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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)行機構三部分組成。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E+E公司的柴油機共軌技術處于世界水平,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。針對超高壓壓力測量設備生產和維護過程中,對關鍵部件E+E壓力傳感器標定處于手工操作狀態(tài)、效率低、操作人員不易掌控、標定結果處置復雜的現(xiàn)狀,開發(fā)了針對超高壓E+E壓力傳感器的自動標定技術。針對超高壓E+E壓力傳感器同時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的校準方法。該校準方法通過對超高壓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生對應的不同系列激勵加速度脈沖,從而測得該超高壓E+E壓力傳感器不同系列激勵的加速度效應。通過ANSYS有限元仿真和校準實驗對加速度效應的驗證,從理論分析和實驗數(shù)據(jù)都證實了超高壓E+E壓力傳感器加速度效應校準的必要性。該技術將計算機控制、智能化、曲線擬合和誤差分析引入到E+E壓力傳感器的標定過程中,大幅度提高了標定的效率和可靠性。超高壓壓力測量設備生產和維護過程中,對關鍵部件E+E壓力傳感器標定處于手工操作狀態(tài)、效率低、操作人員不易掌控、標定結果處置復雜的現(xiàn)狀,開發(fā)了針對超高壓E+E壓力傳感器的自動標定技術。該技術將計算機控制、智能化、曲線擬合和誤差分析引入到E+E壓力傳感器的標定過程中,大幅度提高了標定的效率和可靠性。經此技術標定過的壓力探頭,在使用中具有互換性,減輕了數(shù)據(jù)后處理工作的難度。經此技術標定過的壓力探頭,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)和不同溫度退火對薄膜電性能的影響。結當退火溫度低于600℃時,薄膜仍然為非晶態(tài)。在退火溫度為300℃時,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。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防護膜。

薄膜的制備及超高壓E+E壓力傳感器的研制
結果表明：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,濺射時間50min,原位沉積的薄膜呈非晶態(tài),對濺射態(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,應變因子(GF)先增大后減小,室溫電阻率則逐漸降低。