p+Si/Au热电堆式气体流量传感器一维模型及其应用

为了优化热电堆式气体流量传感器的结构参数使其灵敏度达到最佳,建立了一个一维数学模型,此模型能够快速反映当器件关键尺寸变化时传感器输出电压的变化,有限元仿真软件结果证实了此一维模型的有效性。并利用此模型对一系列器件关键参数进行仿真分析,结合工艺参数得到了一个最优化的器件尺寸。根据这一尺寸制造了一个p+Si/Au热电堆式气体流量传感器以进一步验证一维模型。测试得到的传感器归一化灵敏度为481 [mV/(m/s)]/W。此参数比之前的工作高出数倍。此外,测试所得的输出电压曲线与一维模型仿真的曲线一致性也较好,进一步证明了这一一维模型的正确性。

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。

一种多级式热电堆型微量热流传感器的设计与制备

基于一维平面传热基本原理,选用细康铜丝和酚醛树脂层压板作为实验材料,用硫酸铜酸性镀铜法制备热电堆,用多个热电堆串联的方式提高热电堆的级数,制备了一种多级式热电堆型热流传感器。研究结果表明,该传感器的系数为48.44 W/(m2·mV),分辨力为0.05 W/m2,测量准确度优于3.0%,能够满足精确测量微小热流密度的需要。

热电薄膜型气体流量传感器的热模拟分析

利用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN ,模拟并分析了一个基于薄膜结构的热电型气体流量传感器的温度场。并具体地分析了在气体流量通道入口处气体的流向角度对传感器输出信号以及气体流动状态的影响。将最终的模拟计算结果与实验数据进行比较 ,发现二者基本吻合。利用此热学模型来模拟和分析此类传感器 ,不但可以减少大量的模拟分析过程而且可以降低计算的复杂度 ,另外也为此类传感器的设计和验证提供了一个非常简单而有效的方法和依据。

差压式流量传感器测量一般气体流量时的温度压力补偿方法

简要介绍使用差压式流量传感器进行一般气体流量测量时的温压补偿方法;指出了差压方式流量传感器测量一般气体的通用流量温压补偿公式,并写出了公式的推导过程;与线性流量传感器温压补偿方法进行对比,强调指出了采用差压式流量传感器时进行温压补偿的注意要点。对公用工程中的一般气体的流量计量工作有一定的指导作用。

基于悬浮薄膜堆叠式结构的微气体传感器设计

本文基于MEMS工艺所设计的气体传感器,克服了以往同类传感器响应时间长,读取数据量小,功耗大等缺点。由于温度作为气体传感器的一个重要工作条件,其敏感薄膜上温度的均衡度直接影响气体传感器的工作性能。该传感器采用悬浮薄膜式堆叠结构,堆叠层主要包含硅基底、隔离层、加热电极、绝缘层以及敏感薄膜。这样的结构设计是为了形成热隔离真空腔,真空环境可以有效降低温度瞬变对敏感薄膜的影响。利用ANSYS软件建立该结构建模,并对其进行温度仿真后发现该结构符合预期的理论分析,其响应时间缩短,拾取的数据量大幅增加,同时功耗有效降低。

高温电离式气体流量传感器的研制

概述一种新型大管径高温含尘气体流量传感器，采用电离气体离子示踪技术测量气体流量，具有本质抗干扰、抗污染能力。针对管径形状及流场速度分布特征而设计的一体化结构，对流场影响小，接收电极采用弧形，耐高温材料制造，适于高温测量。利用上述方法制成的传感器可测量局域流场，并可根据大管径流场分布计算整体流场速度，经实验室测量，精度为３％。

一种新型贴壁式热电堆温度传感器

设计了一种由800对镍铬-康铜热电偶组成的新型贴壁式热电堆温度传感器,较好的解决了在有限的窨中容纳更多热电偶的问题,给出了一种计算时间常数的方法并对一台热导式热量计时间常数进行了计算。

利用插入式超声波传感器测量气体介质流速/流量的研究

首次提出一种插入式超声波流速／流量测量装置，它适合于大管径下气体介质的测量．建立在ＲＩＴＴＤ方法的基础之上，所设计系统主要由Ｉｎｔｅｌ８０９８微处理器，逻辑控制电路，计时计数器，传感器，驱动及接收电路等组成．风洞实验表明，系统在２０ｍ／ｓ流速范围内，测量准确度优于２％ＦＳ。

压力位差式气体层流流量传感器开发

基于压力位差式气体层流流量技术,进行了新型层流流量传感器的设计和测试工作。传感器由本体和集成盖板两部分组成,壳体采用一体化加工,毛细管组固定于壳体的两个流道中,取压盖板使用内部嵌入式管路联通的方式代替外部取压管,毛细管组、滤网、管路连接件等均采用模块化设计,差压、绝压和温度传感器集成在取压盖板上。分析了传感器工作原理,给出了修正公式,基于活塞式气体流量标准装置进行了空气和氮气两种介质的实验测试,最大流量约为50 L/min。测试结果显示,两种气体的流量测量误差均小于±0.8%,量程比达到250倍。预计这种传感器可以在微小气体流量准确测量领域获得应用。

热电堆式光电传感器暂态模型

本文描述了热电堆式光电传感器的暂态模型,并对常用的二种模型进行了解算.所获数学表达式可为该类传感器的优化设计提供理论依据.

