钛合金纳米薄膜压力传感器非线性及灵敏度研究

为了满足钛合金纳米薄膜压力传感器高精度测量要求,基于薄膜厚度、凸岛、电阻形状和排列位置对传感器非线性、灵敏度的影响分析,设计并优化了以钛合金薄膜为敏感元件的两种量程的压力传感器。结果表明,有无凸岛,传感器的最大应力均出现在膜片边缘处。增加凸岛后,最大应力降低,位置基本保持不变。增加凸岛或随着凸岛直径增大,非线性降低,灵敏度相应增加。理论上,为了保证传感器灵敏度不小于2.5 mV/V,2 MPa量程时,增加Φ2 mm凸岛后,非线性降低至0.05%,灵敏度约为2.67 mV/V。4 MPa量程时,增加Φ3 mm凸岛后,非线性降低至0.02%,灵敏度约为2.89 mV/V。制备了两种量程传感器并测试分析,2 MPa量程时,其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.01 mV/V及0.01%。4 MPa量程时,其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.16 mV/V及0.02%。本研究为钛合金纳米薄膜压力传感器关键参数设计提供重要依据。

薄膜高压传感器焊接封装技术研究

测量高温、高压、强振动等恶劣环境下的压力,薄膜压力传感器具有不可替代的优势。结合薄膜传感器特点,设计全焊接式一体化结构,应用先进的焊接方法与焊接工艺进行传感器结构封装,可获得长期恶劣环境下应用的高可靠薄膜高压传感器。

高可靠红外光电水浸传感器研制

基于红外光电检测原理的水浸传感器灵敏度高,响应时间快,但环境自然光、水雾等干扰测试准确度。本文通过对光学探头材料与结构的优化设计,提高传感器测试精度,通过双层防护结构设计与恒温加热设计,避免自然光、凝露等环境因素对光电检测的测试干扰,设计获得了高可靠的红外光电水浸传感器。

薄膜铂电阻元件稳定性测试与分析

高端军事应用环境对测温传感器提出了小结构、高精度、良好的长期稳定性等要求,采用溅射方式制备的薄膜铂电阻元件成为了首选。通过分析薄膜铂电阻元件的结构、工艺,探讨影响稳定性的主要因素,包括薄膜缺陷、杂质、电迁移、结构封装应用与温度应力等。选择薄膜铂电阻在水三相点下的电阻值作为稳定性的比较基准,设计了一款不大于3mK的高精度测试系统。通过对薄膜铂电阻元件进行高温电寿命试验和温度冲击试验,评估得出薄膜铂电阻元件长期稳定性达到10mK,满足设计需求。

溅射薄膜压敏芯体长期稳定性研究

溅射薄膜压敏芯体是制作薄膜压力传感器的核心敏感器件,测量精度高、长期稳定性好,尤其适合航天、航空等对可靠性、长寿命要求高的军事领域应用。对薄膜压敏芯体制备工艺过程进行分析,探讨影响芯体长期稳定性的原因,针对原因进行工艺改进,可获得高稳定的薄膜压敏芯体。

油浸式变压器单氢健康监测系统设计

针对传统在线油色谱系统复杂、价格昂贵、体积大的缺点,基于薄膜氢气传感器技术设计了一套成本低、体积小、可靠性高的油浸式变压器单氢健康监测系统,该系统主要由薄膜氢气传感器、处理电路、数据传输三部分组成,处理电路配合氢气传感器通过温控、温度补偿、非线性补偿等相关算法实时获取油中氢气浓度信号,该氢气浓度信号通过Zigbee以及GPRS无线网络传输给远端网络服务器,用户通过Internet即可随时随地监测变压器健康状况。通过样机试验表明,该系统精度高、稳定性好,满足变压器健康监测的要求。