[实用新型]一种热式气体质量流量传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体质量流量传感器，确切的说是一种基于微机电系统(MEMS)的热式气体质量流量传感器。

背景技术

目前，热式气体质量流量传感器有热耗散式和热分布式。热耗散式气体质量流量传感器是在气体流道中设置两个温度传感器，一个用作加热器；另一个用来检测介质气体温度，提供温度补偿。给加热器提供一个激励源，使加热器升温，并且与介质气体保持恒温差，利用气体流动带走热量的原理，激励源提高电流来维持恒温差，由此推算出气体流量。但是这种流量传感器无法识别气流方向，在脉动气流中（例如燃油发动机进气、医用呼吸机等）有较大的误差，无法达到精确计量的目的。

热分布式气体质量流量传感器，是在加热器的两侧分别设置一个或多个温度传感器，测量加热器两侧的温度差，据此推算出气体流量。还有一种是在加热器的两侧分别设置一个或多个热电堆，利用热电效应（塞贝克效应）测量加热器两侧的温度差。上述热分布式气体质量传感器好处是能够辨别气流方向，但是存在结构相对复杂，需有四个或者四个以上的温度传感器；由于加热器两侧的温度传感器是受到加热器的热影响而使温度升高，其温度高于介质气体而低于加热器，响应速度也较慢，并且在气体流速达到某一程度后，上游温度传感器已接近于介质气体温度，下游温度传感器也仅仅略高于介质气体温度，进一步加大流速也不能使两侧的温度传感器产生更大的温差，达到了饱和状态，量程范围不够大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，成本低，灵敏度高，以及量程范围大的热式气体质量流量传感器。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种热式气体质量流量传感器，包括有基体，基体上形成有隔热空腔以及覆有绝缘薄膜，绝缘薄膜包括对应隔热空腔处的悬空部以及与基体附着结合的结合部，在绝缘薄膜的悬空部上设有两个加热热敏电阻，两个加热热敏电阻并列、对称布置，在绝缘薄膜的结合部上设有温度感应电阻，所述两个加热热敏电阻以及温度感应电阻的引脚经导线连接有焊盘。

通过采用上述技术方案，控制加热两个加热热敏电阻，并用温度感应电阻进行温度补偿，使两个加热热敏电阻的平均温度与介质气体温度保持恒温差，气流依次流经两个加热热敏电阻，导致温场分布变化，产生温度梯度，两个加热热敏电阻之间产生温差，由于温差幅度大小与气体流速关联，据此测量出气体流量；本实用新型的气体质量流量传感器不仅可判别气体流动的方向，而且两个加热热敏电阻与介质气体直接进行热交换，其温度受基体材料温度、电路温度、环境温度等的影响都很小，因而具有较大的量程和较高的灵敏度的优点；同时，两个加热热敏电阻位于隔热腔处的绝缘薄膜上，温度感应电阻设于绝缘薄膜的结合部上，两个加热热敏电阻的热容量、热散系数小，以及温度感应电阻不受加热热敏电阻的热影响，有效提高传感器的灵敏度以及测量精度；两个加热热敏电阻产生的热量绝大部分用于自身加热，减少了气体质量流量传感器的功耗；只采用三个电阻器即可，具有结构简单，成本低廉的优点。

本实用新型进一步设置为：所述的两个加热热敏电阻和温度感应电阻上均覆盖有钝化保护层。

通过采用上述技术方案，钝化保护层有效的保护上游加热热敏电阻、下游加热热敏电阻以及温度感应电阻，防止介质气体的腐蚀、氧化，污染。

本实用新型进一步设置为：所述绝缘薄膜上设有4个焊盘，分别为焊盘a、焊盘b、焊盘c和焊盘d，所述两个加热热敏电阻相邻的引脚经导线共同连接在焊盘c上，其中一个加热热敏电阻的另一引脚与温度感应电阻上与其相邻的引脚之间经导线共同连接在焊盘d上，另一加热热敏电阻相对于连接在焊盘c的另一引脚经导线连接在焊盘b上，温度感应电阻相对于与焊盘d上连接的另一引脚经导线连接在焊盘a上。

通过采用上述技术方案，使得传感器上的导线以及焊盘得到简化。

本实用新型进一步设置为：所述的基体边沿设有包覆在绝缘薄膜上的固定包边。

通过采用上述技术方案，采用固定包边对绝缘薄膜进行固定，方便将绝缘薄膜固定在基体上，便于加工。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例一的热式气体质量流量传感器俯视图；

图2为图1沿着A-A的截面视图；

图3为本实用新型具体实施例二的热式气体质量流量传感器俯视图；

图4为图3沿着B-B的截面视图；

图5为本实用新型具体实施例三的热式气体质量流量传感器俯视图；

图6为本实用新型实施例的电路控制原理图。