[發(fā)明專利]一種基于一維納米材料的熱線式流速傳感器及測試系統(tǒng)無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200910076074.2 | 申請日： | 2009-01-05 |
| 公開（公告）號： | CN101769935A | 公開（公告）日： | 2010-07-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 周兆英;楊興;王鼎渠;劉小麗 | 申請（專利權(quán)）人： | 清華大學(xué) |
| 主分類號： | G01P5/10 | 分類號： | G01P5/10 |
| 代理公司： | 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280 | 代理人： | 高存秀 |
| 地址： | 1000*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 納米 材料 熱線 流速 傳感器 測試 系統(tǒng) | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種熱線式流速傳感器，特別是涉及一種基于一維納米材料 的微型熱線式流速傳感器及其利用該一維納米材料的微型熱線式流速傳感 器測試的系統(tǒng)。
背景技術(shù)
熱線式流速測量是利用熱平衡原理，通過測量熱量的傳遞，來求得流體 流動(dòng)速度。即利用被加熱物體的冷卻率和流體流速之間的關(guān)系，通過測量被 加熱物體的溫度來得到流速值。熱線式流速測量方法的空間和時(shí)間分辨率 高、通頻帶寬、背景噪音低、價(jià)格相對便宜、信號連續(xù)、能夠準(zhǔn)確地對流場 進(jìn)行頻譜分析，適合于各種流場，特別是在低速流和低湍流場研究中顯示了 較大的優(yōu)越性。因此，熱線式流速測量方法至今仍是湍流和流動(dòng)測量的經(jīng)典 儀器和得力工具。
傳統(tǒng)的熱線式流速傳感器的結(jié)構(gòu)模型可以參考文獻(xiàn)[1]：Chen?J，Liu?C. Development?and?Characterization?of?Surface?Micromachined， Out-of-Plane?Hot-Wire?Anemometer?J?Microelectromech?S，2003，12： 979-988所介紹，如圖1所示：傳統(tǒng)的熱線式流速傳感器由熱線、支撐體、 基底三部分組成；其中熱線通常由鎢絲、鉑絲或鍍鉑鎢絲來制作。典型熱線 直徑為0.5微米-10微米，長度為1毫米-3毫米。如果將支撐體之間的金 屬線換成金屬薄膜，便成了熱膜式流速傳感器。
熱線式流速傳感器的基本原理可用King公式描述：
式中，Iw為加熱電流(A)，Rw為熱線溫度為Tw時(shí)熱線的電阻(Ω)；Tw是熱線 溫度(℃)，Tf是流體溫度(℃)，U流體流過熱線的速度。X、Y是由熱線的 尺寸、流體物性和流動(dòng)條件決定的系數(shù)，對于給定的熱線流量傳感器和給定 的被測流體，可以認(rèn)為它們?yōu)槌?shù)。
令Rf為溫度為Tf時(shí)熱線的電阻(Ω)，β是熱線材料在Tf時(shí)的電阻溫度 系數(shù)，則有下面的關(guān)系：
Rw＝Rf[1+β(Tw-Tf)]????????????????(2)
由(1)、(2)兩式可得熱線的靜態(tài)方程式：
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