Buch, Deutsch, Band 11, 190 Seiten, PB, Format (B × H): 148 mm x 210 mm, Gewicht: 285 g
Reihe: Aktuelle Berichte aus der Mikrosystemtechnik - Recent Developments in MEMS
Buch, Deutsch, Band 11, 190 Seiten, PB, Format (B × H): 148 mm x 210 mm, Gewicht: 285 g
Reihe: Aktuelle Berichte aus der Mikrosystemtechnik - Recent Developments in MEMS
ISBN: 978-3-8322-9189-1
Verlag: Shaker
Drucksensoren dienen in vielen technischen Anwendungen der Überwachung und Regelung. Chemische Prozesse und Verbrennungen laufen gewöhnlich unter einer Veränderung von Druck, Temperatur und Volumen ab. Eine Erhöhung der Verbrennungstemperatur dient der Erhöhung des Wirkungsgrades und der Reduzierung von Emissionen. Die Dosierung und Mischung der Reaktionsedukte sowie die Verbrennungsstabilität bedürfen einer genauen Kenntnis sowie einer Überwachung und Regelung während des Betriebs. Vor allem in Verbrennungsprozessen mit einer hohen Leistungsdichte, wie Raketenantrieben und Gasturbinen können Instabilitäten Druckschwankungen verursachen, die zu einem Versagen des Systems führen.
Das Studium und die Überwachung von Verbrennungsprozessen in vorab genannten Anwendungen bedürfen Sensoren, die über einen weiten Temperaturbereich zuverlässige statische und dynamische Druckmessungen erlauben. Zusätzlich zu der hohen Temperaturstabilität ist eine gute chemische Stabilität eine wichtige Voraussetzung.
In der vorliegenden Arbeit werden zunächst Sensorkonzepte nach dem Stand der Technik auf ihr Potenzial für Hochtemperatur-Anwendungen untersucht. In der Folge werden elektrisch isolierende und leitfähige Dünnschichten auf ihre Anwendbarkeit bewertet. An einer Auswahl der Schichten werden, vor allem durch elektrische, morphologische und chemische Untersuchungen, die Eigenschaften dieser Schichten unter Einfluss der Temperatur und Gasatmosphären näher untersucht.
Im Zuge dieser Arbeit wurde ein Hochtemperatur-Messplatz zur Bestimmung des Dehnungskoeffizienten des elektrischen Widerstands (K-Faktor) konstruiert und realisiert. Der Auslegung, Konstruktion und Charakterisierung wird ein eigenes Kapitel gewidmet. Die theoretische Beschreibung des K-Faktors und seiner Temperaturabhängigkeit erfolgt für metallische Dünnschichten unter Berücksichtigung von Komgrenzeneffekten.
Basierend auf den Untersuchungen elektrisch isolierender und leitfähiger Dünnschichten werden zwei Sensorkonzepte verfolgt. Beide Konzepte erhalten eine OMS-Metallisierung aus Platin, als Substrat dient eine Nickelbasislegierung (Markenname: Haynes 230) oder Saphir. Sensorelemente basierend auf beiden Konzepten werden realisiert und erste Messungen an Saphirsensoren vorgestellt. Für die Charakterisierung der Sensoren wird ein wiederverwendbares Gehäusekonzept erarbeitet.
