mems 流量传感器 MEMS流量传感器原理及应用

发布时间：2024-10-09 02:10:41

MEMS流量传感器原理及应用

温度、压力、流量是工业中3大检测参数，其中，流量检测有很长的历史。

近年来，随着对微电子机械系统(MEMS)的深入研究和取得的进展，传统的工业和流体力学研究的流量传感器向高集成度、微型化、高精度、高可靠性方向发展，微型流量传感器已成为MEMS的重要研究方向。

MEMS流量传感器具有多种用途，例如感测环境流量、工业气体流量监控、生物医学应用中的流量感测和海洋流体动力感测。MEMS流量传感器的紧凑尺寸，高灵敏度，低价格和批量生产功能使其在商业和工业应用中具有很大的吸引力。

产品原理

MEMS热式流量传感器的流量芯片由两个热偶堆和一个加热电阻组成，热偶堆对称地分布在加热电阻的上、下游，加热电阻和热偶堆的热结处于一个隔热底座上。

加热电阻对热偶堆的热结进行加热，热偶堆热结和冷结之间的温度梯度导致输出电压。当流体静止时加热电阻两侧对称位置的温度是相同的；当流体从右向左流动时等温线向左侧倾斜，加热电阻两侧对称位置的温度不再相同，温差可由置于加热电阻两侧的热偶堆测定。

由于流体的传热只与流体质量和流体的热容有关，因此传感器可以直接测出流体质量流量。

炜盛科技自主研发的微流量传感器于2012年即研发成功并取得相关专利，产品质量稳定可靠，符合我司参与起草的《JB/T 13111-2017 热式质量流量传感器》行业标准。

产品特点

新一代MEMS传感器芯片技术

精度高，响应速度快，重复性好

可精确测量极小流量

经过完全校准和温度补偿

产品应用领域

微流量传感器是利用热力学原理对流道中的气体介质进行流量检测，具有很好的精度与重复性。在工业生产、科学实验、产品质量把控、生产效率提高、能源节约等方面发挥着重要作用。

医疗领域

病床供氧

呼吸机

医院楼层管道供氧

麻醉机

制氧机

仪器仪表

其他领域

一文带你了解MEMS流量传感器

MEMS传感器即微机电系统（Micro-electro Mechanical Systems），是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，具有体积小、成本低、功耗低、可靠性高、易于集成等特点。欧姆龙MEMS流量传感器，采用其独创的高精度加工技术，将流量传感器核心器件封装在尺寸仅为1.5*1.55*0.4mm的MEMS芯片里面。这种超精细的MEMS传感器，不但能检测1毫米/秒的气体流速变化，还能高精度地实现大批量生产。

流量传感器内部结构

这种传感器芯片采用使用热线的质量流量检测方式。其芯片中央具有加热器，上游侧的热电堆 (A)及下游侧热电堆 (B)配置在加热器的两侧，热电堆附近配置有基座测温体，它们均是采用半导体工艺制造的。加热器和热电堆列组的底部形成空腔，使得热电堆可高效检测加热器的热量。

流量传感器的检测原理

通过给MEMS芯片加恒定电流，使芯片中央的加热器产生热量。没有风通过时，加热器上游热电堆和下游热电堆由于热平衡的关系，两者对应的热电动势电压相等，即Vu=Vd。当有气体流动时，热源随气流方向向下游转移，此时下游热电堆的电动势变大，即Vd＞ Vu。两个热电堆的输出差大致与通过传感器表面的气体质量流量的平方根成正比。输出灵敏度和质量流量取决于气体的组成比。微小的信号可以通过放大电路进行放大，再以电子方式检测气体流量。风量传感器经调整后输出的电压与质量流量为 25°C、 101.3kPa 时的流速相当。