薄膜热流计与原子层热电堆热流传感器的激波风洞试验对比

激波风洞试验的主要测试量是热流密度,且多采用薄膜热流计进行测试,但薄膜热流计热流测试结果缺乏直接验证手段,存在测热结果不确定度偏大等问题。原子层热电堆(ALTP)热流传感器响应时间短且线性度好,结合高精度可溯源的热流传感器标定实验,可保证ALTP热流传感器测热结果的准确性和可靠性。在多个流场条件下的激波风洞试验中开展了薄膜热流计和ALTP热流传感器测热结果交叉对比验证。对比试验显示:ALTP热流传感器和薄膜热流计在不同流场参数下测热结果相对稳定,中高热流下两者测热结果相差在8%以内。结合对比标定溯源链以及激波风洞试验测热结果的讨论,展现了利用ALTP热流传感器在激波风洞试验中在线标定薄膜热流计的可行性。

原子层热电堆热流传感器研制及其性能测试

针对高超声速风洞试验中对高频热流脉动的测试需求,研制了一种基于横向热电效应的原子层热电堆(Atomic Layer Thermopile,ALTP)热流传感器。利用弧光灯热流传感器标定系统对其进行静态标定,获得ALTP热流传感器的灵敏度系数约为8.24μV/(kW·m^-2),优于国外同尺寸敏感元件的ALTP热流传感器6.90μV/(kW·m^-2)的灵敏度系数;利用激波风洞试验,并通过与薄膜热电阻热流传感器对比,初步获得ALTP热流传感器的响应时间上限,响应时间小于0.20μs。

原子层热电堆热(光)电探测器的原理及研究现状

概述了基于晶体的各向异性Seebeck效应的原子层热电堆热(光)电探测器的基本原理和优点,并从材料体系的选择和器件的主要应用等方面阐述了该类型探测器的国内外研究现状,预测了原子层热电堆探测器在新材料、材料维度和新热源探索等的发展方向。

原子层热电堆热流传感器在激波风洞试验中的应用

高超声速边界层转捩及激波-边界层干扰等基础气动问题的风洞试验中,高频脉动热流是一重要测试量。为了验证自研的原子层热电堆热流传感器在实际风洞试验环境中的性能,利用尖锥模型在Φ2m激波风洞(FD-14A)内开展来流马赫数10、单位雷诺数4.7×10^(6)/m等流场条件下的风洞试验,并与高频脉动压力传感器对比,热流测试结果反映出以150kHz为主、具有一定频率带宽的高频脉动热流分量从无到有的全过程,且高频分量相对强度较高;借助标定实验获得原子层热电堆热流传感器的灵敏度系数,通过与薄膜热电阻热流传感器对比以及重复车次中自对比验证了其用于平均热流测试的静态性能,在此试验条件下测试平均热流为7.92kW/m^(2),重复试验车次中测试平均热流为8.32kW/m^(2),重复性良好。由此,原子层热电堆热流传感器的动/静态性能都说明其在激波风洞试验中具有较好的应用潜力。

柔性基底上原子层热电堆热流敏感薄膜制备研究

针对航空航天高温异构件表面高频热流信号测量难题,提出了一种柔性原子层热电堆热流传感器的解决方案。以镍基合金柔性基带为衬底,通过倾斜基底沉积技术(ISD)生长出了具有倾斜织构的MgO薄膜,并在其上以金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)成功外延生长出了倾斜且织构良好的YBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)(YBCO)热电薄膜。利用脉冲激光对其热电性能进行了测试,其响应时间达到196 ns。

原子层热电堆热流传感器及在气动试验中的应用

针对高超声速飞行器气动热力学研究需要,介绍了一种新型的原子层热电堆热流传感器,该传感器基于横向塞贝克效应,产生一个正比于入射热流的热电势,实现热流的测量。在介绍测量原理、制作工艺、响应特性的基础上,分析了该传感器相对于传统的薄膜热流传感器在数据处理、测量时间和抗干扰能力方面的特点,在此基础上介绍了该传感器在气动试验中的应用情况。

Pb(Zr_(0.3)Ti_(0.7))O_3铁电薄膜激光感生电压效应

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在LaSrAlTaO3(LSATO),LaAlO3(LAO)和SrTiO3(STO)的单晶倾斜衬底上成功制备了Pb(Zr0.3Ti0.7)O3(PZT)薄膜,在三种倾斜衬底上生长的PZT薄膜中都首次发现了LIV效应.对PZT/LSATO薄膜在a,c轴两种不同取向择优生长下的LIV效应做了研究,发现在薄膜c轴取向择优生长的情况下,激光感生电压随着单脉冲激光能量的增加线性增大;而在a取向择优生长的情况下感生电压与激光能量并无明显变化规律,说明PZT薄膜上的LIV效应是原子层热电堆效应,Seebeck系数的各向异性起着重要作用.通过实现薄膜与传输线的阻抗匹配,LITV信号的响应时间得到了很好的改善,上升沿时间由原来的60ns下降到了26ns,半高宽由260ns下降到了38ns.

[(SrTiO_3)_n/(SrTi_(0.8)Nb_(0.2)O_3)_m]_(20)/LaAlO_3超晶格的制备及其激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积(PLD)镀膜技术在倾斜10°的LaAlO3(100)单晶衬底上制备了(SrTiO3)n/(SrTi0.8Nb0.2O3)m系列超晶格.在超晶格薄膜的XRD图谱中清楚地观察到周期调制的卫星峰结构.从卫星峰的分布计算了超周期,进而得到了在生长SrTiO3和SrTi0.8Nb0.2O3时的沉积速率,分别为0.78/pulse和0.57/pulse.在超晶格薄膜中发现了激光感生热电电压(LITV)效应,说明这种人造原子层热电堆结构具有Seebeck系数各向异性.研究发现,在SrTiO3介电层厚度n=46.8nm,SrTi0.8Nb0.2O3导电层厚度m=19.0nm时LITV信号的平均峰值电压最大—UP=0.7V/mJ.mm,n=46.8nm,m=11.4nm时LITV信号的平均响应时间最小τ—=124ns.