快速响应薄膜温度传感器技术研究

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1、快速响应薄膜温度传感器技术研究分类号工瞠12学号鱼S丝Q3Q25Q!fc叟暂缓尘珏工程硕士学位论文硕士牛姓名张建国学科专业控制工程研究方向传感器技术指导教师叶湘滨国防科学技术大学研究生院闻防科学投术大学研兀，{：院i：种硕Ij学化论文摘要本文系统分析了快速响应薄膜温度1井感器的卡H关技术，设计制作了溥膜温度传感器。论文的研究内容和t要1作如下：1、系统分析J,薄膜热电偶温度传感器的基本理论.设计了传感器芯片，确定了传感器芯片制桥的T艺流程。2、采用离'r束溅射沉积技术，通过大量的镀膜试验及膜层性能测试，制备出

2、了致密度高，绝缘性能好、粘着力人的A1203薄膜。3、采用精密磨抛。1:艺，离：r束溅射镀膜技术，钢”掩膜方式，通过大量的镀膜试验、热处胖I：艺，卡n关性能检测于段等，制备出了致密度高、性能稳定、均匀性高、黏附力大的热电偶薄膜层。4、成功研制f}{了能够测晕1200°C高温，响应时问约50mS,精度1%的快速响应高温薄膜溢度f冬感器样品。5、研究了薄膜热电偶的静、动念特1j牛的标定方法.并对研制的薄膜热电偶样什进行了全血的性能测试。测试结乗表明，研制的荷膜温度传感器完全达到了设计要求。主题词：薄膜热电偶温度传

3、感器离子束溅射快速响应性能测试菊j灭闭防科学披术人学研究，E院I稈颂1J学化论史ABSTRACTCausebyintair.materiahereomemuchhighly.Forraftthemateriatempfaircraftcoul0°C-rdertoensuretflying,theproandanglesaededforcalcuatingmechasensorpropertiesofmatecurate1y.Theresearchofthethinfi1techno1ogysternsfrhe

4、，'863”project,stproperapeanatheresperignedandmanufactlmtemperatureseor.Thepapeudiedandworlows：sensoranathesensfasresponsesensorythenumbers,thweregned.chipandfabricatnprocessofthechip2、TheadhesionforceofthelargeALfilmswithhigh—density,goodtionpropertismadeby

5、usingputtertoonatedSOpeingofprec4、TheamperewedtemperaoutI%.c0°C.resout50ms.an5、ThroughtheresearchofstaticancharathesorTestrescouppons闭防科学技术大学研究,卜院I：W倾I。学｛t论文表目录表2.1常J【｝j高温陶瓷性能一览表13022表2.2电介质膜的绝缘性能（单位MQ）介质膜的耐脏性能3表2•4耐热H,击性高温陶瓷材料性能数据农25表3•1不同热处理温度薄膜热I【i偶11i阻值

6、影22表4.1静态标定土要J}j到的相关仪器设备27表4・2荷膜热电偶与标准R犁热电偶/1iI删温度下热电纷输}1；对比39表4・3薄膜热电偶静念标定多项式拟合1{}1线参41表5・I薄膜热电偶44样品精度计同防科学技术大学研究乍院1:手罕颁1j学f汀论文图目录图1.1铁.篠片状簿膜热电S.1（镰一铁）和BS.2（康铜.铁）薄膜热电偶结..4图1.3BMB.1型薄膜热电偶结丁.被测表而的溥膜热电偶1.5火极式薄膜热电偶结..6一5俐1.6,游仑机uI・片薄膜热电偶断面示意图图1.7溅射ITO博J】哭64—的对

7、钳热I乜动势・7图1.8溅射AT0薄膜的对钥热电动势・7图1.9薄膜热电偶式高温温度传感器模样8图1・10多功能薄膜传感器8图1.11陶瓷薄膜温度传感器样片9图1・12温度传感器的温度与热电势关系9图2.1仃中间导体的热电偶Fi1路13图2.2均质导体川路13图2.3连续薄膜断而图14图2.4薄膜表血对I乜子平均自由程的影响•14图2.5荷JI；1表面碰撞点处的镜反射（a）包膜表山j碰撞点处的漫反射（b）・15图2.6薄膜热电偶版图尺电偶镀层结构示意图2.8薄膜热电偶芯片三维模拟20图2.9钢膜片掩膜版尺寸图

8、热I乜偶镀膜夹具示意21图2.11常用热电偶的热电特征曲线（参考端0€）24图2.12溥膜热电偶温度测试点示意图24图2.13高温薄膜热电偶温度传感器示意图26图2・12T艺流程图26图2.15热压键合示意图—27图2・16平｛J：间歇焊接示意图-27图3.1离子束溅射制备薄膜原理图29图3・2电口f1值与热处理温度关系曲线32图3.3不I刊的热处理温度，薄膜热电偶显微形貌33图3・41：珥同热处理