[實用新型]一種雙加熱電極寬量程風速傳感器

有效

• 申請號: 201920139945.X
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN209342746U
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 趙文杰;趙康佳;陸波;余博;劉桐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01P5/00
• 分類號: G01P5/00;G01P13/02;G01K1/02;H05B3/00;H05B3/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高倩

一種雙加熱電極寬量程風速傳感器，用于提高檢測靈敏度和速率，屬于風速傳感器領域。本實用新型包括：加熱器電極位于八邊形襯底的中心，加熱器電極由雙加熱器圍成中心為方形盤繞式結構和四個引用電極組成，四個引用電極分別從方形盤繞式結構的四個角引出，且每個引用電極的寬度逐漸變寬；每個溫度探測器電極為對稱結構，包括扇形本體及該本體邊緣引出并延伸至八邊形襯底邊緣的兩個探測電極，四個溫度探測器電極分布在加熱器電極周圍的八邊形襯底上，加熱器電極的每相鄰兩個引出電極之間設置一個溫度探測器電極；在每個溫度探測器電極與加熱器電極之間的八邊形襯底上設置一個熱隔離槽。

技術領域

本實用新型涉及一種風速傳感器，特別涉及一種雙加熱電極寬量程風速傳感器。

背景技術

風速傳感器廣泛應用于風力發電、礦山通風、太陽能發電風向控制及氣體流量監測等領域。

現有采用氮化鋁陶瓷基片作為襯底，在惰性的高溫環境中非常穩定，在空氣中，溫度高于700℃時，氮化鋁物質表面會發生微氧化作用，形成5-10納米厚的Al₂O₃氧化物薄膜，起到保護作用，同時通過中間加熱電極加熱附近空氣溫度，利用溫度探測測量周圍空氣溫度，利用熱溫差原理達到測量風速，但是這種熱溫差型風速傳感器具有檢測量程小、功耗高、響應速率慢等問題，且硅基結構工藝復雜，兼容性差，高溫惡劣環境下產品可靠性不高等問題，一直制約著微熱型風速傳感器的發展和應用。

發明內容

針對上述不足，本實用新型提供一種提高檢測靈敏度和檢測速率的雙加熱電極寬量程風速傳感器。

本實用新型的一種寬量程風速傳感器，包括八邊形襯底1、四個溫度探測器電極3、加熱器電極4和四個熱隔離槽5，所述加熱器電極4位于八邊形襯底1的中心，加熱器電極4由雙加熱器圍成中心為方形盤繞式結構和四個引用電極組成，所述四個引用電極分別從所述方形盤繞式結構的四個角引出，延伸至八邊形襯底1的邊緣，且每個引用電極的寬度逐漸變寬，四個引出電極呈十字交叉；

每個溫度探測器電極3為對稱結構，包括扇形本體及該本體邊緣引出并延伸至八邊形襯底1邊緣的兩個探測電極，四個溫度探測器電極3分布在加熱器電極4周圍的八邊形襯底1上，加熱器電極4的每相鄰兩個引出電極之間設置一個溫度探測器電極3；

在每個溫度探測器電極3與加熱器電極4之間的八邊形襯底1上設置一個熱隔離槽5。

優選的是，所述傳感器還包括八邊形導熱介質層2；

八邊形導熱介質層2鍍在八邊形襯底1上，四個溫度探測器電極3、加熱器電極4和四個熱隔離槽5設置在八邊形導熱介質層2上。

優選的是，所述八邊形襯底1為純度99％的三氧化二鋁陶瓷襯底；

八邊形導熱介質層2為氮化鋁導熱介質薄膜；

四個溫度探測器電極3和加熱器電極4均為鉑膜。

優選的是，所述加熱器電極4的四個引出電極的末端和溫度探測器電極3的八個探測電極的末端均設置有引出焊盤；所述八邊形襯底1的邊緣設置了12個通孔焊盤6，通孔焊盤的位置與加熱器電極4和溫度探測器電極3的引出焊盤的位置對應，位置對應的通孔焊盤與引出焊盤連接。

優選的是，引線穿過引出焊盤和通孔焊盤，從八邊形襯底1的背面引出，且引出焊盤和通孔焊盤內設置鉑漿焊接覆蓋。

優選的是，八邊形襯底1厚度為0.1-0.15mm，八邊形導熱介質層2膜厚0.1-10μm，溫度探測器電極3和加熱器電極4薄膜厚度均為50-500nm，加熱器電極4的薄膜線寬a為40-100μm，溫度探測器電極3的薄膜線寬b為10-50μm，熱隔離槽5的槽深為0.1-0.15mm，槽寬為20-50μm，通孔焊盤6的通孔直徑50-100μm。