本發(fā)明涉及薄膜傳感器設(shè)計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及一種在高溫合金構(gòu)件上原位制備的、具有溫度同步補(bǔ)償功能的高溫薄膜應(yīng)變計(jì)及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著空間技術(shù)及核工業(yè)的發(fā)展，要求大量的構(gòu)件在高溫環(huán)境下工作。對(duì)于在高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行的部件，例如，現(xiàn)代渦輪航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)中，渦輪葉片工作在高溫、高壓、高腐蝕性的極端環(huán)境中，其載荷、蠕變是引起失效的主要因素，因此對(duì)高溫下構(gòu)件的應(yīng)變檢測(cè)就提出很高的要求。另外，渦輪葉片的設(shè)計(jì)與選材已成為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。為了確定渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)模型和對(duì)葉片新材料性能的評(píng)估，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)葉片的力學(xué)行為很有必要。電阻薄膜應(yīng)變計(jì)因具有靈敏系數(shù)高，能測(cè)溫度高，價(jià)格便宜，使用方便，對(duì)構(gòu)件的工作狀態(tài)幾乎不產(chǎn)生影響等優(yōu)點(diǎn)，已成為了高溫下應(yīng)變檢測(cè)最為廣泛的使用方法。

傳統(tǒng)的應(yīng)變片有金屬絲式或箔式應(yīng)變片。而薄膜應(yīng)變計(jì)相比于傳統(tǒng)的應(yīng)變片，厚度在微米量級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)原位制作和測(cè)量，對(duì)被測(cè)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)影響可以忽略，相應(yīng)速度快、測(cè)試準(zhǔn)確度高、靈敏度高。

測(cè)試高溫金屬構(gòu)件性能的應(yīng)變計(jì)，在高溫下不僅僅受高溫構(gòu)件變形的影響，還有溫度效應(yīng)引起的應(yīng)變絲本身電阻的變化，因此應(yīng)變計(jì)在高溫下的溫度效應(yīng)一直是困擾高溫應(yīng)變計(jì)精確測(cè)量的難題，高溫構(gòu)件上原位制備應(yīng)變計(jì)一般須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。傳統(tǒng)的溫度補(bǔ)償方式一般是在測(cè)量構(gòu)件上固定一個(gè)不產(chǎn)生應(yīng)變的補(bǔ)償塊或者采用橫向應(yīng)變片作為縱向受力構(gòu)件的溫度補(bǔ)償片等方式，但是固定不受力補(bǔ)償塊的方式，因補(bǔ)償塊本身在高溫下固定就是一個(gè)難題，并且還受到材料本身性能的限制。而橫向應(yīng)變片作為溫度補(bǔ)償，只能測(cè)試固定方向的應(yīng)變，另外應(yīng)變片本身還存在橫向效應(yīng)的問(wèn)題。

中國(guó)運(yùn)載火箭702所尹福炎在2009年《電阻應(yīng)變片的溫度自補(bǔ)償及其他》中依據(jù)應(yīng)變片溫度自補(bǔ)償原理以及箔材電阻溫度系數(shù)的選擇原則，提出根據(jù)已知構(gòu)件的線膨脹系數(shù)值，找出相應(yīng)的電阻應(yīng)變計(jì)的電阻溫度系數(shù)進(jìn)行自補(bǔ)償?shù)姆绞?。該方式能夠有效地解決部分高溫構(gòu)件的應(yīng)變測(cè)量問(wèn)題，但是受使用材料的限制，應(yīng)用范圍比較窄，不能夠大面積推廣應(yīng)用。電子科技大學(xué)周勇等《PdCr薄膜應(yīng)變計(jì)的研制》中提到采用磁控濺射的方法在高溫合金基體上原位制備PdCr薄膜應(yīng)變計(jì)，并采用800℃大氣退火形成鈍化的Cr氧化膜來(lái)阻值薄膜的進(jìn)一步氧化并在300℃采用標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量補(bǔ)償?shù)姆绞?，?jì)算出了靈敏系數(shù)，但是該方式只適用于實(shí)驗(yàn)室研究階段，而且缺乏足夠的精度。