热球式气体小流量传感器的研制

本文阐述了一种专为某卫星压力控制系统研制的新型气体小流量传感器。该传感器是一种质量流量传感器,采用热式测量中的旁热式换能原理,在被测气体介质的温度和压力波动的条件下,可以直接测定气体的标准流量,不需要进行温度和压力修正。与国内同量程的气体流量计相比,这种传感器具有体积小、重量轻、设计新颖、反应灵敏、精度高、压力损失小等重要特点。本文简述了传感器的原理和结构特点,列举了试验项目和数据分析结果。通过实际地面试验和飞行考验证明,该传感器各项性能指标均达到设计要求,是一种理想的气体小流量传感器。

一种新型环状热电堆传感器

设计了一种可以方便地增加热电偶数目和灵活调节时间常数的新型环状热电堆传感器。该热电堆由16个结构单元串联组成,每个结构单元由两个铝合金圆环组成,含有50对镍铬-康铜热电偶,整个热电堆一共由800对镍铬-康铜热电偶串联而成,通过增加结构单元的数目可以方便地增加热电偶的数目从而提高测温精度。当采用铜丝替换部分热电偶时就可以灵活地调节时间常数,适应各种应用的要求。设计的结果表明该热电堆传感器可检测的最小温差为1.6×10^(-6)～2.1×10^(-6)K,被替换的热电偶的数目在0～50对时其时间常数可在30.3～188.8s内变化。

微谐振式低速气体流速传感器的有限元模拟(英文)

提出一种基于昆虫风速接受器的微谐振式仿生传感器,用以测量低速气体流动．由于设计的复杂性,使用有限元模拟对其进行评估．基于有限元模拟得到流体雷诺数与其绕流无限长梁的粘滞系数的数值关系,从而有助于确定该传感器的线性工作范围．使用有限元模拟进行流体结构耦合分析,得到气体流速与固有频率偏移的数值关系．有限元模拟结果证实当雷诺数小于1时,传感器的输入与输出呈现线性关系,其灵敏度为1．6Hz/(cm·s^(-1)．

谐振式低速气体流速微传感器的理论建模

首次提出一种基于昆虫风速感受器的微型谐振式传感器,用以测量低速气体流动。基于有限元分析提出气体雷诺数与其绕流无限长平板时的粘滞系数的数值关系,给出无限长平板的尺寸对于上述关系的影响。基于上述关系,推导这种微传感器在测量低雷诺数气体流动时的理论模型,得到气体流速与谐振子固有频率偏移的关系。使用有限元分析来评估这种设计,其结果表明,当气体的雷诺数低于1时,这种传感器的输入与输出成线性关系,其灵敏度达到1．6 Hz/(cm·s^(-1))。

热电式传感器的应用

1测量管道流量应用热敏电阻测量管道流量的工作原理如图1所示。Rtl和Rt2为热电阻，R；l放人被测流量管道中，Rt2放人不受流体流速影响的容器内，RI和RZ为一般电阻，四个电阻组成桥路。图l测量管道流量示意图当流体静止时，电桥处于平衡状态，电流计上没有指示。当流体流动...

新型多波长红外同步粉尘、气体浓度传感器

基于粉尘和气体对红外光散射和吸收导致的衰减作用原理,提出了一种可以同步测量粉尘和气体浓度的新型多波长红外传感器设计方案。将不同粒径的粉尘和不同种类的气体作为不同介质,建立多个波长红外光与多种介质的衰减方程组,测量各介质对若干不同波长红外光波的衰减,从而通过计算得到不同待测介质的浓度。传感器结构采用多路对不同波长敏感的探测器,复用一个宽谱红外光源,降低了多种粉尘、气体同时测量的硬件成本。在实验室条件下通过模拟试验对设计方案进行了原理验证,试验结果验证了粉尘和气体同时测量的可行性。提出的多种粉尘和气体同步测量的多波长红外传感器设计方案对于拓宽多波长红外传感技术的应用,特别是煤矿生产的安全监测具有重要意义。

插片式热流计传感器

插片式热流计传感器有面板和热电堆，其特征在于：一根线形成的串联热电偶接头平面布线构造的热电堆取代了旧式立体的多个绕线圈和连线，串联的热电偶接头与绝缘插片形成经纬状；使得以一根金属线相连的热电偶接头依次一个在台阶上一个在台阶下，在台阶上下形成温差，从线的两端检测热电偶产生的温差电流和电压，即可确定通过的热流量。插片式热流计传感器线长一致、电镀一致、无接头——使电阻、电容、电感一致，可以保证各个传感器的一致性，减少标定和补偿工作量，与半导体技术制成的高精度传感器有异曲同工之妙。构造简化，不绕线圈，规范了制作工序，生产效率大为提高，成本更低。

基于MC9S08GB60单片机的超微量气体流量计设计

根据差压原理运用MC9S08GB60单片机和传感器设计超微量气体流量计,详细阐述该流量计的工作原理、软、硬件设计过程,以及该流量计所具有的特点。

(111)硅片的高性能热堆式气体流量传感器及其封装技术研究

流量测控在生物医疗、农业监测、汽车电子等方面具有举足轻重的作用。针对现有热堆式气体流量传感器普遍存在着器件尺寸大、灵敏度低、成本高等不足,基于(111)硅片的单面微机械加工工艺设计了一款p^(+)Si/Au热电堆式气体流量传感器。采用高塞贝克系数的p^(+)Si/Au材料制作热电偶,结合“鱼骨状”隔热薄膜和嵌入式隔热腔体结构,最大程度增大了器件的热阻,降低了热损耗,提升了器件的灵敏度。同时,热电偶冷端与单晶硅衬底之间采用高导热的复合金属相连,不仅增大了热电偶冷热端之间的温度差,而且简化了工艺的复杂度。得益于单面微机械加工工艺,传感器尺寸仅有0.65 mm×0.65 mm。在此基础上,基于气体流道封装以及信号处理电路,设计了集传感器芯片,气流流道以及处理电路于一体的气体流量检测模块。测试结果表明,在320倍电压放大及1.0 V的电压偏置下,该器件的归一化灵敏度约为5.4 mV/sccm/mW,响应时间为1.44 ms。