[實用新型]基于MEMS技術的差壓流量傳感器

有效

• 申請號: 201720446896.5
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN206818257U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 王建國;申亞琪
• 申請（專利權）人: 蘇州捷研芯納米科技有限公司
• 主分類號: G01F1/38
• 分類號: G01F1/38
• 代理公司: 南京艾普利德知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32297
• 代理人: 陸明耀

技術領域

本實用新型涉及一種差壓流量傳感器，尤其是一種基于MEMS技術的差壓流量傳感器。

背景技術

在工業生產、日常生活中，流量作為能源計量及其重要的組成部分之一，對于科學實驗計量、經濟核算以及工程生產都具有及其重要的意義。從上兩個世紀的石油、機械、冶金到航空、熱電等不同領域的流量檢測，現在已經深入發展到了醫療器械、汽車電子等諸多領域。

不同流體的性狀、流動條件、流動狀態以及感測機理的復雜多樣給流體的測量帶來了諸多不便，同時也使得流量計的測量原理、測量精度、適用條件以及價格多樣化。

壓差流量計是一種測定流量的儀器，例如中國專利CN200810012819.4所示，一般由一次裝置和二次裝置組成，一次裝置稱流量測量元件，它安裝在被測流體的管道中，產生與流量(流速)成比例的壓力差，二次裝置稱顯示儀表，它接收測量元件產生的差壓信號，并將其轉換為相應的流量進行顯示。

差壓流量計的一次裝置常為節流裝置或動壓測定裝置(皮托管、均速管等)，節流裝置是在管道中安裝的一個局部收縮元件，最常用的有孔板、噴嘴和文丘里管，二次裝置為各種機械式、電子式、組合式差壓計配以流量顯示儀表。

傳統的差壓式流量(如孔板等)儀表都是屬于節流式差壓流量儀表，其工作原理都是基于封閉管道中流體質量守恒(連續性方程)和能量守恒(伯努利方程)兩個定律。

質量守恒：流體在一個封閉的管道中流動，當遇到節流件時，在節流件前后它的質量是不變的，用連續性方程表示為：

V1×A1×ρ1＝V2×A2×ρ2(液體為：V1×A1＝V2×A2)。

能量守恒：用伯努利方程來表示為是指封閉管道中流體的壓力和流速有如下的關系：

P+1/2V2ρ＝常數

對于安裝有節流件的管道則有：

P1+1/2×(V1)2×ρ1＝P2+1/2×(V2)2×ρ2

式中：A1、A2分別是節流件前后的截面積；V1、V2分別是A1、A2處的流速；P1、P2分別是A1、A2處的壓力；ρ1、ρ2分別是A1、A2處的流體密度。

此類流量計由于具有一次裝置和二次裝置，體積無法做到很小，并且重量重，集成度低，因此流量計的自身結構會導致測量時產生的壓損較大，只適合大流量介質流動的測量，同時由于受現場流體環境(溫度、壓力等)和自身客觀條件限制，測量精度不高，對低流速流量介質流動反應不靈敏，偏差大，不適合低流量介質流量的測量，所以，對于生活家電用品領域的應用受到限制。

而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，與傳統的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產的特點，其在流量計行業的應用具有較大的前景，但是由于MEMS芯片體積小，因此給流量計的封裝和制造造成了困難。

并且，當其應用于液體流量測量時，需要對MEMS芯片及相關電路進行可靠的防水密封，這就進一步增加了制造難度。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提供一種基于MEMS技術的差壓流量傳感器。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：

基于MEMS技術的差壓流量傳感器，用于低流速流量監測，包括設置于同一外殼的內腔中的MEMS差壓傳感器芯片封裝體及信號處理電路板，所述MEMS差壓傳感器芯片封裝體設置于所述信號處理電路板上并與其連接通信，且所述MEMS差壓傳感器芯片封裝體的去向壓力導壓口與信號處理電路板上的通孔共軸，以及與所述外殼上的一個導通孔共軸且四周密封連接，所述MEMS差壓傳感器芯片封裝體的來向壓力導壓口與外殼上的另一導通孔共軸且四周密封連接；所述MEMS差壓傳感器芯片封裝體及信號處理電路板通過填充所述外殼的內腔的防水密封層密封固定，所述信號處理電路板上連接引出線纜，所述引出線纜延伸到所述外殼和防水密封層外。

優選的，所述的基于MEMS技術的差壓流量傳感器，其中：所述MEMS差壓傳感器芯片封裝體包括量程在0-10kPa的硅壓阻式差壓芯片，其壓力應變膜為微米級并采用恒流源或恒壓源供電。

優選的，所述的基于MEMS技術的差壓流量傳感器，其中：所述MEMS差壓傳感器芯片封裝體與信號處理電路板通過鍵合線連接通信，所述鍵合線的弧高度小于60μm，且其包覆于防水膠層中。