Thermische flowmetersensor met dunne film voor hoge temperaturen

Dunnefilmdebietmeters voor hoge temperaturen bestaan ​​doorgaans uit een thermische weerstandslaag en een dunne filmthermometerlaag. De thermische weerstandslaag van Piezos schijven transducer maakt meestal gebruik van PZT-materiaal met een kleine thermische geleidbaarheid, zodat de thermometers aan beide zijden een groot temperatuurverschil kunnen verkrijgen, waardoor een sterker signaal en een hogere gevoeligheid wordt verkregen. De dunne-film-thermometerlaag is typisch een dunne-film-thermokoppel of een weerstandstemperatuurtransducer. Polyimide heeft een hoge thermische weerstand en goede mechanische eigenschappen. De dunne film thermische flowmeter als thermische weerstandslaag kan worden gebruikt beneden 400°C. Silica van piëzo-elektrische effectsensor heeft een lage thermische geleidbaarheid en goede mechanische eigenschappen. Daarom kan deze thermische stroommeter, als materiaal van de thermische weerstandslaag van de meeste thermische dunne-film-stroommeters voor hoge temperaturen, worden gebruikt bij een temperatuur van 900 ° C. Dunne-film-stroommeters voor hoge temperaturen kunnen precursor-keramische materialen gebruiken als RTD- en thermische weerstandslagen. Voorloper van piëzo-keramiek heeft een thermische debietmeter op hoge temperatuur voor een vliegtuigmotoromgeving en is vervaardigd met een SiN van 250 μm in de middelste thermische barrièrelaag. De thermische flowmeter kan worden gebruikt bij temperaturen rond 1 400 °C.

Multifunctionele geïntegreerde dunnefilmsensoren zijn geïntegreerd met dunnefilmspanning bij hoge temperaturen piëzo-elektrische buistransducer , thermometers en thermische flowmeters. Het is een uitdaging omdat de drie sensoren verschillende detectieprincipes, verschillende structuren en verschillende afmetingen hebben. Een multifunctionele geïntegreerde dunnefilmsensor is ontworpen om tegelijkertijd spanning, temperatuur en warmtestroom te meten, waarbij Pt-rekstrookje Pt-13Rh/Pt meet. thermokoppel meet de temperatuur, 2 lagen thermische weerstandslaag van aluminiumoxide met verschillende dikte en 40 paar Pt. Een thermische debietmeter van het thermozuiltype bestaat uit een -13Rh/Pt thermokoppel, dat de warmteflux meet. Om de werktemperatuur van legeringsmaterialen te onderbreken, heeft NASA een multifunctionele geïntegreerde dunnefilmsensor voor TaN-piëzo-keramische materialen verder ontwikkeld.

De piëzo-elektrische plaatsensor maakt gebruik van een lift-off-proces voor het vormen van patronen met een rekfactor van 3,9, TCR van -93 × 10-6 ℃ -1, soortelijke weerstand van 259 μΩcm, een schijnbare rekgevoeligheid van -24 × 10-6 ℃ -1. De TCR van piëzo-keramische materialen en legeringen is negatief. NASA heeft multifunctionele dunnefilmsensoren voor hoge temperaturen voor piëzo-keramiek ontwikkeld. Deze piëzo-elektrische ringentransducers omvatten dunne-film rekstrookjes op hoge temperatuur, dunne-film thermokoppels op hoge temperatuur en thermische dunne-film flowmeters op hoge temperatuur. De TCR van Pd-13Cr is positief. De twee vormen samen een functionele laag die de TCR positieve en negatieve offset een deel maakt, piëzo-elektrische materialen De piëzobuistransducer r vermindert de totale TCR, waardoor de gevoeligheid toeneemt. De multifunctionele dunnefilmsensor heeft problemen met afbrokkelen en diffusie, compatibiliteitsproblemen bij het afpelproces en uitzettingsproblemen bij hoge temperaturen.