一种气体质量流量计
专利汇可以提供一种气体质量流量计专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种气体 质量 流量计，包括检测嘴、由MEMS 传感器 检测模 块 构成的一次仪表和由 微处理器 构成的二次仪表，其特征在于，二次仪表主要由微 控制器 模块、输出模块、电源模块、存储模块、 信号 处理模块和时钟模块构成；二次仪表和检测嘴设置在管道外侧，所述MEMS传感器检测模块设置在管道腔内并与检测嘴相连接。该流量计属于全 电子 微功耗设计，配以独特的 整流器 ，并可 电池 供电，检测动态范围宽，二次仪表技术可靠性高，便于规模化生产。，下面是一种气体质量流量计专利的具体信息内容。
1、一种气体质量流量计，包括检测嘴、由MEMS传感器检测模块构成的 一次仪表和由微处理器构成的二次仪表，其特征在于，所述二次仪表 主要由微控制器模块、输出模块、电源模块、存储模块、信号处理模 块和时钟模块构成；所述二次仪表和检测嘴设置在管道外侧，所述 MEMS传感器检测模块设置在管道腔内并与检测嘴相连接。
2、根据权利要求1所述的气体质量流量计，其特征在于，所述MEMS传 感器检测模块主要由陶瓷基片、传感芯片和整流罩构成，所述传感芯 片设置在陶瓷基片的下端，整流罩设置在MEMS传感器检测模块的表 层；所述传感芯片本体为硅基体，在硅基体的支撑面上设置有微功耗 质量流量传感器，所述质量流量传感器以传感器阵列的形式出现，并 且传感器阵列中每一个传感器由微热源、温度传感器和参考温度传感 器组成，参考传感器的电阻为微热源的电阻的三倍以上。
3、根据权利要求2所述的气体质量流量计，其特征在于，所述传感器阵 列中每一个传感器中，与环境温度处于相同条件下的一个小电阻温度 传感器与位于微热源下游的温度传感器处于同一桥路上。
4、根据权利要求2或3所述的气体质量流量计，其特征在于，所述微热 源、温度传感器和参考温度传感器之间均设有保护层，该保护层可以 是绝热的镂空薄膜。
5、根据权利要求2或3所述的气体质量流量计，其特征在于，所述传感 器阵列中传感器可以以单列或多列排列。
6、根据权利要求1所述的气体质量流量计，其特征在于，所述一次仪表 及二次仪表可以使用3.6V的锂电池供电。
7、根据权利要求1所述的气体质量流量计，其特征在于，所述信号处理 模块设有A/D转换器，所述输出模块设有D/A变换器。
技术领域
本实用新型涉及流量仪表类，具体涉及一种微功耗气体质量流量计。
背景技术
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是如何提供一种气体质量流量计，这种 流量计属于微功耗设计，不单纯依靠于机械技术设计，并可电池供电，检 测动态范围宽，二次仪表技术可靠性高，便于规模化生产。
本实用新型的上述技术问题是这样解决的：提供一种气体质量流量计， 主要由表体、检测嘴和传感器构成，该流量计包括检测控制器、由MEMS传 感器检测模块的一次仪表和由微处理器构成的二次仪表，其特征在于，二 次仪表主要由微控制器模块、输出模块、电源模块、存储模块、信号处理 模块和时钟模块构成。表体和检测控制器设置在管道外侧，所述MEMS传感 器检测模块设置在管道腔内并与检测控制器和表体相连接。
按照本实用新型所提供的气体质量流量计，其特征在于，所述MEMS传 感器检测模块主要由陶瓷基片、传感芯片和整流罩构成，所述传感芯片设 置在陶瓷基片的下端，整流罩设置在MEMS传感器检测模块(传感器)的表 层；所述传感芯片本体为硅基体，在硅基体的支撑面上设置有微功耗质量 流量传感器，所述质量流量传感器以传感器阵列的形式出现，并且传感器 阵列中每一个传感器由微热源、温度传感器和参考温度传感器组成，参考 传感器的电阻为微热源的电阻的三倍以上。
按照本实用新型所提供的气体质量流量计，其特征在于，所述传感器 阵列中每一个传感器中，与环境温度处于相同条件下的一个小电阻温度传 感器与位于微热源下游的温度传感器处于同一桥路上。
按照本实用新型所提供的气体质量流量计，其特征在于，所述微热源、 温度传感器和参考温度传感器之间均设有保护层，该保护层可以是绝热的 镂空薄膜。
按照本实用新型所提供的气体质量流量计，其特征在于，所述传感器 阵列中传感器可以以单列或多列排列。
