Исследование и разработка способов минимизации температурных погрешностей металлопленочных тензорезисторных датчиков механических величин

• Автор: Тихоненков, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 256 с.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ МИНИМИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫХ ДАТЧИКОВ В СТАЦИОНАРНОМ ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Исследование механизма возникновения температурных погрешностей металлопленочных тензорезисторных датчиков

1.2. Схемные методы минимизации температурных погрешностей

1.3. Конструктивные методы минимизации температурных погрешностей

1.4. Технологические методы минимизации температурных погрешностей

1.5. Выводы и выбор направления исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СХЕМНОЙ КОМПЕНСАЦИИ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ НАСТРОЙКИ МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫХ ДАТЧИКОВ
2.1. Разработка способов повышения точности существующих методов схемной компенсации при минимизации аддитивной температурной погрешности
2.2. Разработка способов схемной компенсации аддитивной температурной погрешности от влияния чувствительности

датчика к моменту затяжки при установке на изделии

2.3. Разработка способов схемной компенсации аддитивной температурной погрешности от влияния температурного
расширения газа, загерметизированного во внутренней полости датчика относительного давления
2.4. Расширение технологических возможностей разработанных способов схемной компенсации при минимизации аддитивной температурной погрешности
2.5. Выводы и рекомендации по применению
3. КОСВЕННЫЕ СПОСОБЫ МИНИМИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫХ ТЕНЗОРЕЗИС-ТОРНЫХ ДАТЧИКОВ В ПРОЦЕССЕ НАСТРОЙКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1. Разработка косвенных способов компенсации аддитивной температурной погрешности с использованием термозависимого компенсационного резистора
3.2. Разработка косвенных способов компенсации аддитивной температурной погрешности с использованием термонезависимого компенсационного резистора
3.3. Разработка косвенных способов компенсации мультипликативной температурной погрешности
3.4. Разработка способов минимизации температурной погрешности в процессе изготовления настройки аттестации
и эксплуатации датчиков
3.5. Выводы и рекомендации по применению
4. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ МИНИМИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ РАБОТЕ МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫХ ДАТЧИКОВ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ
4.1. Исследование причин возникновения температурных погрешностей тензорезисторных датчиков при нестационар-

ных температурных режимах эксплуатации
4.2. Исследование и разработка способов выявления механизма возникновения температурных погрешностей при работе датчика в нестационарных температурных режимах эксплуатации
® 4.3. Анализ существующих способов компенсации аддитивной
• температурной погрешности при работе датчика в нестационарных температурных режимах эксплуатации
4.4. Исследование и разработка способов минимизации температурных погрешностей при работе датчика в нестационарных температурных режимах эксплуатации
4.5. Выводы и рекомендации по применению
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Еа = 0,77-10'19 Дж; А = 2,43-10'16 см4/(А-ч);
- для крупнозернистых пленок
Еа = 1,34-10'19 Дж; А = 5-10'13 см/(А-ч);
^ - для крупнозернистых остеклованных пленок
Еа = 1,92-КГ19 Дж; А = 8,5-Ю'10 см/(А-ч).
Низкое значение Еа в мелкозернистых пленках объясняется разупорядо-чением и диффузией ионов вдоль границ зерен с большой площадью контактирования и по поверхности пленки. Увеличение энергии активации в крупнозернистых пленках связано с упорядочением структуры, укрупнением зерен и уменьшением площади контактирования по их границам [30,36]. В этом случае диффузия вдоль границ зерен ограничена и возрастает влияние объемной диффузии, характеризующейся более высокой величиной Еа
Использование крупнозернистых пленок до плотностей электрического тока] = 10б А/см2 увеличивает долговечность в 40 раз. Использование остеклованных пленок защитным слоем БЮг - в 1200 раз по сравнению с мелко-

зернистыми незащищенными пленками, для которых время непрерывной работы т = 1250 ч.
Для уменьшения структурных градиентов в металлах, в материал пленки вводят примеси, которые, оседая вдоль границ зерен, изменяют их свойства, ограничивая межзеренную диффузию в местах дивергенции потока ионов. ^ Так, в тензорезистивный материал П65ХС вводят редкоземельные добавки.
Диэлектрические покрытия пленок снижают скорость электродиффузии за счет ограничения подвижности ионов вдоль поверхности пленки в результате заполнения поверхностных разрушенных электронных связей. Как уже говорилось раньше, отказы, особенно это касается параметрических отказов, в пленках происходят не только из-за электромиграции, но и вследствие химической (электролитической) коррозии, которая возникает из-за загрязнения поверхности различными реагентами и водой. Если в процессе электролитической коррозии металла не образуются конечные продукты, обладаю-♦ щие электроизоляционными свойствами, то ионы образовавшегося электро-