[实用新型]一种MEMS恒温差热膜式风速计

说明书

本实用新型涉及一种MEMS恒温差热膜式风速计，包括：差分放大电路，具有加热电阻Rj，加热电阻Rj的阻值随温度变化而变化；恒温差控制电路，与差分放大电路相连接，恒温差控制电路具有两个测温电阻Rc1、Rc2，测温电阻Rc1和测温电阻Rc2对称设置在加热电阻Rj的两端；采集电路，与恒温差控制电路相连接，差分放大电路能够将风速信号转化为电压信号；电源电路，分别与差分放大电路、恒温差控制电路和采集电路相连接。在本实用新型的技术方案中，由于采用了MEMS工艺制造热膜及温度补偿部分，可以很好的保证了这三种电阻的温度敏感性一致，且其内部加入了一些绝缘薄膜，使得加热电阻上的热量流失较少，从而用较小的功率就能加热到指定温度点。

技术领域

本实用新型涉及风速传感器技术领域，尤其涉及一种MEMS恒温差热膜式风速计。

背景技术

风速是生活，科研，计量等领域重要的参数，然而现在一些风速测量设备体积大，价格高，功耗高等诸多不足之处。恒温差热膜式风速计其传感器由一个加热电阻和三个补偿电阻，两个测温电阻组成。它是利用热交换原理来实现，用热源对加热电阻加热，当有气体流入发生热交换，会使加热电阻周围的热场发生变化，热场的变化一般经过处理电路转换会映射成相应的电压变化或者电流变化被CPU采集，那么这些变化与气体流入速度之间存在一定的函数关系。一般通过测量加热电阻附近的上游电阻和下游电阻的温度差，然后换算成相应的电压差来反应气体速度，或者通过控制加热电阻与流体的温度差恒定的方式，来测量加热电流的大小来测量气体速度。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提供一种MEMS恒温差热膜式风速计，其能够减少加热功率，减小器件的热容，降低器件的热传导，减小热散失，可以改善传感器的灵敏度。

为实现上述目的，本实用新型第一方面的技术方案提供了一种MEMS恒温差热膜式风速计，包括：差分放大电路，具有加热电阻Rj，加热电阻Rj的阻值随温度变化而变化；恒温差控制电路，与差分放大电路相连接，恒温差控制电路具有两个测温电阻Rc1、Rc2，测温电阻Rc1和测温电阻Rc2对称设置在加热电阻Rj的两端；采集电路，与恒温差控制电路相连接，采集电路能够将恒温差控制电路的电压信号转化为风速信号；电源电路，分别与差分放大电路、恒温差控制电路和采集电路相连接。

在该技术方案中，该风速计中采用硅基薄膜结构，其内部集成了加热电阻，测温电阻，补偿电阻。由于采用了MEMS工艺制造热膜及温度补偿部分，可以很好的保证了这三种电阻的温度敏感性一致，且其内部加入了一些绝缘薄膜，使得加热电阻上的热量流失较少，从而用较小的功率就能加热到指定温度点。

在上述技术方案中，优选地，恒温差控制电路包括相连接的电阻R3、电阻R4、电阻R40、电阻R41、电阻Rh、运算放大器U4和MOS管Q1，电阻R4、电阻R40和电阻Rh串联后接地，电阻R40和加热电阻Rj串联后接地，运算放大器U4分别连接在电阻R40和加热电阻Rj之间以及电阻R4和电阻R41之间的连接线路上，MOS管Q1分别与电阻R4、电阻R40和电阻R3相连接。

在上述任一技术方案中，优选地，差分放大电路包括相连接的电阻R6、电阻R7、电阻R37、电阻R38、电阻R42-电阻R47、电阻R50和运算放大器U5-运算放大器U7，电阻R6与测温电阻Rc1串联以及电阻R7与测温电阻Rc2串联后并联在一起，运算放大器U5连接在电阻R7和测温电阻Rc2之间的连接线路上，运算放大器U6连接在电阻R6和测温电阻Rc1之间的连接线路上；电阻R37、电阻R50和电阻R3串联后的一端接入运算放大器U5、另一端接入运算放大器U6，电阻R46和电阻R47串联后接入运算放大器U6，电阻R42和电阻R43串联后，一端接入运算放大器U5、另一端接入运算放大器U7，电阻R44和电阻R45并联接入电阻R47。