按照本实用新型所提供的气体质量流量计，其特征在于，所述一次仪 表和二次仪表可以使用3.6V的锂电池供电。
按照本实用新型所提供的气体质量流量计，其特征在于，所述信号处 理模块设有A/D转换器，所述输出模块设有D/A变换器。
按照本实用新型所提供的气体质量流量计，其特征在于，所述传感器 与表体连接。
本实用新型所提供的气体质量流量计，其技术重点在于微功耗传感芯 片，它为一种MEMS质量流量传感器，并且该传感器可以以传感器阵列的形 式出现，传感器具有低功耗和超大量程的特点。传感器阵列中每一个传感 器由微热源、温度传感器及参考温度传感器组成。其中，参考传感器的电 阻应至少为微热源的电阻的三倍以上，参考传感器的电阻越大，后端电路 所耗的功率越小。传感器阵列中每一个传感器并不要求围绕微热源的上下 游的温度传感器严格对称。上下游的温度传感器相对于微热源的位置为设 计参数。
传感芯片中的传感器阵列中每一个传感器中，与环境温度处于相同条 件下的一个小电阻温度传感器与位于微热源下游的温度传感器处于同一桥 路上，这一结构将减少由于制造过程中的差异带来的桥路不平衡，由此本 传感器能测量到极小的流体流动。另外传感器阵列中传感器可以以单列或 多列排列，每一个传感器测量一个特定的流量范围，从而，本传感器阵列 可以提供超大量程的流量测量。
在优化的条件下，本质量流量计的传感器采用为机械加工的工艺或 MEMS器件制作工艺在以N或P-型<100>方向上的单晶硅为本体上制成。 传感器由微热源、温度传感器及参考温度传感器组成。各个传感器间由绝 热的镂空薄膜分离开来。传感器可以以单列或多列排列以扩大测量范围。 绝热的镂空薄膜。镂空薄膜采用TMAH或KOH或等离子体刻蚀的方法在硅基体 上制成。
总之，近年来利用微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems， MEMS)芯片与大规模集成电路技术结合制作的流量传感器在制造成本上有 了相当的改观，使得长期依赖于机械技术的气体流量计有了全新的发展契 机。由于采用这种传感器制作的微机电气体质量流量计在校准、使用、维 护、一致性、量程等方面较之传统的流量计都表现出显著的优势，使其在 各行各业的应用都得到了较大的发展。微功耗微机电气体质量流量计的关 键技术在于微功耗流量传感芯片，它是采用与大规模集成电路兼容的CMOS MEMS技术和新材料生成技术制作而成的，集成了多个流量传感器和温度传 感器，并采用了微功耗的控制方式，结合单片机软硬件技术，最终研制出 了本实用新型所提供的用电池供电的、可长期在线使用的、超大量程的微 功耗气体质量流量计。
附图说明
图1是本实用新型所提供的气体质量流量计的逻辑框图。
图2是本实用新型所提供的气体质量流量计的结构示意图。
图3是本实用新型所提供的气体质量流量计的剖面示意图。
图4是本实用新型所提供的气体质量流量计的传感芯片的结构示意图。
图5是本实用新型所提供的气体质量流量计的传感器体结构示意图。
图6是本实用新型所提供的气体质量流量计的电原理图。
具体实施方式
图1是本实用新型所提供的气体质量流量计(一次及二次仪表)的逻 辑框图，主要包括微控制器模块、输出模块、存储器模块、时钟模块、电 源模块、MEMS检测模块和信号处理模块，微控制器模块主要有CPU单片机 构成；时钟模块由精准RTC时钟构成，如DS3231，它是低成本、高精度I2C 实时时钟(RTC)，具有集成的温补晶振(TCXO)和晶体，该器件包含电池输入 端，断开主电源时仍可保持精确的计时，集成晶振提高了器件的长期精确 度，并减少了生产线的元件数量，RTC保存秒、分、时、星期、日期、月和 年信息，少于31天的月份，将自动调整月末的日期，包括闰年的修正，时 钟的工作格式可以是24小时或带AM/PM指示的12小时格式，提供两个可 设置的日历闹钟和一个可设置的方波输出，地址与数据通过I2C双向总线串 行传输；输出模块主要有液晶显示驱动模块和用户设备构成，用户设备通 过RS485通讯接口、D/A变换器和脉冲输出驱动器和才CPU单片机连接；电 源模块主要采用电池供电；存储器模块采用EEPROM存储器；MEMS检测模块 通过信号处理模块和A/D转换器和微控制器连接，MWMS检测模块主要包括 传感器，该传感器主要由陶瓷基片、传感芯片和防护罩构成，传感芯片设 置在陶瓷基片的下端，防护罩设置在传感器的表层，该传感芯片本体为硅 基体，在硅基体的支撑面上设置有微功耗质量流量传感器，该以传感器阵 列的形式出现，并且传感器阵列中每一个传感器由微热源、温度传感器和 参考温度传感器组成。
