薄膜瞬态温度传感器的制备及性能研究

摘要

针对普通温度传感器存在响应时间长、无法快速测量瞬态温度以及薄膜热电偶引线困难的技术难题,研制了一种响应速度快、测量精度高、引线方便的薄膜瞬态温度传感器。采用直流脉冲磁控溅射技术,在嵌入Ni Cr-Ni Si平行电极丝的陶瓷基体端面依次沉积Ni Si功能薄膜和Si O2绝缘保护薄膜。利用自行研制的静态标定系统对薄膜传感器的静态性能进行了研究,结果表明所研制传感器在50~400℃范围内具有良好的线性和热稳定性,塞贝克系数为41.2μV/℃,非线性误差不超过0.05%,改变Ni Si薄膜的厚度对传感器的塞贝克系数影响很小。利用ANSYS有限元仿真和动态标定实验对薄膜传感器的动态性能进行了研究,结果表明所研制传感器的响应时间为μs级,时间常数随着Ni Si热接点薄膜厚度的增加而增大,改变激光脉冲能量对传感器时间常数的影响很小。利用温度检定炉对薄膜传感器进行了测温试验研究,结果表明所研制传感器能够快速响应温度的变化,可为瞬态温度的测试提供有效的方法和技术途径。