麻碩++楊佳銘
摘要:本文設(shè)計(jì)了一種新型熱膜式流量傳感器,該傳感器工作于溫度平衡模式,通過(guò)控制芯片表面的溫度平衡能夠?qū)?60°全向流量進(jìn)行檢測(cè)。該芯片包含了四個(gè)恒溫差(CTD)模塊,每一個(gè)模塊包含有一個(gè)加熱器和一個(gè)敏度敏感器。4個(gè)CTD模塊用于對(duì)芯片進(jìn)行加熱,并通過(guò)控制各區(qū)域加熱功率的大小以保持芯片各區(qū)域之間溫度平衡,利用四個(gè)加熱器功率之間的差分運(yùn)算就能夠?qū)θ蛄髁窟M(jìn)行監(jiān)測(cè)。經(jīng)測(cè)試,該基于該溫度平衡控制系統(tǒng)的全向流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流向測(cè)試誤差小于2°。
關(guān)鍵詞:流量傳感器 熱式 CTD
中圖分類(lèi)號(hào):U463.649.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2014)03-0003-02
1 介紹
基于硅基的微機(jī)械流量傳感器在近20年時(shí)間已經(jīng)被廣泛研究[1],其中固態(tài)熱式流量傳感器被認(rèn)為是最為成功的傳感器之一,目前已經(jīng)觀泛用于氣象監(jiān)測(cè)、工業(yè)自動(dòng)化控制和汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制之中。對(duì)于戶外應(yīng)用,傳感器表面要保持足夠的平整,并且傳感器周?chē)荒軌蛴腥魏巫钃跷锎嬖?,因此要特別注意傳感器的封裝問(wèn)題。目前,由于陶瓷材料良好的機(jī)械特性和熱特性,一些熱式流量傳感器要么制備于陶瓷基底之上,要么利用陶瓷材料對(duì)傳感器芯片進(jìn)行封裝[2]-[3]。溫度平衡模式(TB)是熱式流量傳感器控制系統(tǒng)的主要模式之一,該模式通過(guò)控制控制不同加熱器之間的功率差消除傳感器芯片各區(qū)域的溫度差,以此保持此芯片各區(qū)域的溫度差恒定為0。TB模式最大的優(yōu)勢(shì)在于當(dāng)流速為0時(shí),其輸出信號(hào)為0,因此避免了環(huán)境溫度變化對(duì)芯片造成的測(cè)試誤差,并且能夠?qū)α黧w進(jìn)行360°全向測(cè)試。本文提出的熱式流量傳感器制備于陶瓷襯底上,傳感器包含了4個(gè)恒溫差(CTD)模塊,每一個(gè)模塊包含一個(gè)加熱元件和一個(gè)測(cè)溫元件,利用加熱元件和測(cè)溫元件的熱耦合一方面控制芯片各個(gè)區(qū)域的溫度保持平衡,另一方面保持芯片的整體溫度高于環(huán)境溫度一個(gè)定值。
2 傳感器設(shè)計(jì)
影響熱傳輸?shù)闹饕腥齻€(gè)因素,分別是熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。對(duì)于熱式流量傳感器而言,通過(guò)檢測(cè)芯片表面的熱損失和由流體造成的熱分布的變化,能夠獲知流速和流向信息,這種熱效應(yīng)的變化只要由熱對(duì)流因素造成。
2.1 工作原理