因此致力于發(fā)明一種能夠解決，電阻改變是有應(yīng)變引起，任何其他的影響比如溫度和時(shí)間等引起的電阻改變應(yīng)當(dāng)盡量避免或者消除以及在低溫到高溫以及保持高溫狀態(tài)時(shí)應(yīng)該有一個(gè)穩(wěn)定、可重復(fù)性電阻的理想應(yīng)變片一直是本領(lǐng)域研究人員追求的目標(biāo)。

電阻式應(yīng)變計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫極端環(huán)境中工作時(shí)由于溫度的變化會(huì)產(chǎn)生較大的電阻變化，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏差大。而使用一個(gè)應(yīng)變電阻絲與一個(gè)原位生成的懸空電阻絲只受溫度引起電阻的變化接成橋式電路，進(jìn)而對(duì)溫度補(bǔ)償。能夠消除溫度對(duì)電阻變化的影響。應(yīng)變電阻絲受到溫度變化引起電阻變化以及構(gòu)件變形引起電阻的變化，懸空的應(yīng)變絲由于和基底沒(méi)有接觸，只受到溫度引起電阻的變化，而不能感受到構(gòu)件變形引起的電阻變化。因此能夠補(bǔ)償應(yīng)變絲因溫度變化而引起的電阻變化，接成橋式電路即可得到能夠原位補(bǔ)償?shù)谋∧?yīng)變計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種在高溫合金結(jié)構(gòu)件上原位制備的高溫同步補(bǔ)償薄膜應(yīng)變計(jì)及其制備方法，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)金屬構(gòu)件在高溫下的原位應(yīng)變測(cè)量，且減薄了器件的整體尺寸，而且可以推廣到能圖形化的任意應(yīng)變敏感薄膜，均能用這種方法實(shí)現(xiàn)同步補(bǔ)償。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種高溫同步補(bǔ)償薄膜應(yīng)變計(jì)，所述應(yīng)變計(jì)包括高溫合金構(gòu)件基底、合金過(guò)渡層、氧化鋁絕緣層、PdCr應(yīng)變層、懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層、補(bǔ)償應(yīng)變層支柱、Cr保護(hù)層、Pt電極，其中：

所述合金過(guò)渡層沉積于所述高溫合金構(gòu)件基底上；所述氧化鋁絕緣層沉積于所述合金過(guò)渡層上；所述PdCr應(yīng)變層和所述補(bǔ)償應(yīng)變層支柱沉積于所述氧化鋁絕緣層上；所述懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層沉積于所述補(bǔ)償應(yīng)變層支柱上；所述Cr保護(hù)層沉積于所述PdCr應(yīng)變層和所述懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層之上；所述Pt電極沉積于所述氧化鋁絕緣層上，并以側(cè)壁同時(shí)與所述PdCr應(yīng)變層、所述補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層和所述Cr保護(hù)層相連，同時(shí)所述Pt電極的上表面暴露于Cr保護(hù)層之外用于引線。

優(yōu)選地，所述氧化鋁絕緣層、PdCr應(yīng)變層和Cr保護(hù)層中：PdCr應(yīng)變層位于氧化鋁絕緣層和Cr保護(hù)層中間，并連接Pt電極以形成一個(gè)應(yīng)變絲。

所述補(bǔ)償應(yīng)變層支柱、懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層、Cr保護(hù)層中：補(bǔ)償應(yīng)變層支柱位于氧化鋁絕緣層上、懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層位于補(bǔ)償應(yīng)變層支柱和Cr保護(hù)層之間，所述懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層、Cr保護(hù)層和補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層支柱以及Pt電極形成懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲，通過(guò)應(yīng)變絲和懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲連成惠斯頓橋式電路，用以補(bǔ)償電阻溫度效應(yīng)引起的應(yīng)變絲電阻變化。

優(yōu)選地，所述應(yīng)變計(jì)是在高溫合金構(gòu)件基底上原位制備，原位制備包括應(yīng)變絲和懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲，應(yīng)變絲測(cè)試高溫合金構(gòu)件基底在高溫下的應(yīng)變，懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲在高溫下補(bǔ)償應(yīng)變絲溫度特性所引起的電阻變化，所用制備工藝為通用MEMS圖形化工藝。

