敏芯股份：MEMS热式质量流量传感器的应用

MEMS 2023-11-22 00:01

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热式质量流量传感器是利用气体流经加热元器件时，从加热元器件表面带走部分热量，根据气体流量与换热量之间的关系进行测量。利用此传感器做成的流量计具有结构简单、压损小、量程范围宽、过载无损害等优点。

产品原理

基于热交换原理的MEMS质量流量传感器：结构由位于由位于敏感薄膜上的微热源、与微热源对称的上游温度传感器和下游温度传感器以及位于硅基上的环境温度传感器组成。

1. 当传感器表面没有气流时，微热源周围的温度场呈对称分布，见上左图；

2. 当传感器表面有气体流动时，气体对微热源有冷却效应，将从微热源带走一部分热量，从而导致微热源周围的温度场对称性被破坏，如上右图。且气体的流速越大，气体从微热源带走的热量越多，微热源周围的温度的不对称性越大。气体的流速通过上下游温度传感器的温度差计算出来。

产品应用

将敏芯股份的MFSH01/MFSL01传感器贴在预先定义好的RF4或陶瓷基板上，并将基板放置于在精心设计的气体流道中可实现质量流量的双向测量。它特别适合于具有高可靠性、高精度、宽量程要求的洁净气体的测量和监控，包括汽车空气流量检测、医疗呼吸检测及工业气体测量等应用。

传感器可在恒定功率（CP）和恒定电压（CV）模式下工作，但由于CTD模式可保证传感器有宽的动态测量范围，因而更推荐工作在所述恒温差（CTD）模式。所谓的CTD测量，是微热源的温度高于环境气体的温度，气体流过时带走一部分热量，保持加热元件和被测气体温度差恒定在一定的温差，控制和测量热源提供的功率，功率消耗随流速的增加而增加，由功率的消耗反映气体流速。

在CTD模式工作时，流量模组可非常快速地检测热平衡的任何变化，并通过加热器调整电源功率的以此测出流速的大小。这种模式可提高质量流量的测量精度以及获得毫秒的响应速度。