如圖1所示,設(shè)計(jì)的傳感器包括4個(gè)CTD模塊,命名為E1,E2,E3和E4,這4個(gè)模塊對(duì)稱(chēng)的分布于芯片表面,每一個(gè)CTD模塊包含一個(gè)加熱元件(分別命名為HE1,HE2,HE3,HE4)和一個(gè)測(cè)溫元件(分別命名為SE1,SE2,SE3,SE4)。通過(guò)調(diào)整注入每個(gè)CTD模塊的加熱功率,使得每一個(gè)CTD模塊獨(dú)立工作于恒溫差模式。也就是說(shuō),傳感器芯片上游區(qū)域和下游區(qū)域的溫度均能夠同時(shí)高于流體溫度一個(gè)定值(ΔT),并同時(shí)保證了芯片上游區(qū)域和下游區(qū)域之間的溫度差為0。依據(jù)熱板邊界條件理論,利用一階近似,單一CTD模塊的功率可表示為:
(1)
其中,Ptot表示CTD模塊總的加熱功率,Pcond表示由于熱傳導(dǎo)造成的熱損失,Pconv表示熱對(duì)流造成的熱損失。表示CTD模塊與流體之間的溫度差,L為CTD模塊的尺寸。λ=kc/D為芯片襯底的熱傳導(dǎo)系數(shù),其中kc和D分別為芯片襯底的熱傳導(dǎo)系數(shù)和厚度?;诮鹗隙?,Ptot可寫(xiě)為:
(2)
其中,A和B由CTD模塊的幾何參數(shù)、芯片材料特性和流體共同決定。U表示流速。
當(dāng)流體與芯片表面發(fā)生接觸,在加熱后的芯片表面由于非對(duì)稱(chēng)熱對(duì)流效應(yīng),會(huì)產(chǎn)生沿流體方向的一個(gè)溫度梯度。芯片與流體之間的熱交換效率在芯片中上游的CTD模塊區(qū)域最大,由此位于上游區(qū)域的CTD模塊的過(guò)熱溫度(ΔTUP)將會(huì)較芯片整體設(shè)定的過(guò)熱溫度(ΔT)有較大幅度的降低;同時(shí),位于流體下游區(qū)域的CTD模塊的過(guò)熱溫度(ΔTDOWN)較芯片整體設(shè)定的過(guò)熱溫度(ΔT)僅會(huì)發(fā)生較小幅度的減小。對(duì)于一維流量傳感器而言,為了使得位于流體上游區(qū)域和下游區(qū)域的CTD的模塊的過(guò)熱溫度均恒定高于流體溫度為設(shè)定的過(guò)熱溫度(ΔT),需要對(duì)上下游的CTD模塊均注入額外的功率,其中對(duì)上游區(qū)域CTD模塊注入的功率要遠(yuǎn)大于對(duì)下游區(qū)域CTD模塊注入的功率。該注入功率滿足公式(3)所示。ΔPUP和ΔPDOWN表示注入上游CTD模塊和下游CTD模塊的額外功率。
(3)
由于溫度差(ΔTDOWN-UP)可表示為ΔTDOWN-UP=ΔTDOWN-ΔTUP,ΔPUP可寫(xiě)為:
(4)
因此,注入上下游CTD模塊之間的功率差(ΔPDIFF),即ΔPUP和ΔPDOWN之間的差值可表示為:
(5)
由公式5可知,注入上游CTD模塊和下游CTD模塊的額外功率的差值與與流體的流速相關(guān),遵守金氏定律,與流速U保持平方根的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
對(duì)于二維的熱式流速計(jì),通過(guò)檢測(cè)兩組以正交方向分布的CTD模塊之間的差分功率,就能夠同時(shí)獲知流速信息和流向信息。該芯片位于東西方向的差分功率(ΔPEW)與南北方向的差分功率(ΔPNS)分別定義為:
ΔPEW=(ΔPE1-E2)+(ΔPE4-E3) (6)
ΔPNS=(ΔPE1-E4)+(ΔPE2-E3) (7)
其中,ΔPEi-Ej(i,j=1~4)為4個(gè)CTD模塊間的差分功耗。芯片東西方向的上下游CTD模塊的溫度差(ΔTEW)和南北方向的上下游CTD模塊的溫度差(ΔTNS)分別定義為:
ΔTNS=((ΔTE1-ΔTE4)+(ΔTE2-ΔTE3))/2) (8)
ΔTEW=((ΔTE1-ΔTE2)+(ΔTE4-ΔTE3))/2) (9)
