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高超声速风洞是开展现代空气动力学研究最基础、最重要的地面模拟设备,广泛应用于航天航空,军事武器等领域的产品研发。而应变计是进行高超声速风洞实验时,用于检测作用于飞行器模型受力的应力天平的核心元件。现今,随着高超声速技术的快速发展,传统的金属箔式应变计因灵敏度低不能满足需求,需要研制一种具有更高精准度的应变计。扩散型半导体应变计是基于压阻效应而制成的一类传感器,具有灵敏度高、线性度大、迟滞性低、蠕变性小、体积小和耗电小等优点,广泛应用于各类机械量的测试。然而,半导体应变计对温度敏感,制约其在高超声速风洞实验中的应用。因此,为了充分利用半导体应变计优异特性,本文进行了温度补偿型半导体应变计的设计与验证。(1)通过理论分析,从材料选择、电阻设计和压敏电阻布局三个方面进行了温度补偿型半导体应变计的设计;仿真结果表明,基于硅材料和蛇形布局设计的温度补偿型应变计具有高的灵敏度、高的线性度和良好温度补偿特性。(2)采用先进的集成电路工艺完成了对设计的温度补偿型半导体应变计的流片。电阻一致性测试显示,半导体应变计片内电阻间相对偏差低于1.24%,具有良好一致性,灵敏度和线性度可分别达到71和-0.026%FS。(3)研究了粘贴胶和试件对半导体应变计性能影响,提出了半导体应变计通过串联NTC电阻进行灵敏度温度补偿,测试并对比分析了半导体应变计串联NTC电阻前后性能变化。结果表明,本文研制的温度补偿型半导体应变计具有优异的灵敏度补偿性能;在20-80℃温度区间,灵敏度保持在50±1范围内。(4)研制的温度补偿型半导体应变计成功应用于三分量杆式应变天平,静态校准结果显示:三分量杆式应变天平的各分量准度优于0.28%,重复性精度优于0.15%。静态校准结果表明,粘贴本文研制的半导体应变计的三分量杆式应变天平可有效测量飞行器模型的气动载荷。