[實用新型]基于MEMS傳感器的質(zhì)量流量控制器的結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320751067.X
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN203658851U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 張松濤
• 申請（專利權）人: 張松濤
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 北京科興園專利事務所 11233
• 代理人: 王蘊;楊寶根

技術領域

本實用新型涉及一種基于MEMS傳感器的質(zhì)量流量控制器的結構，用于氣體的質(zhì)量流量控制。

背景技術

MEMS即微機電系統(tǒng)(Microelectro?Mechanical?Systems)，MEMS傳感器是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點。

質(zhì)量流量控制器的英文名字叫“MASS?FLOW?CONTROLLER”(簡稱MFC)，它通常由流量傳感器、流量調(diào)節(jié)閥、控制電路和流體通道等部件組成。

目前，國內(nèi)的氣體質(zhì)量流量控制器使用的流量傳感器采用毛細管傳熱溫差量熱法原理測量氣體的質(zhì)量流量(無需溫度和壓力補償)。將傳感器加熱電橋測得的流量信號送入放大器放大，放大后的流量測量電壓與設定電壓進行比較，再將差值信號放大后去控制調(diào)節(jié)閥，通過閉環(huán)控制來控制通過的流量，并使之與設定的流量相等，分流器決定主通道的流量。

國外有利用Mems傳感器做質(zhì)量流量控制器的報道，其結構是將傳統(tǒng)的毛細管傳熱溫差性流量傳感器改為MEMS傳感器。這種結構采用分流的方式，使氣體按比例分流到毛細管，由于毛細管直徑很小，流場相對穩(wěn)定，MEMS芯片檢測到毛細管內(nèi)的流量再根據(jù)分流比例推算出真實流量。這種結構由于測量的不是全部流量，所以進入主流道和分流道氣體的比例關系就要嚴格對應，為此必須加裝層流膜片進行約束。由此帶來的問題就是壓力損失變大，層流膜片加工復雜，受溫度壓力干擾因素大的弊端。還存在響應速度慢，零點穩(wěn)定度低，重復性較差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型目的是提供一種基于MEMS傳感器的質(zhì)量流量控制器，以解決現(xiàn)有技術存在的壓力損失變大，層流膜片加工復雜，受溫度壓力干擾因素大的弊端，響應速度慢，零點穩(wěn)定度低，重復性較差的的問題。

本實用新型的技術方案是：一種基于MEMS傳感器的質(zhì)量流量控制器，包括底座和流量調(diào)節(jié)閥，在底座內(nèi)設有流體通道，流量調(diào)節(jié)閥串聯(lián)在流體通道的出口附近，其特征在于，在流體通道的內(nèi)壁設有MEMS傳感器。

所述的流體通道包括設在底座前端與后端之間依次排列的入口、入口錐管段和直管段，在直管段與出口的相鄰處與流量調(diào)節(jié)閥串聯(lián)連接；所述的MEMS傳感器設在直管段的內(nèi)表面。

所述的入口錐管段的錐度為3°-30°。

在所述的直管段的后端設有出口錐管段(8)。

所述的出口錐管段的錐度為4°-40°。

在所述的入口內(nèi)裝有濾網(wǎng)。

所述的MEMS傳感器的表面突出于直管段的內(nèi)壁表面0.01mm-0.21mm。

在所述的底座內(nèi)設有通道孔；所述的流體通道設在一通道芯內(nèi)，該通道芯的外側(cè)與通道孔相配合；該通道芯由一段、兩段或三段同軸對接組成，并安裝在通道孔內(nèi)。

所述的底座為兩段對接構成。

本實用新型的優(yōu)點是：MEMS流量傳感器直接設在流體通道的邊緣，減少了自身對流場的干擾；流體通道的直管段為MEMS流量傳感器提供了一個相對穩(wěn)定的流場，響應速度快，零點穩(wěn)定度高；不需要測量旁路，最大程度降低壓損；提高了全量程測量精度重復性。

附圖說明

圖1是本實用新型的一個實施例的總體結構示意圖；

圖2是本實用新型的另一個實施例的總體結構示意圖；

圖3是圖1和圖2中MEMS傳感器所在位置的截面圖；

圖4是本實用新型基座的一種結構示意圖；

圖5是本實用新型幾種通道芯的結構示意圖，其中(1)圖為整體式流道，圖(2)為分體式流道之一，圖(3)為分體式流道之二，圖(4)為分體式流道之三；

圖6(1)和(2)是本實用新型兩種分體式基座的結構示意圖。

具體實施方式

參見圖1，本實用新型一種基于MEMS傳感器的質(zhì)量流量控制器一個實施例，包括底座2和流量調(diào)節(jié)閥5，在底座2內(nèi)設有流體通道。該流體通道包括設在底座2前端與后端之間依次排列的入口1、入口錐管段3和直管段7，在直管段7與出口9的相鄰處與流量調(diào)節(jié)閥5串聯(lián)連接(流量調(diào)節(jié)閥分別通過調(diào)節(jié)閥入口孔22和調(diào)節(jié)閥出口孔23與直管段7的后端和出口9內(nèi)端連通)；在直管段7的內(nèi)表面設有MEMS傳感器(芯片)4。

所述的入口錐管段3的錐度為3°-30°。

參見圖2，是本實用新型的另一實施例，在上一實施例的基礎上，在所述的直管段7的后端設有出口錐管段8。所述的出口錐管段8的錐度為4°-40°。