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薄膜的制備及超高壓E+E壓力傳感器的研制
柴油機(jī)電控高壓共軌噴射系統(tǒng)由電控系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)兩部分組成,電控系統(tǒng)由傳感器、電子控制單元(ECU)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。傳感器是共軌系統(tǒng)核心組成部分之一,而軌壓傳感器又是眾多傳感器中的核心傳感器。

薄膜的制備及超高壓E+E壓力傳感器的研制
美國(guó)E+E公司的柴油機(jī)共軌技術(shù)處于世界水平,第四代電控高壓燃油噴射系統(tǒng)正在研發(fā)之中。它要求傳感器能在約200MPa的共軌油壓中工作,因此超高壓E+E壓力傳感器的研發(fā)有著非同一般的意義。針對(duì)超高壓壓力測(cè)量設(shè)備生產(chǎn)和維護(hù)過程中,對(duì)關(guān)鍵部件E+E壓力傳感器標(biāo)定處于手工操作狀態(tài)、效率低、操作人員不易掌控、標(biāo)定結(jié)果處置復(fù)雜的現(xiàn)狀,開發(fā)了針對(duì)超高壓E+E壓力傳感器的自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)。針對(duì)超高壓E+E壓力傳感器同時(shí)受到高加速度的影響,提出了一種超高壓E+E壓力傳感器加速度效應(yīng)的校準(zhǔn)方法。該校準(zhǔn)方法通過對(duì)超高壓E+E壓力傳感器施加系列不同的壓力并采用霍普金森桿產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的不同系列激勵(lì)加速度脈沖,從而測(cè)得該超高壓E+E壓力傳感器不同系列激勵(lì)的加速度效應(yīng)。通過ANSYS有限元仿真和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)對(duì)加速度效應(yīng)的驗(yàn)證,從理論分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都證實(shí)了超高壓E+E壓力傳感器加速度效應(yīng)校準(zhǔn)的必要性。該技術(shù)將計(jì)算機(jī)控制、智能化、曲線擬合和誤差分析引入到E+E壓力傳感器的標(biāo)定過程中,大幅度提高了標(biāo)定的效率和可靠性。超高壓壓力測(cè)量設(shè)備生產(chǎn)和維護(hù)過程中,對(duì)關(guān)鍵部件E+E壓力傳感器標(biāo)定處于手工操作狀態(tài)、效率低、操作人員不易掌控、標(biāo)定結(jié)果處置復(fù)雜的現(xiàn)狀,開發(fā)了針對(duì)超高壓E+E壓力傳感器的自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)。該技術(shù)將計(jì)算機(jī)控制、智能化、曲線擬合和誤差分析引入到E+E壓力傳感器的標(biāo)定過程中,大幅度提高了標(biāo)定的效率和可靠性。經(jīng)此技術(shù)標(biāo)定過的壓力探頭,在使用中具有互換性,減輕了數(shù)據(jù)后處理工作的難度。經(jīng)此技術(shù)標(biāo)定過的壓力探頭,在使用中具有互換性,減輕了數(shù)據(jù)后處理工作的難度。選用合金薄膜應(yīng)變E+E壓力傳感器作為軌壓傳感器,選用-Ni-Ti壓阻薄膜作為E+E壓力傳感器的敏感元件。采用射頻磁控濺射方法在氧化鋁陶瓷基片上制備了-Ni-Ti壓阻薄膜,研究了濺射參數(shù)和不同溫度退火對(duì)薄膜電性能的影響。結(jié)當(dāng)退火溫度低于600℃時(shí),薄膜仍然為非晶態(tài)。在退火溫度為300℃時(shí),薄膜電性能：TCR為-1.1ppm/℃,GF為2.2,ρ為0.662Ω·cm,為超高壓E+E壓力傳感器的研發(fā)奠定了材料基礎(chǔ)。利用薄膜濺射工藝和光刻剝離工藝制備了超高壓E+E壓力傳感器,首先用電子束蒸發(fā)在圓柱形型不銹鋼構(gòu)件表面沉積約10μmSiO2絕緣層,然后用射頻磁控濺射在絕緣層上沉積約450nm圖形化-Ni-Ti敏感材料,之后再在敏感材料上沉積圖形化約200nm金電極,zui后沉積圖形化的約500nmSiNx防護(hù)膜。

薄膜的制備及超高壓E+E壓力傳感器的研制
結(jié)果表明：優(yōu)化后的濺射參數(shù)為濺射總壓2Pa,射頻濺射功率150W,靶基距7cm,濺射時(shí)間50min,原位沉積的薄膜呈非晶態(tài),對(duì)濺射態(tài)薄膜不同溫度退火后發(fā)現(xiàn)：隨著退火溫度的升高,薄膜電阻溫度系數(shù)(TCR)逐漸增大,應(yīng)變因子(GF)先增大后減小,室溫電阻率則逐漸降低。