技术 – MEMS热对流质量流量传感器

流量测量在许多应用中都至关重要,包括:半导体制造工艺、化学工艺、医疗器械和天然气计量等。

由于其简单的结构和实施,MEMS热对流质量流量传感器已得到广泛应用。MEMS技术可用于制作微加热器和热传感器,优于传感器内部没有可移动的部件,从而有效简化了制造成本和操作要求。热式质量流量传感器的其他优势包括尺寸小、响应时间短、功耗低、以及对低流速的超高灵敏度。

热对流质量流量传感器一般包括上游和下游温度传感器(热电堆)以及位于两个温度传感器之间的加热器,如下所示。

 
 
 

MEMS热对流质量流量传感器可用于探测流速。美新公司采用独有的CMOS工艺制造而成的传感器芯片包括一个中央加热器源(微加热器)以及两个温度传感器(热电堆)。热电堆对称地放置在微加热器上游和下游,如果在加热器表面没有气体流过,对称的热电堆可以测量到相同的升温,使两个热电堆产生相同的输出电压。如果有气体从仪表入口流到出口,空气气流速度将导致加热器周围的温度曲线出现不平衡,并且热量将从上游热电堆转移至下游热电堆,进而使得热电堆电压出现变化。较大的气体流速将使得温度曲线出现较大的不对称性。

从设计原理来讲,将传感器进行热隔离,确保只有流量导致的热转移才可以发生。其他热转移路径,例如通过基板或者引线,将导致热损耗及传感器性能降低等因素,在设计阶段就被最大程度的避免。

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