铂电阻性能全面符合IEC751标准。