高温热流传感器与ITO/In2O3热,用于极端环境的传感
Helei Dong1,2, Meimei Lu1,2, Weifeng Wang1,2
1School of Instrument and Electronics, North University of China, 030051 Taiyuan, China.
Microsystems & nanoengineering
|July 26, 2024
概括
一个新的厚膜热流传感器 (HFS) 克服了在极端温度下薄膜传感器的局限性. 这种传感器可以在恶劣的航空航天和工业环境中可靠地监测热流,温度高达1450°C.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 航空航天工程 航空航天工程
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 超音速车辆和飞机发动机叶片在极端高温环境中运行,热量流量高.
- 现有的薄膜热流传感器 (HFS) 在这些恶劣条件下由于热平衡问题而失效.
- 在狭窄,曲的空间进行测试具有挑战性,需要现场监测解决方案.
研究的目的:
- 设计和开发一个强大的厚膜热流传感器 (HFS),能够承受极端温度.
- 创建一个高温热流测试系统,模拟航空航天部件的操作条件.
- 提高HFS在恶劣环境中的性能和可靠性.
主要方法:
- 一个氧化 (ITO) -氧化 (In2O3) 厚膜热流传感器 (HFS) 的制造.
- 开发一种专门的高温热流测试系统.
- 优化厚膜HFS结构和参数以提高性能.
- 在模拟工作条件下对传感器性能进行模拟和实验验证.
主要成果:
- 优化的ITO-In2O3厚膜HFS显示了更好的测试性能.
- 传感器在1450°C的温度下实现了短时间的热量流量监测,而无需水冷却.
- 在高达1300°C的温度下实现了长期稳定监测.
- 这种HFS的最大输出热电位为17.8mV,灵敏度为0.035mV/kW/m2).
结论:
- 与现有传感器相比,设计的厚膜HFS提供了优越的高温耐受性.
- 该传感器适用于在1450°C的短期监测和在1300°C的长期监测.
- 这种HFS在航空航天,武器和工业金领域的应用具有显著的潜力,因为它在恶劣环境中的耐用性.