優(yōu)選地，所述高溫合金構(gòu)件基底采用電解除油的方式進(jìn)行清洗，以增加與合金過(guò)渡層的結(jié)合性能；

優(yōu)選地，所述應(yīng)變計(jì)的使用溫度為300～1000℃。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種高溫同步補(bǔ)償薄膜應(yīng)變計(jì)的制備方法，所述方法基于MEMS技術(shù)的通用圖形化方法，制備了應(yīng)變絲和懸空的補(bǔ)償應(yīng)變絲。

所述方法包括如下步驟：

步驟1、電解除油清洗高溫合金構(gòu)件基底；

步驟2、在高溫合金構(gòu)件基底上采用磁控濺射合金過(guò)渡層；

步驟3、在合金過(guò)渡層上濺射沉積氧化鋁絕緣層；

步驟4、在完成步驟3的高溫合金構(gòu)件基底上旋涂聚酰亞胺、光刻膠，利用補(bǔ)償應(yīng)變層支柱的掩膜板進(jìn)行UV曝光、顯影；

步驟5、在完成步驟3的高溫合金構(gòu)件基底上射頻磁控濺射PdCr補(bǔ)償應(yīng)變層支柱；

步驟6、研磨磨掉部分聚酰亞胺、光刻膠，得到圖形化的補(bǔ)償應(yīng)變層支柱，隨后利用丙酮洗去光刻膠，去離子水清洗，干燥；

步驟7、在完成步驟6的構(gòu)件上旋涂光刻膠，利用掩膜板進(jìn)行UV曝光、顯影；

步驟8、在完成步驟7的基礎(chǔ)上電鍍金屬Cu；

步驟9、在完成步驟8的基礎(chǔ)上旋涂聚酰亞胺、光刻膠，利用應(yīng)變層及補(bǔ)償應(yīng)變層掩膜板進(jìn)行UV曝光、顯影；

步驟10、在完成步驟9的高溫合金構(gòu)件基底上射頻磁控濺射PdCr應(yīng)變層和懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層，隨后繼續(xù)濺射Cr用于鈍化作為保護(hù)層，得到Cr保護(hù)層；

步驟11、研磨磨掉部分聚酰亞胺、光刻膠，得到圖形化的應(yīng)變絲及懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲，隨后利用丙酮洗去光刻膠，去離子水清洗，干燥；

步驟12、再次在完成步驟11的構(gòu)件表面旋涂光刻膠，利用電極層掩膜板進(jìn)行UV曝光、顯影；

步驟13、在完成步驟12的構(gòu)件表面磁控濺射Pt電極；

步驟14、利用丙酮洗去光刻膠，并用氨水溶液去掉電鍍金屬Cu，去離子水清洗，乙醇、氟利昂干燥。

優(yōu)選地，步驟3中，所述氧化鋁絕緣層的厚度為2～4μm，沉積所用的靶材為99.99％高純藍(lán)寶石靶。

更優(yōu)選地，步驟3中，所述氧化鋁絕緣層的Al：O化學(xué)計(jì)量比為2：3。

優(yōu)選地，步驟5中，所述補(bǔ)償應(yīng)變層支柱的厚度為100～2000nm。

優(yōu)選地，步驟10中，所述PdCr應(yīng)變層和懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層的厚度均為600～3000nm。

本發(fā)明以上各個(gè)優(yōu)選的參數(shù)設(shè)計(jì)，能夠得到進(jìn)化學(xué)計(jì)量比的氧化鋁薄膜和足夠的厚度，以保證氧化鋁絕緣膜良好的絕緣性。保證了應(yīng)變層各層厚度的最優(yōu)比例，使得應(yīng)變計(jì)的電阻溫度系數(shù)接近于零。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明采用雙離子束濺射的氧化鋁絕緣膜和Cr保護(hù)膜，氧化鋁絕緣膜成膜均勻、致密，高溫絕緣性能良好。因此，氧化鋁絕緣膜能夠保證在高溫合金構(gòu)件原位制備的器件正常工作而不受導(dǎo)電基底的影響。進(jìn)一步的，2～4μm的厚度對(duì)于構(gòu)件的運(yùn)行產(chǎn)生的影響可以忽略，實(shí)現(xiàn)在不影響構(gòu)件正常運(yùn)行的條件下進(jìn)行原位測(cè)量。Cr保護(hù)層，因其在高溫工作時(shí)能夠鈍化形成Cr₂O₃保護(hù)膜，阻止氧對(duì)PdCr合金的侵入導(dǎo)致PdCr合金在高溫下的氧化及電阻值增加，使應(yīng)變圖形在極端的工作環(huán)境下免受侵蝕，保證器件的正常工作。

