快速响应薄膜温度传感器技术研究

【摘要】： 飞行器在大气层高速飞行时与空气的剧烈磨擦,材料表面的温度迅速升高(某飞行器的前沿温度能够达到1200℃),需要对飞行器上的某些点在不同马赫数下和不同攻角状态下的受热情况进行测试分析,准确计算出材料在受热状态下的力学性能,以便选用合适材料和防热措施,保障飞行器安全可靠的高速飞行。快速响应薄膜温度传感器技术研究这一课题来源于“863”重大项目,为某专项的温度传感测试进行前期研究开发。 本文系统分析了快速响应薄膜温度传感器的相关技术,设计制作了薄膜温度传感器。论文的研究内容和主要工作如下: 1、系统分析了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备的工艺流程。 2、采用离子束溅射沉积技术,通过大量的镀膜试验及膜层性能测试,制备出了致密度高,绝缘性能好、粘着力大的Al2O3薄膜。 3、采用精密磨抛工艺,离子束溅射镀膜技术,钢片掩膜方式,通过大量的镀膜试验、热处理工艺,相关性能检测手段等,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、成功研制出了能够测量1200℃高温,响应时间约50ms,精度1%的快速响应高温薄膜温度传感器样品。 5、研究了薄膜热电偶的静、动态特性的标定方法,并对研制的薄膜热电偶样件进行了全面的性能测试。测试结果表明,研制的薄膜温度传感器完全达到了设计要求。