Cu/CuNi薄膜热电偶薄膜制备工艺优化研究

为使磁控溅射方法制备出性能良好的Cu/CuNi薄膜热电偶,在确定Cu、CuNi薄膜临界尺寸的基础上,以基底温度、靶基距、溅射功率、工作气压为因素进行正交试验,研究制备工艺对薄膜电阻率的影响.实验结果表明:基底温度是影响薄膜电阻率大小的最主要因素,在一定范围内,温度越高,电阻率越小;确定了使Cu、CuNi薄膜电阻率最小的工艺条件.以薄膜电导理论为基础,结合薄膜微观结构和表面形貌,解释了薄膜电阻率随基底温度变化的原因.     

退火处理对Cu、CuNi薄膜及其热电偶电性能的影响

采用磁控溅射法在单晶硅片基底上制备多个Cu薄膜和CuNi薄膜,对其进行退火处理,分析不同退火温度对薄膜电阻率的影响。结果显示,随着退火温度的升高,两种薄膜的电阻率逐渐减小,且Cu薄膜的电阻率变化较CuNi薄膜更为明显。在镀有SiO2绝缘膜的硅片基底上制备T型(Cu/CuNi)薄膜热电偶,并进行退火处理,对退火前后的热电偶进行静态标定。实验数据表明,T型薄膜热电偶经过退火处理后,灵敏度由退火前38.35μV/℃增大到44.10μV/℃。     

磁控溅射工艺参数对Cu薄膜电阻率的影响

在确定Cu薄膜临界尺寸的基础上,选定基底温度、靶基距、溅射功率和工作气压为影响因素设计正交试验,研究了磁控溅射制备工艺对Cu薄膜电阻率的影响。研究结果表明:基底温度是影响薄膜电阻率的最主要因素,电阻率随着基底温度的升高而减小;在工艺条件为基底温度200℃、靶基距45 mm、溅射功率100 W、工作气压0.5 Pa时,所制薄膜的电阻率将会达到最小。最后,结合薄膜微观形貌对试验结论进行了分析,并对最佳工艺条件进行了实验验证。     

T型薄膜热电偶灵敏度与薄膜电阻率的关系

在优化薄膜制备工艺的基础上,通过实验对Cu、CuNi薄膜的电阻率与T型薄膜热电偶(TFTC)灵敏度之间的关系进行了研究。首先,通过设计正交试验,以Cu、CuNi薄膜电阻率为考察指标,得到了影响电阻率的主次因素以及各工艺参数对薄膜电阻率的影响规律。然后根据实验结果确定工艺参数条件,制备出了薄膜电阻率不同的3个T型薄膜热电偶,并对其灵敏度进行了实验标定。标定结果表明:T型薄膜热电偶的薄膜电阻率越小,其灵敏度越大。     

继电保护测试仪时间测量精度检测校准装置研制及性能分析

为推进智能变电站建设,针对继电保护测试仪时间测量精度缺少验证手段导致的保护测控等关键二次设备应用和推广受影响的问题,研制了一种针对继电保护测试仪时间测量精度开展检测校准的装置。首先,分析现有方法的弊端,提出继电保护测试仪时间测量精度检测校准的整体思路,明确设计方案。其次,利用输入数据精确时间标定和精准时间的输出控制技术,实现SV、GOOSE和硬接点信号的高精度采集和输出。最后,基于动作事件生成及精确时间戳实现电力系统常见动作时间的高精度、宽量程模拟,作为继电保护测试仪测量的基准误差。试验及工程验证结果表明,新研制装置的时标精度、动作时间模拟和抗干扰能力满足标准要求和应用需求,有效解决了继电保护测试仪时间测量精度无法检测校准的行业难题,提高了检测校准能力和效率。     

Cu/CuNi薄膜热电偶动态特性理论与实验研究

具有快速响应特性的薄膜热电偶非常适用于测量瞬变温度,其动态特性理论分析一直都是研究的重点和难点。以流体为被测对象,提出了以对流换热为边界条件的薄膜热电偶一维非稳态传热模型,并依据此模型模拟Cu/CuNi薄膜热电偶阶跃温度响应,同时利用迅速投掷法对用磁控溅射法制备的热结点厚度为1μm的Cu/CuNi薄膜热电偶进行动态标定。模拟和实验结果都表明薄膜热电偶阶跃响应近似于一阶系统,可以用时间常数来反映动态特性,理论和实测的时间常数分别为4.28ms和7.89ms。从结果可以看出,理论值接近实验值,从而验证了该模型的合理性,为进一步提高薄膜热电偶的动态特性提供了理论基础。