2010-08-04
表1 冲击加载测试结果
图1 锰铜计记录的典型应力波形图(试验20-71)
试验20-71所得应力波形如图1所示。尽管Cu靶中的应力高达107GPa,压阻信号在B点到C点之间呈现出一个较完好的平台,没有出现大幅度的衰减,说明无明显的旁路存在。试验中同时安装了两个传感器,二者的压阻系数相差不到3%,寿命,响应时间等指标上基本雷同,表现出良好的重复性。
图1中,Al203薄膜封装层的厚度为10.4μm,传感器完整地记录下了加载和卸载的全过程。而在试验20-70中,尽管压力低一些,但由于Al203薄膜的厚度只有4.8μm,所得波形在卸载完毕前已呈开路状态。可见,为保障传感器具有足够长的寿命,绝缘封装层应厚一些为好。
由以上试验结果得到如图2所示的标定曲线。该曲线近似为一直线,压阻系数为0.0198±0.002GPa-1,比Safa等人[5]和施尚春等人[6]研制的薄膜锺铜计的压阻系数0.0106GPa-l高出近1倍。这些薄膜锺铜计皆采用在位式结构,其中Safa等人的传感器所测的最高压力仅为1.2GPa。而施尚春等人虽进行了5~56GPa的标定,但其传感器的一面采用胶粘PTFE进行封装,并没有根除高压旁路效应。
采用最小二乘法对表1中的数据进行多项式拟合,得标定公式为:
p(GPa)=6.0371+29.819(ΔR/R0)+21.591(ΔR/R0)2-6.8267(ΔR/R0)3
4 结论
本文研究的薄膜式锺铜传感器,由于采用Al203封装,后置式结构,杜绝了高压旁路效应,将传感器的高压础上限拓展到100GPa以上。同时,传感器还具有响应快、灵敏高、一致性好等特点,为人们对超高压力进行直接测量提供了有力的分析手段。
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