图2是本实用新型所提供的气体质量流量计的结构示意图，图3是气 体质量流量计的剖面示意图，图4是气体质量流量计的传感芯片的结构示 意图，图5是气体质量流量计的传感器体结构示意图，图6是本实用新型 所提供的气体质量流量计的电原理图。其中：1、法兰盘，2、整流器，3、 管道，4、检测嘴，5、接地线口，6表体，7、传感器，8、控制器组件，9、 防暴电池模块，10、陶瓷基片，11、传感芯片，12、整流罩，13、支承面， 14、硅基体，15、温度传感器，16、微热源，17、保护层，18、连线，19、 腔体。表体6连接检测嘴4设置在管3道的外侧，传感器体7设置在管道3 的内部并与表体6和检测嘴4相连接；在管道3内传感器7的前方(气体 流入方向)，设置有整流器2，该整流器2可使气体平稳均匀通过传感器， 增大流量计的测量精度；表体6上设置有铭牌位置，方便厂家标牌使用； 传感器7主要由陶瓷基片10、传感芯片11和整流罩12构成，其中传感芯 片11设置在陶瓷基片10的下端，整流罩12设置在传感器7的表层，用来 对流过传感器表面的气体整流并起到保护传感器的目的；传感芯片11的本 体为硅基体14，在硅基体14的支撑面13上设置有微功耗质量流量传感器， 质量流量传感器以传感器阵列的形式出现，并且传感器阵列中每一个传感 器由微热源16、温度传感器15和参考温度传感器组成；微热源16、温度 传感器15和参考温度传感器之间均设有保护层17，该保护层可以是绝热的 镂空薄膜；以下是传感芯片的几种优化实施方式：在硅基体上制作温度传 感器的各个组成部分，并采用微加工的体刻蚀技术制作隔热镂空薄膜。微 加工的体刻蚀技术在硅基体的<100>晶面上进行绝热的镂空薄膜上的阵列 温度传感器，镂空薄膜采用TMAH或KOH或等离子体刻蚀的方法在硅基体上 制成，镂空薄膜采用TMAH或KOH或等离子体刻蚀的方法在硅基体上制成， 镂空部分通过硅基体的<100>晶面，温度传感器的材料可以采用Pt/Cr， 微热源也位于镂空薄膜上。微热源及温度传感器均复盖了钝化材料，覆盖 了钝化材料的微热源及温度传感器间均采用镂空薄膜隔热。微热源的上下 端均设置有对称的温度传感器，并且传感器置于隔热镂空薄膜上，另外微 热源的上下端也可设置不对称的温度传感器，并且传感器置于隔热镂空薄 膜上。参考温度传感器置于硅的基体之上，其电阻值为其他传感器的3到 25倍，零点电阻置于与下游的温度传感器相同的桥路上，上下游的温度传 感器的电阻值可以不相同，上下游的温度传感器于微热源相对的位置可以 不相同。阵列传感器至少包括两个以上的流量传感器，两个传感器可以位 于相同或不同的隔热镂空薄膜上。
综上述，这种微功耗微机电气体质量流量计的发明，将传统热式气体 质量流量计推向了一个崭新的境界，由于传感芯片的结构缩小到微米的范 围，其机电特性也随之发生了质的变化，显著的特征之一就是低功耗(平 均功耗小于20mW)；同时微机电集成技术还完成了单芯片上多传感器的分段 应用，极大地提升了流量计的量程(100至1000倍)。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种隧道质量检测多功能辅助车 | 2020-05-11 | 831 |
| 电热毯的质量检测方法及检测装置 | 2020-05-12 | 449 |
| 一种畜牧质量跟踪系统及其使用方法 | 2020-05-11 | 694 |
| 一种量化评价乳制品质量的方法 | 2020-05-12 | 879 |
| 一种智能化系统质量检测系统 | 2020-05-12 | 397 |
| 一种检测原煤质量的方法 | 2020-05-13 | 774 |
| 一种动态测试面料质量的装置和方法 | 2020-05-12 | 930 |
| 一种钢管质量检测装置 | 2020-05-11 | 575 |
| 一种用于隧道衬砌质量检测的装置 | 2020-05-12 | 959 |
| 建筑工程质量检测装置 | 2020-05-11 | 207 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
