[发明专利]热传感器的感测表面上的污染的检测

说明书

本发明涉及热传感器的感测表面上的污染的检测。热传感器包括有源元件(41)例如加热器或冷却器、至少一个温度传感器(31)以及处理电路(50)。处理电路引起供应至有源元件(41)的电力变化。然后处理电路，在多个时间处，基于温度传感器的输出信号来确定热参数并且分析热参数的瞬态行为。基于该分析，处理电路确定指示热传感器的感测表面上的污染的污染信号。如果热传感器包括布置在感测表面的不同扇区中的多个温度传感器，则可以根据传感器的输出得出多扇区热信号，并且可以基于多扇区热信号来确定污染信号。

技术领域

本发明涉及一种热传感器，特别地涉及一种被配置成检测在热传感器的感测表面上的污染的存在的热流量传感器。本发明还涉及一种检测热传感器的表面上的污染的方法并且还涉及一种相应的计算机程序产品。

背景技术

常用的微热流量传感器包括加热器和两个空间上分开的温度传感器。温度传感器通常对称地位于加热器的上游和下游以测量已经被流量介质带走的热的量。加热器和温度传感器可以嵌入在跨块状半导体材料中的凹部或开口的薄膜中或被布置在跨块状半导体材料中的凹部或开口的薄膜上。热电堆可以用作温度传感器。在WO 01/98736A1中公开了这种类型的微热流量传感器的示例。

作为用于质量流速的测量，可以利用当激活加热器时由上温度传感器和下温度传感器确定的稳态温度之间的差。然而，除了对质量流速的预期依赖之外，还存在影响该温度差的许多其他因素，这些因素中的每一个都会引起零流速时的温度差的非零偏移：

—周围电路的废热：集成在围绕膜的块状材料上的能量耗散元件例如测量和处理电压差信号的电路的活动可能影响温度差。如在EP 2 930 475 A1中所公开的，可以通过评估补偿温度信号来解决与周围电路的废热有关的挑战。

—与生产相关的膜不对称：传感器偏移通常由传感器结构的几何不对称支配(dominated)，例如，传感器偏移可能是由块状材料的不对称背面蚀刻以释放膜而引起的。这样的膜不对称可能难以表征。例如，取决于流量传感器的组装构思，膜的光学检查在最终包装中并非总是可行的。

—膜上的污染：污染可能例如是由沉积在膜上的气载粒子或液滴引起的。若干现有技术文献涉及用于避免污染的措施(参见例如WO 02/073140 A2、EP 3 037 791 A1或US9,612,146 B2)。然而，并非总是可以完全避免污染。已经偏心地沉积在膜上的颗粒或液滴对不同的位于上游侧和下游侧的传感器的热导率和热容量产生影响并且因此将影响温度差。

如果出现偏移，则可能需要确定该偏移是由与生产相关的膜不对称引起的还是由污染引起的。如果不能容易地实现零流量条件，则可能还需要在由污染引起的偏移与由实际流量引起的传感器信号之间进行区分。

还已知微热流量传感器，其包括用于承载加热器和温度传感器的分开的桥代替具有连续的膜(参见例如，US 4,478,076)。对于这种类型的传感器也出现类似的问题。例如，桥的不对称和桥上的污染二者都可能引起传感器输出的偏移。如EP 3 367 087 A2中所公开的，还可能需要检测其他类型的热传感器上的污染例如微热传感器上的污染以用于确定流体的热容量。

EP 1 065 475 A2公开了一种使用具有布置在膜上的加热器和两个温度传感器的量热式流量传感器来确定流速的方法。温度传感器测量来自加热器上游和下游的温度差。另外，根据气体流量和膜的厚度，以不同的方式测量至少第二温度差。两个温度差用于计算测量信号，该测量信号较少地取决于膜的厚度，特别是膜上的污物的累积的影响。然而，该文献的方法假定污物均匀地累积在膜的整个表面上，这导致灵敏度的变化而不是偏移。该方法不能补偿由不均匀污染产生的流量信号的偏移。