应变式薄膜微传感器的制备与性能表征的试验研究

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1、於＇’‘‘、１．；，分类号：ＴＨ７，ＴＰ２１２单位代码；１０１１０学号：Ｓ１３００２１２８中北大学全日制工程硕±学位论文应变式薄膜微传感器的制备与性能表征的试验研究硕±研究生安春化巧内指导老师武义革巧巧校外巧异老师砸岩隨苗级工趕师所在领域机械工程２０１６年５月２７日ＴＨ７．ＴＰ２１２密级非密图书分类号ＵＤＣ６２１．７全日制工程硕±学位论文应变式薄膜徵传感器的制备与性能表征的试验研究安春华校内指导教师（姓名、

2、职称）武文革（教授）王？（、职称）邢岩峰（高）校外指导教师姓名申请学位级别工学硕壬工程所在领域机桃—日论女提交日期—１＾年＿月呼＿Ｌ日论文答辩曰期＾年—＿ｒ月乃学位授予日期年月日？未ｔ破公ｔ旅古评商人為的挺答媒蚕贯会主巧带？重食年（月曰原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在指导教师的指导下，独，立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其它个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个

3、人和集体。本声明的法律责任由本人，均已在文中明确方式标明承担。、？＞）论文作者签名：羣畫碑日期：＞／《矣关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有枚保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；②学校可位ｋ乂采论用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学论文被查閱或借阅；④学校可ａ学术交流为目的，复制赠送和交换学位文；⑤学校可！＾乂公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。＾签名：窜差卑

4、日期：１１Ｌｒ－２＾导！１巧签名：曰期：Ｗ／＾－主－２Ｘ）争中北大学学位论文应变式薄膜微传感器的制备与性能表征的试验研究摘要精密、超精密加工技术的不断发展，要求切削力测量传感器及系统微小化、高精度、高分辨率、高响应、实时性等。研制高精度、能适应恶劣环境测量压力要求的薄膜电阻测力传感器具有广阔的应用前景和良好的社会效益。基于MEMS技术，在刀具内嵌入薄膜微传感器用于测量切削力，可以直接反映刀具的工作情况，具有准确、有效、可靠性高等特点。为研制出性能优良适用于高温等恶劣环境的切削力测量用合金薄膜传感器

5、，结合新型合金薄膜材料的基本性能，与离子束、磁控溅射技术进行新型薄膜传感器的设计与制作。本文在对薄膜传感器的测力原理进行分析的基础上，设计了一种嵌入刀具的薄膜测力传感器，利用仿真软件对其基本测量性能进行了仿真研究，并根据研究结果对传感器进行了相应改进，结合成熟的物联网技术实现其无线监测。利用压阻与应变效应制作设计了一种新型NiCr合金薄膜传感器，分析了其测量原理，设计了多种薄膜传感器制作方案，选择硅片、载玻片、钛合金、Ni80Cr20、氮化硅等材料进行传感器的制作。对金属基底的加工方法进行了研究，并根据加工效果选择了最佳的

6、基底材料钛合金。就本底真空度、起辉气体流量、起辉气体溅射压强、设备溅射功率等因素进行了不同参数的单因素与正交试验，测量试验平均溅射速率等因素后，选定了一组最佳溅射工作参数用于制作薄膜传感器。利用最佳制作工艺参数溅射制备了切削力测量用薄膜传感器，测试分析了其各项性能，在此基础上改进制备工艺，进行了静力学与单向切削力采集试验。通过研究材料的基本性能，探讨了应变式传感器工作的基本原理，设计了一种新型的合金薄膜传感器单元，结合不同的加工与制备手段探索合格的金属基底合金薄膜传感器制作工艺，并结合试验手段不断改进传感器的性能。关键词：

7、合金薄膜传感器，设计，制备，离子束溅射，无线监测系统中北大学学位论文ExperimentalReaserchonFabricationandCharacterizationoftheStrainMicroThin-filmSensorAbstractWiththecontinuousdevelopmentofpreciseandultra-precisionmachiningtechnology,cuttingforcemeasuringsensorsandsystemswererequiredminiaturizatio

8、nwiththehigh-precision,high-resolution,highresponseandreal-timeperformance.Developmentofhighprecisionthinfilmresistorcanadapttotheharshenvironmentofthel