本發(fā)明采用的懸空PdCr補(bǔ)償應(yīng)變層，依據(jù)在高溫下懸空應(yīng)變絲因未與基底接觸而不受基底變形的影響，只有高溫下溫度效應(yīng)引起懸空應(yīng)變絲電阻的改變。同時(shí)，應(yīng)變絲與懸空應(yīng)變絲接成橋式電路，即可補(bǔ)償PdCr合金應(yīng)變絲因溫度而導(dǎo)致的電阻值的變化，抵消了電阻式應(yīng)變計(jì)由于材料固有的電阻溫度效應(yīng)而造成的測(cè)量誤差，使應(yīng)變測(cè)量的精度大大提高。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的應(yīng)變計(jì)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的應(yīng)變絲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的補(bǔ)償應(yīng)變層支柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

1為高溫合金構(gòu)件基底、2為合金過(guò)渡層、3為氧化鋁絕緣層、4為懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層、5為補(bǔ)償應(yīng)變層支柱、6為Cr保護(hù)層、7為PdCr應(yīng)變層、8為Pt電極。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1、圖2所示，為直接沉積在金屬構(gòu)件上的高溫應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1為圖2的剖視圖。

參見(jiàn)附圖1-2：一種直接沉積于金屬結(jié)構(gòu)件上的高溫補(bǔ)償薄膜應(yīng)變計(jì)，包括：1為高溫合金構(gòu)件基底、2為合金過(guò)渡層、3為氧化鋁絕緣層、4為懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層、5為補(bǔ)償應(yīng)變層支柱、6為Cr保護(hù)層、7為PdCr應(yīng)變層、8為Pt電極，其中：

合金過(guò)渡層2沉積于高溫合金構(gòu)件基底1上；氧化鋁絕緣層3沉積于合金過(guò)渡層2上；PdCr應(yīng)變層7和補(bǔ)償應(yīng)變層支柱5沉積于氧化鋁絕緣層3上；懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層4沉積于補(bǔ)償應(yīng)變層支柱5上；Cr保護(hù)層6沉積于PdCr應(yīng)變層7和懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層4之上；Pt電極8沉積于氧化鋁絕緣層3上并以側(cè)壁同時(shí)與PdCr應(yīng)變層7、懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層4和Cr保護(hù)層6相連，同時(shí)Pt電極8的上表面暴露于Cr保護(hù)層6之外用于引線。

如圖3所示，為應(yīng)變絲的結(jié)構(gòu)示意圖，該應(yīng)變絲為有PdCr應(yīng)變層7、Cr保護(hù)層6、Pt電極8組成；其中：

所述應(yīng)變絲是通過(guò)磁控濺射PdCr合金、Cr保護(hù)層、Pt電極，通用MEMS圖形化工藝進(jìn)行圖形化得到；所述應(yīng)變絲厚度約為600-3000nm。

