高于室温环境的热式气体微流量传感器性能分析

为了探索平板微热管的传热特性,了解微热管内不同温度区间的蒸汽传输特性,开展了热式气体微流量传感器及其检测系统的设计。设计了一种便于探索最佳温度测量点的热式微流量传感器结构,利用MEMS工艺进行加工制作,在不同环境温度下对其性能进行了测试,得到了环境温度与热式微流量传感器性能的关系。基于MSP430单片机和C#语言自主开发了流量传感器检测系统,可对一定范围内的流量进行实时检测,并实时绘制流速随时间的变化曲线。研究表明,采用本文设计的热式微流量传感器结构,可以检测高于室温环境下的微流量气体,并可通过提高加热器温度或改变测温电阻对的测量位置来提高测量灵敏度。

基于MEMS的量热式传感器气体流量测量的模型研究

气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N_(2)、CO_(2)流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.05%。

多探头热式气体流量传感器的设计与仿真

在组合铂膜探头的基础上,提出了一种多探头热式气体流量传感器的结构形式,运用FLUENT软件在不同直管段条件下对其所在的管道内的流场进行仿真研究。运用多传感器数据融合的方法对每个探头所在测量点的仿真流速值进行处理融合,并与单点仿真结果进行比较。仿真结果表明:在直管段长度较短,流场分布不规则的情况下,多探头流量传感器的测量精度明显比单个探头要高。

多传感器热式气体流量计的研制

针对大中型管道以及不规则流场中气体流量测量存在的问题，研制了一种多传感器结构的气体流量计。在测量管道中按照对数线性法选取测量特征点，采用4个热式气体流量传感器获取特征点的流量信号，利用正交多项式拟合建立特性曲线的函数关系式。在不规则流场条件下对200mm口径样机进行实验。实验结果表明，多传感器测量方法能够明显改善单传感器的测量精度不高的问题。

热电堆式MEMS气体流量传感器设计及性能研究

提出一种由微加热器和热电堆构成的热式MEMS气体流量传感器用以实现高灵敏、快响应且低功耗的气体流量检测。采用N/P型重掺杂多晶硅材料构造双层堆叠的热电堆结构,可以实现低热导和高塞贝克系数,具有更高的温度敏感性。实验测试表明,该传感器件在0~1000 sccm的气流范围内灵敏度可达0.309 mV/sccm(58.22 mV/ms-1),响应时间仅约139 ms,其工作电压为2.56 V时,微加热器的加热功耗仅有34.9 mW。该器件的整体尺寸仅有1300 mm×1300 mm,有利于检测系统的小型化和集成化,在动力氢燃料电池、医疗辅助呼吸设备等流速流量检测场景中具有一定应用价值。

热式微小流量传感器温度场及信号提取分析

热式流量传感器由于其结构简单、没有机械运动部件等固有的优点,在微小流量测量领域具有明显优势。针对微小气体流量测量领域毛细取样管路及其内部气体流体,进行热力学、流体力学理论分析,配合信号处理电路的分析,提出了消除环境温度影响的电路方法,同时使用MATLAB语言,用数值计算方法,获得了气体流量与毛细取样管路温度场之间的关系,进一步获得了热式流量传感器动态特性的传递函数,并对不同组态模式下的热式传感器在微小流量下的测量性能进行了仿真分析和实验,获得了有益的结果。

MEMS热敏微流量传感器研究

采用标准MEMS工艺,设计并制造了一种Pt薄膜热式微流量传感器,并且以水和甲醇为工质,对该热式微流量传感器的工作特性进行了实验研究和数值模拟。结果表明,在50μL/min^300μL/min的参数范围内,其工作曲线具有较好的线性测量特性,在薄膜高功率工作及采用小比热容的工作液时,传感器有更高的敏感性;结合理论分析与传热流动的数值模拟,研究了传感器的传热特性,模拟与实验吻合较好。该研究结果将为传感器设计封装的优化提供理论参考和依据。

一种以SU-8为流道材料的集成微流体流量传感器设计及制作

根据微流量传感器测热式原理,利用Comsol多物理场模拟仿真软件,对微流量传感器进行模拟仿真,分析了流量传感器的关键参数对其灵敏性的影响.在此基础上,设计了一种集成在微流体管道内的微流量传感器.以离子束刻蚀方法制作微电极,SU-8负光刻胶直接制作流道,将该负光刻胶与聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行键合封装.最后,对该微流量传感器进行了流速测试.

