[发明专利]一种双应变缝隙双电阻栅式薄膜应变传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及薄膜应变传感器，具体是一种双应变缝隙双电阻栅式薄膜应变传感器及其制备方法。本发明解决了现有薄膜应变传感器在应用于低应变或微应变测量环境时应变偏小、灵敏度和线性度偏低的问题。一种双应变缝隙双电阻栅式薄膜应变传感器，包括矩形不锈钢基底、矩形氮化钛过渡膜层、条形氮化硅绝缘膜层、两个矩形氮化硅绝缘膜层、两个镍铬薄膜电阻栅；其中，矩形不锈钢基底的表面四角各贯通开设有一个安装圆孔；矩形氮化钛过渡膜层沉积于矩形不锈钢基底的上表面中部；条形氮化硅绝缘膜层和两个矩形氮化硅绝缘膜层均沉积于矩形氮化钛过渡膜层的上表面。本发明适用于切削加工中的切削力测量。

技术领域

本发明涉及薄膜应变传感器，具体是一种双应变缝隙双电阻栅式薄膜应变传感器及其制备方法。

背景技术

目前，在众多类型的应变传感器中，薄膜应变传感器因其具有体积小、读取电路简单、价格低廉等优点，而被广泛应用于切削加工中的切削力测量。然而在现有技术条件下，薄膜应变传感器由于自身敏感结构的限制，在应用于低应变或微应变测量环境时存在应变偏小、灵敏度和线性度偏低的问题，由此影响切削力测量的精度和可靠性。基于此，有必要发明一种双应变缝隙双电阻栅式薄膜应变传感器及其制备方法，以解决现有薄膜应变传感器在应用于低应变或微应变测量环境时应变偏小、灵敏度和线性度偏低的问题。

发明内容

本发明为了解决现有薄膜应变传感器在应用于低应变或微应变测量环境时应变偏小、灵敏度和线性度偏低的问题，提供了一种双应变缝隙双电阻栅式薄膜应变传感器及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种双应变缝隙双电阻栅式薄膜应变传感器，包括矩形不锈钢基底、矩形氮化钛过渡膜层、条形氮化硅绝缘膜层、两个矩形氮化硅绝缘膜层、两个镍铬薄膜电阻栅；其中，矩形不锈钢基底的表面四角各贯通开设有一个安装圆孔；矩形氮化钛过渡膜层沉积于矩形不锈钢基底的上表面中部；条形氮化硅绝缘膜层和两个矩形氮化硅绝缘膜层均沉积于矩形氮化钛过渡膜层的上表面，且两个矩形氮化硅绝缘膜层对称分布于条形氮化硅绝缘膜层的左右两侧；条形氮化硅绝缘膜层与两个矩形氮化硅绝缘膜层之间留设有两道沿纵向设置且呈左右对称分布的应变缝隙；每个镍铬薄膜电阻栅均同时沉积于条形氮化硅绝缘膜层的上表面和两个矩形氮化硅绝缘膜层的上表面，且两个镍铬薄膜电阻栅呈前后平行分布。

一种双应变缝隙双电阻栅式薄膜应变传感器的制备方法（该方法用于制备本发明所述的一种双应变缝隙双电阻栅式薄膜应变传感器），该方法是采用如下步骤实现的：

步骤一：分别制作金属掩膜版A、金属掩膜版B、四根H形双端定位销；

所述金属掩膜版A包括矩形版体A；矩形版体A的表面四角各贯通开设有一个定位圆孔A；矩形版体A的下表面边缘延伸设置有两个呈左右对称分布的L形定位凸台A；矩形版体A的下表面中部开设有矩形定位凹槽A，且矩形定位凹槽A的前、后端分别贯通矩形版体A的前、后端面；矩形定位凹槽A的槽底与矩形版体A的上表面之间贯通开设有沿纵向设置的条形窗口A和对称分布于条形窗口A左右两侧的两个矩形窗口；条形窗口A与两个矩形窗口之间形成有两根沿纵向设置且呈左右对称分布的悬臂梁；

所述金属掩膜版B包括矩形版体B；矩形版体B的表面四角各贯通开设有一个定位圆孔B；矩形版体B的下表面边缘延伸设置有两个呈左右对称分布的L形定位凸台B；矩形版体B的下表面中部开设有矩形定位凹槽B，且矩形定位凹槽B的前、后端分别贯通矩形版体B的前、后端面；矩形定位凹槽B的槽底与矩形版体B的上表面之间贯通开设有两个沿纵向设置且呈左右对称分布的条形窗口B；

所述H形双端定位销包括中间细两端粗的腰鼓形销体；腰鼓形销体的上端面延伸设置有两根呈左右对称分布的弹性臂A；两根弹性臂A的上端面各延伸设置有一个按压凸块A，且两个按压凸块A呈左右对称分布；两根弹性臂A的外侧面上端各延伸设置有一个弧形定位凸台A，且两个弧形定位凸台A呈左右对称分布；腰鼓形销体的下端面延伸设置有两根呈左右对称分布的弹性臂B；两根弹性臂B的下端面各延伸设置有一个按压凸块B，且两个按压凸块B呈左右对称分布；两根弹性臂B的外侧面下端各延伸设置有一个弧形定位凸台B，且两个弧形定位凸台B呈左右对称分布；