مواد حساس اجزای اصلی حسگرهای لایه نازک با دمای بالا هستند. پایداری شیمیایی و الکتریکی آنها تأثیر زیادی بر روی آنها دارد حسگر ارتعاش حلقههای پیزوالکتریک نشان میدهد که آیا سنسورهای لایه نازک میتوانند در محیطهای سخت استفاده شوند. انواع مواد حساس، ریزساختار مواد حساس ساختار کریستالی خود را دارد و خواص حامل های آزاد با ضریب حساسیت سنسور لایه نازک ساخته شده انجام می شود. به طور کلی، گیج کرنش فیلم آلیاژی کمترین ضریب گیج را دارد و به دنبال آن یک گیج کرنش فیلم نازک ساخته شده از مواد پیزو سرامیک و بالاترین ضریب را دارد. مبدل دیسکی سرامیکی پیزوالکتریک یک کرنش سنج لایه نازک نیمه هادی است.
همزمان کارآمدحساسیت
ضریب کرنش بالاتر دمای بالا دارای گیج کرنش فیلم نازک است، ضریب کرنش بالاتر دمای بالا سنسور پیزوالکتریک مواد PZT ترموکوپل فیلم نازک است و ضریب دمای بالاتر مقاومت لایه نازک RTD است، حساسیت بالاتر و سیگنال اندازه گیری آسان تر است، اما حساسیت سنسور لایه نازک دمای بالا از مواد پیزو حساس مختلف ساخته شده است. ضرایب بسیار متفاوت است. کرنش سنج های لایه نازک با دمای بالا از آلیاژهای با دمای بالا ساخته شده اند که عموماً دارای ضریب کرنش 1 تا 3 هستند، در حالی که کرنش سنج های معمولی از سرامیک پیزو دارای ضریب کرنش کمی بالاتر از 3 تا 9 هستند، اما آنها قابل مقایسه با ضریب کرنش های نیمه هادی 200-10 هستند. .که هنوز به اندازه کافی بالا نیست. ضریب ترموکوپل فیلم نازک از آلیاژ کم است، ضریب سیبک ترموکوپل فیلم نازک از پیزو سرامیک کمی بالا است.
عملکرد دمای بالا
مواد حساس وظیفه تولید سیگنال را بر عهده دارند و می توانند دماهای محدودی را تحمل کنند. زمانی که دما از دمای معینی بیشتر شود مبدل سرامیکی پیزوالکتریک اولتراسونیک r ، تغییر فاز یا حتی ترک خوردگی مواد حساس پیزو رخ می دهد که بر عملکرد الکتریکی تأثیر می گذارد و در نهایت منجر به از کار افتادن سنسور لایه نازک می شود. در حال حاضر، آلیاژ می تواند دمای 1100 درجه سانتیگراد را تحمل کند و سرامیک پیزو می تواند دمای 1500 درجه سانتیگراد را تحمل کند. در کاربردهای با دمای بالا (مانند مناطق با دمای بالا در موتورهای هوایی)، دما از 1700 درجه سانتیگراد فراتر رفته است. امروزه، سنسورهای لایه نازک با دمای بالا دیگر نمی توانند مواد پیزو را انتخاب کنند و فرآیندهایی را که در برابر دماهای بالا مقاوم تر هستند و سنسور دمای بالاتر را تحمل می کنند، تحمل نمی کنند.
فرآیند تولید مواد حساس پیزو
سنسورهای سرامیکی پیزوالکتریک مواد حساسی هستند و ویژگیهای مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون را دارند. حالت اولیه مایع است. پس از عمل نوری یا ترموست در دمای حدود 90 درجه سانتیگراد تا حدود 100 درجه سانتیگراد، دما در حدود 300 درجه سانتیگراد تا 600 درجه سانتیگراد است. اتصال متقابل انجام می شود و سرامیک پیزو پیش ساز در نهایت در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد پیرولیز می شود. پیزوسرامیک های پیش ساز در دمای بالاتر از 1400 درجه سانتیگراد به طور پایدار عمل می کنند، اما در طول اتصال متقابل و پیرولیز منقبض می شوند و معمولاً حدود 30٪ کوچک می شوند. افزودن پرکننده ها می تواند انقباض را کاهش دهد. فرآیندهای بالغی برای ساخت قطعات بدن با استفاده از سنسور ارتعاش دیسک پیزوالکتریک پیشرو وجود دارد، اما گزارش های کمی در مورد فرآیندهای الگوبرداری لایه نازک آنها وجود دارد. هیچ گزارشی در مورد فرآیند الگودهی لایه های نازک PDC روی آلیاژهای پایه نیکل وجود ندارد. بنابراین، استفاده از سرامیک های پیزو برای ساخت سنسورهای لایه نازک با دمای بالا نیاز به تفکیک انقباض دارد. این مشکلات و مشکلات فرآیند الگوبرداری است. انتخاب مواد مناسب می تواند ضریب حساسیت سنسور لایه نازک با دمای بالا را بهبود بخشد. ضریب حساسیت سنسور لایه نازک با دمای بالا را نیز می توان با تغییر ترکیب مواد حساس با دوپینگ مواد حساس چند لایه بهبود بخشید.