基于差热式原理的液体微/纳流量计设计与开发

基于MEMS技术的差热式超微小液体流量传感器具有测试流量极低、体积小、精度高、可实时监测等特点,近年来在现代精密分析科学仪器和微流控技术等领域获得广泛应用。本工作基于差热式液体流量传感器成功设计了满足μL/min~nL/min级液体流量准确测量的5款微纳流量计,输出流量数据稳定且准确性高,精度均小于0.5%。另外,开发了配套流量监控软件,可以实时采集流量数据,记录保存,实现平均流量、流量脉动率等定量计算功能。

热式质量流量传感器混合对流传热模型

考虑自然对流的影响,改进King定律,深入研究热式气体质量流量传感器的混合对流传热模型.针对恒流式热式气体质量流量传感器原理样机,分析不同流速下自然对流与强迫对流的关系.从自然对流的角度进行分析,指出King定律模型中指数n与对流强度比Gr/Re^2之间的变化规律.在天津大学常压气体流量标准实验装置上进行实验研究,实验管道管径为200,mm,流速范围为0.03~23.05,m/s.结合实验数据,建立指数n的数学模型,改进King定律模型,在低流速范围(0.03~1.00,m/s)内,与原King定律模型比较,质量流量测量精度有较大提高,平均误差从69.27%,减小到1.15%,.

小流量热式气体流量的数值模拟研究

为了研究火烧油层采油技术中火烧井空气(助燃剂)的注入状况和监测微小气体流量,提出了一种具有自动温度补偿功能及混合气体组分补偿功能的小流量热式气体质量流量测量方法。为适应井下狭小空间的复杂操作环境,在传统传感器结构的基础上,在管道中加入环形分布器的传感器优化结构。利用FLUENT进行流体仿真,验证该结构的可行性及测量原理数学模型的正确性。传感器优化设计为深入了解各层注入气体量和提高采收率提供了可靠的依据。

热式气体质量流量计用于管道煤气计量的研究

介绍了热式气体质量流量计用于煤气生产厂管道煤气流量计量的新方法及其使用效果。

微气体流量计的模拟与优化

温差法测流量是一种新型气体流量计的基本原理 ,温度传感器的布置对流量计的性能影响很大。本文使用基于分子运动理论的直接模拟MonteCarlo法对这种微气体流量计通道内的气体流动进行了数值模拟 ,对比了有无传感器时速度场和温度场的分布 ,指出传感器的布置对温度场的影响很小 ,并根据温差分布规律提出了传感器布置的优化方案。

新型热式气体质量流量计的研制

本文介绍了一种应用恒温原理的新型热式气体质量流量计的研制过程。流量计由半导体传感器和基于单片机的变送器组成。经过试验,流量计运行良好,能准确实现测量气体温度和质量流量的检测。

有色金属加工厂设计中如何选用热式气体质量流量计

本文针对有色金属加工行业气体流量测量装置热式气体质量流量计原理、应用、选型进行了说明。

基于STM32单片机小流量热式气体质量流量测量仪研制

气体小流量检测是当前火烧井助燃气体关键技术之一,本文设计了基于恒温差法热式气体流量测量电路;提出自动温度补偿电路设计思路,通过得到与各个瞬时流量以及气体温度对应的电压值,计算并在液晶屏上显示不同流速对应的实时电压曲线,计算出瞬时流速以及累积流量值;实验结果表明在小流量测量中精度达到2%以下。

热式流量计在乙炔测量中的应用

一、热式气体质量流量计工作原理 ST98型气体质量热式流量计是一种用于空气和气体测量应用的热扩散式质量流量计，它由一个流量元件、一个流量变送器和一个封装组成。ST98的流量元件采用的是热扩散技术。热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术，其典型传感元件包括两个电阻式温度探测器（RTD），一个是速度传感器，一个是自动补偿气体温度变化的温度传感器。当这两个RTD被置于介质中时，其中速度传感器被加热到环境温度以上的一个恒定温差的温度，另一个温度传感器用于感应介质温度。流体流动将被加热的RTD上的热量带走，造成两个RTD间的温度差成比例变化，流量计的流量变送器将RTD间的温差转换成一个刻度信号和一个可选择的显示值。

气体质量流量与压力的测量和控制

本文介绍气体质量流量的测量和控制及微压传感器的原理及应用。

一种气固质量流量检测方法的实验研究

介绍了热式多传感器信息融合的气固质量流量检测方法的实验研究情况 ;给出了实验系统方案和实验测量装置的硬软件设计 .实验结果分析说明 ,该检测方法通过复合传感器可以同时测量气体流速、粉体浓度和各处温度 ,经过数据处理就可以测得气固质量流量 .