[實用新型]一種熱式氣體質量流量傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320553791.1
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN203414125U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 張申安;張鵠
• 申請（專利權）人: 張申安
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86
• 代理公司: 溫州甌越專利代理有限公司 33211
• 代理人: 張瑜生

技術領域

本實用新型涉及氣體質量流量傳感器，確切的說是一種基于微機電系統(tǒng)(MEMS)的熱式氣體質量流量傳感器。

背景技術

目前，熱式氣體質量流量傳感器有熱耗散式和熱分布式。熱耗散式氣體質量流量傳感器是在氣體流道中設置兩個溫度傳感器，一個用作加熱器；另一個用來檢測介質氣體溫度，提供溫度補償。給加熱器提供一個激勵源，使加熱器升溫，并且與介質氣體保持恒溫差，利用氣體流動帶走熱量的原理，激勵源提高電流來維持恒溫差，由此推算出氣體流量。但是這種流量傳感器無法識別氣流方向，在脈動氣流中（例如燃油發(fā)動機進氣、醫(yī)用呼吸機等）有較大的誤差，無法達到精確計量的目的。

熱分布式氣體質量流量傳感器，是在加熱器的兩側分別設置一個或多個溫度傳感器，測量加熱器兩側的溫度差，據(jù)此推算出氣體流量。還有一種是在加熱器的兩側分別設置一個或多個熱電堆，利用熱電效應（塞貝克效應）測量加熱器兩側的溫度差。上述熱分布式氣體質量傳感器好處是能夠辨別氣流方向，但是存在結構相對復雜，需有四個或者四個以上的溫度傳感器；由于加熱器兩側的溫度傳感器是受到加熱器的熱影響而使溫度升高，其溫度高于介質氣體而低于加熱器，響應速度也較慢，并且在氣體流速達到某一程度后，上游溫度傳感器已接近于介質氣體溫度，下游溫度傳感器也僅僅略高于介質氣體溫度，進一步加大流速也不能使兩側的溫度傳感器產(chǎn)生更大的溫差，達到了飽和狀態(tài)，量程范圍不夠大。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種結構簡單，成本低，靈敏度高，以及量程范圍大的熱式氣體質量流量傳感器。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：一種熱式氣體質量流量傳感器，包括有基體，基體上形成有隔熱空腔以及覆有絕緣薄膜，絕緣薄膜包括對應隔熱空腔處的懸空部以及與基體附著結合的結合部，在絕緣薄膜的懸空部上設有兩個加熱熱敏電阻，兩個加熱熱敏電阻并列、對稱布置，在絕緣薄膜的結合部上設有溫度感應電阻，所述兩個加熱熱敏電阻以及溫度感應電阻的引腳經(jīng)導線連接有焊盤。

通過采用上述技術方案，控制加熱兩個加熱熱敏電阻，并用溫度感應電阻進行溫度補償，使兩個加熱熱敏電阻的平均溫度與介質氣體溫度保持恒溫差，氣流依次流經(jīng)兩個加熱熱敏電阻，導致溫場分布變化，產(chǎn)生溫度梯度，兩個加熱熱敏電阻之間產(chǎn)生溫差，由于溫差幅度大小與氣體流速關聯(lián)，據(jù)此測量出氣體流量；本實用新型的氣體質量流量傳感器不僅可判別氣體流動的方向，而且兩個加熱熱敏電阻與介質氣體直接進行熱交換，其溫度受基體材料溫度、電路溫度、環(huán)境溫度等的影響都很小，因而具有較大的量程和較高的靈敏度的優(yōu)點；同時，兩個加熱熱敏電阻位于隔熱腔處的絕緣薄膜上，溫度感應電阻設于絕緣薄膜的結合部上，兩個加熱熱敏電阻的熱容量、熱散系數(shù)小，以及溫度感應電阻不受加熱熱敏電阻的熱影響，有效提高傳感器的靈敏度以及測量精度；兩個加熱熱敏電阻產(chǎn)生的熱量絕大部分用于自身加熱，減少了氣體質量流量傳感器的功耗；只采用三個電阻器即可，具有結構簡單，成本低廉的優(yōu)點。

本實用新型進一步設置為：所述的兩個加熱熱敏電阻和溫度感應電阻上均覆蓋有鈍化保護層。

通過采用上述技術方案，鈍化保護層有效的保護上游加熱熱敏電阻、下游加熱熱敏電阻以及溫度感應電阻，防止介質氣體的腐蝕、氧化，污染。

本實用新型進一步設置為：所述絕緣薄膜上設有4個焊盤，分別為焊盤a、焊盤b、焊盤c和焊盤d，所述兩個加熱熱敏電阻相鄰的引腳經(jīng)導線共同連接在焊盤c上，其中一個加熱熱敏電阻的另一引腳與溫度感應電阻上與其相鄰的引腳之間經(jīng)導線共同連接在焊盤d上，另一加熱熱敏電阻相對于連接在焊盤c的另一引腳經(jīng)導線連接在焊盤b上，溫度感應電阻相對于與焊盤d上連接的另一引腳經(jīng)導線連接在焊盤a上。

通過采用上述技術方案，使得傳感器上的導線以及焊盤得到簡化。

本實用新型進一步設置為：所述的基體邊沿設有包覆在絕緣薄膜上的固定包邊。

通過采用上述技術方案，采用固定包邊對絕緣薄膜進行固定，方便將絕緣薄膜固定在基體上，便于加工。

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。

附圖說明

圖1為本實用新型具體實施例一的熱式氣體質量流量傳感器俯視圖；

圖2為圖1沿著A-A的截面視圖；

圖3為本實用新型具體實施例二的熱式氣體質量流量傳感器俯視圖；

圖4為圖3沿著B-B的截面視圖；

圖5為本實用新型具體實施例三的熱式氣體質量流量傳感器俯視圖；

圖6為本實用新型實施例的電路控制原理圖。