如圖4所示，為補(bǔ)償應(yīng)變層支柱5，所述支柱位于濺射的氧化鋁絕緣層3上、懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層下面，用于支撐懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層懸空。補(bǔ)償應(yīng)變層支柱通過(guò)磁控濺射PdCr合金制備，厚度為100～2000nm。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述PdCr應(yīng)變層7和懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層4、補(bǔ)償應(yīng)變層支柱5以及Cr保護(hù)層6、Pt電極8共同組成應(yīng)變計(jì)，PdCr應(yīng)變層7和Cr保護(hù)層6、Pt電極8組成的應(yīng)變絲用于測(cè)試應(yīng)變，而懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層4和補(bǔ)償應(yīng)變層支柱5、Cr保護(hù)層6、Pt電極8組成的懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲用于補(bǔ)償有溫度特性引起的應(yīng)變絲電阻的變化，用以消除電阻溫度效應(yīng)。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述氧化鋁絕緣層2采用雙離子束濺射系統(tǒng)制備，實(shí)現(xiàn)了氧化鋁制備工藝簡(jiǎn)化；同時(shí)，由于由雙離子束濺射系統(tǒng)制備的薄膜致密度高、均勻性好，所以氧化鋁絕緣層2的厚度僅僅2～4μm就可以達(dá)到高溫絕緣效果。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲的原位制備采用通用MEMS工藝進(jìn)行制作，通過(guò)濺射懸空補(bǔ)償層支柱，隨后電鍍金屬Cu作為濺射時(shí)懸空層的襯底，濺射PdCr合金、Cr保護(hù)層之后用通用MEMS工藝圖形化。最后采用氨水溶液去掉電鍍金屬Cu，經(jīng)氟利昂去水分干燥后得到懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，由于所述PdCr應(yīng)變層7隨溫度變化引起的電阻變化和高溫合金構(gòu)件基底1產(chǎn)生的應(yīng)變引起電阻的變化。而懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲是有補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層4和補(bǔ)償應(yīng)變層支柱5以及Cr保護(hù)層6組成的應(yīng)變絲。與高溫合金構(gòu)件基底1沒(méi)有接觸，因此在高溫情況下只有溫度特性引起電阻的變化，而高溫合金構(gòu)件基底1在高溫下產(chǎn)生的應(yīng)力則不引起懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲電阻的變化。懸空應(yīng)變絲與應(yīng)變絲接成橋式電路，即可消除TCR的影響，能夠大大提高了應(yīng)變測(cè)量的精度。

作為一個(gè)優(yōu)選方式，所述應(yīng)變計(jì)在高溫合金構(gòu)件基底1上原位制備，其中：所述高溫合金構(gòu)件基底1為鎳基金屬構(gòu)件基底，應(yīng)變計(jì)應(yīng)用溫度范圍在300～1000℃。

進(jìn)一步的，基于上述結(jié)構(gòu)，一種高溫同步補(bǔ)償薄膜應(yīng)變計(jì)的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：用無(wú)水乙醇、丙酮、去離子水超聲并電解除油清洗高溫合金構(gòu)件基底1；

步驟2：在高溫合金構(gòu)件基底1上采用磁控濺射合金過(guò)渡層2；

步驟3：將高溫合金構(gòu)件基底1放入雙離子束濺射機(jī)中，使用高純藍(lán)寶石靶，抽到本底真空10^-3～10^-4Pa，通入Ar氣和O₂氣，調(diào)節(jié)工作氣壓為10^-2Pa，濺射沉積氧化鋁絕緣層3的厚度至2～4μm；

其中沉積所用的靶材為99.99％高純藍(lán)寶石靶，氧化鋁絕緣層3的Al：O化學(xué)計(jì)量比為2：3；

步驟4、在完成步驟3的高溫合金構(gòu)件基底1上旋涂聚酰亞胺、光刻膠，利用補(bǔ)償應(yīng)變層支柱的掩膜板進(jìn)行UV曝光、顯影；

步驟5、在完成步驟4的高溫合金構(gòu)件基底1放入磁控濺射機(jī)中，抽真空至10^-3～10^-4Pa，通入氮?dú)?，調(diào)節(jié)工作氣壓0～10Pa，濺射功率100W，濺射補(bǔ)償應(yīng)變層支柱5的厚度至100～2000nm；

步驟6、完成步驟5的高溫合金構(gòu)件基底1用砂紙研磨輕輕磨掉小部分聚酰亞胺、光刻膠，即可得到圖形化的懸空補(bǔ)償應(yīng)變層支柱，隨后利用丙酮洗去光刻膠，去離子水清洗，干燥；

