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技術 – MEMS熱對流質量流量傳感器

流量測量在許多應用中都至關重要,包括:半導體制造工藝、化學工藝、醫療器械和天然氣計量等。

由于其簡單的結構和實施,MEMS熱對流質量流量傳感器已得到廣泛應用。MEMS技術可用于制作微加熱器和熱傳感器,優于傳感器內部沒有可移動的部件,從而有效簡化了制造成本和操作要求。熱式質量流量傳感器的其他優勢包括尺寸小、響應時間短、功耗低、以及對低流速的超高靈敏度。

熱對流質量流量傳感器一般包括上游和下游溫度傳感器(熱電堆)以及位于兩個溫度傳感器之間的加熱器,如下所示。

 
 
 

MEMS熱對流質量流量傳感器可用于探測流速。美新公司采用獨有的CMOS工藝制造而成的傳感器芯片包括一個中央加熱器源(微加熱器)以及兩個溫度傳感器(熱電堆)。熱電堆對稱地放置在微加熱器上游和下游,如果在加熱器表面沒有氣體流過,對稱的熱電堆可以測量到相同的升溫,使兩個熱電堆產生相同的輸出電壓。如果有氣體從儀表入口流到出口,空氣氣流速度將導致加熱器周圍的溫度曲線出現不平衡,并且熱量將從上游熱電堆轉移至下游熱電堆,進而使得熱電堆電壓出現變化。較大的氣體流速將使得溫度曲線出現較大的不對稱性。

從設計原理來講,將傳感器進行熱隔離,確保只有流量導致的熱轉移才可以發生。其他熱轉移路徑,例如通過基板或者引線,將導致熱損耗及傳感器性能降低等因素,在設計階段就被最大程度的避免。

 
Memsic Technology- Thermal MEMS Flow Sensors
Memsic Technology- Thermal MEMS Flow Sensors
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