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《大连理工大学》 2007年
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薄膜温度传感器的研制

朱亚民  
【摘要】: 本课题属于切削温度测试研究领域,得到辽宁省自然科学基金项目的支持,项目编号(20062143)和辽宁省教育厅高校科技计划的支持,项目编号(05L023)。 在切削机理研究中,切削温度的测量与控制是切削加工科研和生产中的重要课题,同时由于其具有变化快,难以实现实时测量等特点。因此也是一个不易解决的难题。本文采用磁控溅射技术制备了薄膜温度传感器并将其用于切削温度的测量,因为薄膜热电偶能直接测量切削温度,而且响应时间一般为ms级,甚至能够达到μs级别,因此准确性和可靠性较高。 本课题组曾先后采用多弧离子镀和磁控溅射技术在刀具上制备了NiSi/NiCr薄膜热电偶来监测切削温度以确保安全生产,本文研究的对象是薄膜温度传感器的研制、加工,以实现切削温度动态测量。 论文的主要内容包括:薄膜热电偶温度传感器设计与制作,磁控溅射方法制备热电偶的电极,静态标定、动态标定及切削温度测量实验以及有限元分析等。 其中动态标定采用可调功率脉冲激光器产生的合适脉冲作为热源,调节热量以获得合适的激光脉冲,并垂直照射到薄膜热电偶的镀膜层表面,膜层表面再瞬时吸收激光以获得与薄膜热电偶动态特性相适应的瞬态高温,并以热传导的方式向薄膜内部传递,使热电偶感受到温升并产生电压信号输出。试验结果表明,传感器动态响应能力好,时间常数能够达到0.5ms。 文章采用有限元分析软件ANSYS对切削温度的分布和变化规律进行了有限元仿真,并通过实验验证。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH811

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