NiCr合金薄膜测力传感器设计制作与力学标定

为了满足切削力信号精确测量的要求,制作了两种结构的切削力测量用镍铬合金薄膜传感器样品、可调式改良应变测试仪桥盒,进行了传感器静力学标定与实际切削力测量试验。使用DASP 36通道振动与噪声信号采集分析系统与YD-15型动态电阻应变仪进行采集与读取测量时的电压信号与应变信号,将采集的应变信号经MATLAB转换为压力应变曲线图,将传感器应变、输出电压值与其对应的理论仿真值进行对比,结果表明测量值与其误差较小,两种传感器的力学测量性能良好。

合金薄膜电阻应变式压力传感器的研究进展

综述了合金薄膜应变压力传感器的现状、发展趋势、技术关键及应用情况。合金敏感薄膜电阻在应变压力传感器上的应用克服了粘贴式应变压力传感的缺点,使压力传感器结构更精细,性能更优越,适应各种恶劣环境测量压力的要求。

合金薄膜高温压力传感器研究进展

合金薄膜压力传感器克服了粘贴式应变压力传感器的缺点,性能更优良,适应恶劣环境压力测量要求。对合金薄膜压力传感器的工作原理进行了介绍,比较了几种压力传感器的优缺点,并以应用温度范围这一指标为中心论述了镍铬、铂钨及钯铬薄膜压力传感器的性能特点及研究现状。镍铬薄膜传感器适用于中、低温介质压力测量,而铂钨、钯铬薄膜传感器适用于更高温度环境下的压力测量。

NiCr薄膜传感器的切削力无线监测系统设计

为了达到实时无线测量切削力的目的,设计了基于自主研制的NiCr合金薄膜测力传感器与ZigBee模块的切削力无线监测系统。传感器实时输出切削力电压信号,数据经ZigBee模块与RS-232线缆上传至上位机(LabVIEW),通过不同的LabVIEW显示面板获取准确的切削力应变与电压值并换算出切削力值,且在上位机中完成数据显示、存储与报表生成等任务。经由静态力学标定试验与实际切削力测量试验验证,切削力无线实时监测系统方案完成了基本的实时采集、无线传输与实时显示功能,具有较好的静态力学采集与实际切削力测量精度。

能耐高温的合金薄膜压力传感器和变送器

合金薄膜压力传感器可以在400C以下的条件下很稳定地测量各种气体和液体的压力。本文叙述了该传感器的工作原理、结构、材料的选择和研制过程中的技术关键问题。

钯铬合金薄膜型氢气传感器的设计与制作

采用钯铬合金做为氢敏材料,设计制备了集成铂薄膜加热器和测温器的氢气传感器。对不同环境温度下温度补偿后氢气传感器的响应特性进行了测试,测试结果表明铂加热器和测温器可消除环境温度对氢气传感器的影响;并研究了不同补偿温度下氢气传感器的响应特性,结果表明,随着补偿温度的升高,传感器吸氢速率和脱氢速率增加。

耐高温合金薄膜压力传感器的设计及仿真分析

研制高温恶劣环境适用的压力传感器具有重要的工程实际意义。文中设计了以蓝宝石为弹性膜片,溅射合金薄膜为应变电阻的耐高温压力传感器。通过有限元软件计算分析了弹性膜片的应力应变分布,并对膜片厚度进行了优化设计。

Pd-Ni合金薄膜氢气传感器中隔离膜性能与机理研究

针对Pd-Ni合金薄膜氢气传感器的响应特性与零点稳定性受氧气氛影响的问题,分别用离子束溅射技术和原子层沉积技术制备了100 nm Pd-Ni合金薄膜氢气敏感电阻和10 nm Al;O;/SiO;/Al;O;复合隔离膜,并测试对比了有隔离膜和无隔离膜样品的氢敏响应特性和零点稳定性,分析了氧气氛影响氢敏特性与隔离膜阻氧透氢的机理。结果表明:复合隔离膜对灵敏度影响极小,起到了较好的透氢阻氧作用,大大改善了空气作为背景气体的氢敏响应特性和零点稳定性,但隔离膜对Pd-Ni合金薄膜氢气传感器的响应时间和恢复时间有负面影响。

氮气流量对C、N共掺杂NiCr合金薄膜微观结构和电性能的影响

目的提高埋入式薄膜电阻材料的电性能,使其具有较大的方阻值、电阻率和较小的电阻温度系数。方法利用闭合磁场非平衡反应磁控溅射技术,制备C、N共掺杂NiCr合金埋入式薄膜电阻材料。以前期优化后的溅射参数作为基本实验条件,通过改变氮气流量,分别在铜箔基底和参照基底载玻片上,沉积C、N共掺杂NiCr合金埋入式薄膜电阻材料。用扫描电子显微镜(SEM)和白光干涉仪表征薄膜的表面形貌,用X射线衍射仪(XRD)表征薄膜的微观结构,用X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线能量散射谱仪(EDS)测试薄膜的成分,用表面轮廓仪测膜厚,用拉曼光谱仪分析薄膜中的C元素,用四探针测量系统测试埋阻的方阻值和热稳定性。结果随着氮气流量的增加,薄膜的衍射峰减弱,非晶化程度增强;当氮气流量为15 mL/min时,薄膜能获得较小的电阻温度系数和较大电阻率,此时薄膜的电阻温度系数范围为0≤TCRNiCrCN≤1.663×10^-4K^-1,电阻率可达到2.2970×10^-3Ω·cm。结论反应溅射中产生的中间相Cr2N和CN对薄膜的电阻率和方阻值有影响,C、N共掺杂NiCr合金埋入式薄膜电阻材料的电性能优于NiCr合金薄膜和C掺杂NiCr合金薄膜电阻材料。

