【摘 要】
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针对一些某一时间内温度变化迅速、剧烈的,如汽车发动机点火瞬间、压缩机活塞室气体在压缩过程的温度变化、内燃机燃烧室的壁面以及火箭尾部喷嘴壁面等这些需要快速测温的场
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针对一些某一时间内温度变化迅速、剧烈的,如汽车发动机点火瞬间、压缩机活塞室气体在压缩过程的温度变化、内燃机燃烧室的壁面以及火箭尾部喷嘴壁面等这些需要快速测温的场所,本文结合快速响应温度传感器的相关技术,设计出一种基于微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)的两级微桥结构Pt薄膜温度传感器。通过对传感器感温结构的设计、材料选取、制备工艺、有限元仿真及仿真数据分析等问题进行了研究,其主要内容如下:1.设计了一种两级微桥机构的MEMS温度传感器,确定Pt、SiO2、Si依次作为感温部的感温材料、热绝缘材料和基体材料,并提出其微加工工艺流程。2.运用ANSYS有限元分析软件研究了MEMS温度传感器的静态场和动态场的温升特性。3.在有限元分析中,本文主要研究了SiO2薄膜片厚度、Pt薄膜厚度和串联长度对感温部测温时间常数的影响。研究表明:SiO2片厚度和Pt薄膜厚度越薄,时间常数也越小;Pt薄膜串联长度对热损失和时间常数几乎无影响,因此,在设计上可适当增加Pt薄膜长度,也即是增大感温电阻值,以利于温变信号的采集。
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