步驟7、在完成步驟6的高溫合金構(gòu)件基底上旋涂光刻膠，利用掩膜板進(jìn)行UV曝光、顯影；

步驟8、在完成步驟7的基礎(chǔ)上放入電鍍槽，Cu板接陽(yáng)極，合金接陰極電鍍金屬Cu，調(diào)節(jié)鍍Cu電流為60mA，電鍍時(shí)間15分鐘，鍍Cu厚度為100-2000nm；

步驟9、在完成步驟8的基礎(chǔ)上旋涂聚酰亞胺、光刻膠，利用應(yīng)變層及懸空補(bǔ)償應(yīng)變層掩膜板進(jìn)行UV曝光、顯影；

步驟10、在完成步驟9的高溫合金構(gòu)件基底1磁控濺射PdCr應(yīng)變層7和懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層4，抽本底真空到10^-3～10^-4Pa，通入Ar氣，調(diào)節(jié)工作氣壓為0～10Pa，濺射功率為100～400W，濺射PdCr應(yīng)變層7和懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層4的厚度至600～3000nm；

步驟11：將完成步驟10的PdCr繼續(xù)放入磁控濺射機(jī)中，抽真空至10^-3～10^-4Pa，通入氮?dú)?，調(diào)節(jié)工作氣壓0～10Pa，濺射功率100W，濺射Cr保護(hù)層6的厚度至100～400nm；

步驟12、在完成步驟11的基礎(chǔ)上用砂紙輕輕研磨磨掉小部分聚酰亞胺、光刻膠，得到圖形化的應(yīng)變絲及懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲，隨后利用丙酮洗去光刻膠，去離子水清洗，干燥；

步驟13、再次在完成步驟12的構(gòu)件表面旋涂光刻膠，利用電極層掩膜板進(jìn)行UV曝光、顯影；

步驟14、在完成步驟13的構(gòu)件表面磁控濺射Pt電極8；

步驟15、利用丙酮洗去光刻膠，并用氨水溶液去掉電鍍金屬Cu，去離子水清洗，經(jīng)乙醇、氟利昂清洗后干燥。

本實(shí)施例中，所述PdCr應(yīng)變層7、懸空補(bǔ)償PdCr應(yīng)變層4、補(bǔ)償應(yīng)變層支柱9的薄膜厚度以及電鍍金屬Cu的厚度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明利用雙離子束濺射系統(tǒng)成膜致密、均勻的特點(diǎn)，將利用該方法制備的氧化鋁絕緣膜應(yīng)用于高溫合金構(gòu)件基底與應(yīng)變層的高溫絕緣。并且根據(jù)PdCr應(yīng)變計(jì)的溫度電阻特性及懸空應(yīng)變絲在高溫下只有溫度電阻特性的特點(diǎn)，采用通用MEMS圖形化工藝原位制作懸空應(yīng)變絲來(lái)同步補(bǔ)償高溫下溫度效應(yīng)引起的應(yīng)變絲電阻變化。本發(fā)明制作工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，應(yīng)變計(jì)性能可靠，能夠解決目前對(duì)在高溫環(huán)境下工作的構(gòu)件應(yīng)變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所遇到的困境。

綜上，本發(fā)明采用的離子束濺射氧化鋁絕緣膜，厚度薄，性能可靠，對(duì)構(gòu)件的影響可忽略，適用于在構(gòu)件工作過(guò)程中的實(shí)時(shí)測(cè)量；采用應(yīng)變絲和懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲接成橋式電路，通過(guò)同步原位補(bǔ)償使應(yīng)變計(jì)的電阻溫度系數(shù)TCR得到補(bǔ)償，克服了溫度變化對(duì)構(gòu)件應(yīng)變測(cè)量的影響，使高溫測(cè)量精度大大提高；采用獨(dú)特的通用MEMS工藝技術(shù)，能夠提高應(yīng)變絲及懸空補(bǔ)償應(yīng)變絲原位制作的成功率，并能夠得到精準(zhǔn)的線寬；采用磁控濺射的Cr經(jīng)過(guò)高溫鈍化形成保護(hù)層結(jié)構(gòu)致密、結(jié)合力好，對(duì)功能結(jié)構(gòu)起到了非常好的保護(hù)作用。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。