康铜薄膜压力传感器的有限元分析

为研究康铜薄膜的压阻特性,建立了一个压阻式压力传感器模型。康铜薄膜压力传感器采用悬臂梁结构作为弹性元件,用有限元分析软件ANSYS12.0对传感器的静态特性进行了仿真分析。通过改变载荷大小研究了传感器的线性度,发现传感器线性度良好、灵敏度较高;分析了康铜薄膜层位置和薄膜厚度对传感器输出特性的影响,得出了薄膜位置对输出电压影响较大而薄膜厚度对输出电压影响较小的结论。

C掺杂型NiCr合金薄膜的电性能和微观结构

利用闭合磁场非平衡磁控溅射工艺制备出C掺杂型NiCr合金薄膜电阻材料,获得了电性能优于NiCr合金薄膜的NiCrC薄膜电阻材料.实验结果表明:NiCr薄膜中掺杂C元素后,薄膜的择优取向由Ni(011)变为Ni(111);薄膜的缺陷和应力得以减小;薄膜中C元素具有类石墨性质.

陶瓷基钯－银合金氢气传感器的研究

氢气传感器研制的核心问题在于高品质氢气敏感材料的选择；氢气传感器的工作特性则由氢气敏感材料的响应性、稳定性和重复性等所决定。本文采用钯－银合金作为氢气敏感材料，利用磁控溅射技术制备出薄膜式氢气传感器，并对该传感器的性能进行了测试。实验结果表明，在0～30％氢气浓度范围内，该传感器表现出良好的线性输出特性，具有较高的灵敏度和较好的响应重复性，且传感器的响应信号强度和响应时间均随着温度的升高而减小，而湿度及压力对氢气传感器检测性能的影响很小。

2CYJ型溅射薄膜压力传感器

溅射薄膜压力传感器是一种新型的应变式压力传感器。与其它应变式传感器相比,具有迟滞和蠕变小、长期稳定性好等优点。所研制的2CYJ型溅射薄膜压力传感器其精度可优于0.1%,个别指标,如重复性、迟滞可优于0.05%,工作温度范围为-55℃～+150℃。

薄膜磁阻齿轮传感器

齿轮传感器是Ni—Fe合金薄膜磁阻元件的一种重要的应用。本文介结采用Ni—Fe合金薄膜的磁敏电阻元件制成的齿轮传感器的原理、结构、特点、技术参数和应用。

用电镀铜锡合金薄膜实现圆片级气密封装

开发了一种基于电镀铜锡合金薄膜的绝压气压传感器圆片级气密封装技术以降低常规的基于阳极键合气密封装技术的成本及难度。通过实验确定了铜锡合金薄膜的电镀参数,实现了结构参数为:Cr/Cu/Sn(30nm/4μm/4μm)的铜锡合金薄膜;通过共晶键合实验确定圆片级气密封装的参数,进行了基于铜锡材料的气密封装温度实验。通过比较各种不同温度下气密封装的结果,确定了完成圆片级气密封装的条件为:静态压力0.02 MPa,加热温度280°,保持20min。最后,对气密封装效果进行X-射线衍射谱(XRD)、X射线分析、剪切力以及氦气泄露分析等实验研究。XRD分析显示:在键合界面出现了Cu3Sn相,证明形成了很好的键合;X射线分析表明封装面无明显孔洞;剪切力分析给出平均键合强度为9.32 MPa,氦气泄露分析则显示泄露很小。得到的结果表明:基于电镀铜锡合金薄膜可以很好地实现绝压气压传感器的圆片级气密封装。

热处理工艺对合金薄膜电阻及其稳定性的影响

利用离子束溅射镀膜技术,在17-4PH不锈钢弹性衬底上直接溅射SiO2绝缘膜和NiCr薄膜,制备了一种新型的压力传感器用合金薄膜。分析了热处理工艺对合金薄膜电阻稳定性的影响,对NiCr薄膜电阻进行了4种热处理工艺,获得了使合金薄膜电阻长期稳定的热处理工艺参数在SiOx和N2的保护下,673K退火1h,并在473K下保温24h。用该工艺能制备适应各种恶劣环境的高精度压力传感器。

形状记忆合金薄膜在微机电系统中的应用

形状记忆合金 (SMA)薄膜因其特有的形状记忆合金效应、超弹性行为以及薄膜材料所特有的优越性能 ,而在微机电系统中的微驱动器和微传感器方面极具应用潜力。本文主要介绍了以TiNi基合金为主的形状记忆合金薄膜在微驱动器和微传感器上的国内外应用性研究现状 ,并展望了其未来的发展趋势。

金属合金巨磁阻抗三明治结构多层薄膜研究进展

介绍了金属软磁合金三明治结构多层膜巨磁阻抗效应的研究和应用现状、以及多层薄膜的制备方法和表征手段。最后介绍了磁电阻磁头和磁传感器等的应用情况和对该领域研究的展望。

氢气传感器研究型实验教学设计

依托科研项目及清华大学实验室创新基金,开展了关于钯-银合金氢气传感器的制备及性能研究的实验教学。围绕钯-银合金薄膜的制备、微结构、表面形貌和电学性能表征,介绍了半导体薄膜研究型实验教学的内容和实施方法,激发了学生的科学研究兴趣,探讨了研究型实验教学对培养学生创新思维和科研能力所起的作用。