因此,由公式8和公式9可得ΔPEW與ΔPNS與ΔTEW和ΔTNS的關(guān)系為:
(10)
(11)
由于ΔTEW和ΔTNS與流向Φ間存在正弦余弦關(guān)系,即:
(12)
則可得東西方向的差分功率ΔPEW與南北方向的差分功率ΔPNS和流速和流向的關(guān)系為:
(13)
其中,α為溫度檢測(cè)元件的靈敏度系數(shù),ΔT0為傳感器沿流速方向的上游區(qū)域和下游區(qū)域的溫度差。由此可得傳感器的差分功率與流速、流向之間的關(guān)系為:
(14)
2.2 傳感器控制系統(tǒng)
傳感器芯片每一個(gè)CTD模塊均包含一個(gè)CTD控制電路CTD控制電路為熱反饋性閉環(huán)控制回路,用于控制該CTD模塊區(qū)域的芯片溫度高于環(huán)境溫度一個(gè)固定的溫度,以便與流體溫度之間保持一個(gè)恒定溫度差以實(shí)現(xiàn)恒溫差控制。CTD控制電路的輸出由該系統(tǒng)中的4個(gè)ADC模塊進(jìn)行采樣,并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳至單片機(jī)模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,用于進(jìn)行流速和流向的計(jì)算。系統(tǒng)中的DAC模塊用于將單片機(jī)模塊的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)對(duì)傳感器的靜態(tài)偏置進(jìn)行調(diào)整,一方面能夠?qū)π酒偟倪^(guò)熱溫度進(jìn)行控制,另一方面也能夠用于補(bǔ)償芯片封裝誤差帶來(lái)的影響。
3 芯片制備
設(shè)計(jì)的傳感器芯片尺寸為4mm×4mm,芯片上加熱元件和測(cè)溫元件的線條尺寸為20mm,芯片襯底采用雙面拋光的陶瓷基底,襯底厚500mm。傳感器芯片利用MEMS工藝加工制備完成。芯片具體的制備工藝如下:首先,在經(jīng)過(guò)清洗后的陶瓷基板上旋涂1mm厚的光刻膠,并通過(guò)光刻工藝將光刻膠圖形化,將需要制備Ti/Pt電阻線條的地方露出。然后,依次濺射1000的Ti和5000的Pt,然后利用剝離工藝去除光刻膠,之后就在陶瓷基板上留下需要制備的Ti/Pt金屬電阻,以形成加熱電阻和測(cè)溫電阻。之后利用相同工藝步驟,在Ti/Pt焊盤(pán)上制備5000的Au金屬層,用于引線鍵合。其中,Ti金屬層作為粘附層制備于Pt金屬層之下,用于增強(qiáng)Pt金屬層與陶瓷基板表面之間的粘附特性。該Ti/Pt金屬電阻的平均溫度系數(shù)約為2550ppm/℃。
4 性能測(cè)試
該流量傳感器系統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞進(jìn)行了性能測(cè)試,每一個(gè)CTD模塊的初始功耗調(diào)整至50mW,此時(shí)芯片溫度約高于環(huán)境溫度35℃。由測(cè)試結(jié)果可知,每個(gè)CTD模塊的功耗與流速之間符合平方根函數(shù)關(guān)系,其中位于上游的CTD模塊(模塊1和模塊4)的功耗明顯較位于下游的CTD模塊(模塊2和模塊3)的功耗要高。在流速為30m/s時(shí),模塊1和模塊4的功耗大約為130mW,此時(shí)模塊2和模塊3的功耗約為80mW,由此可見(jiàn)模塊1和模塊4的加熱功率隨流速變化的靈敏度要高于模塊2和模塊3的加熱功率隨流速變化的靈敏度。圖2為4個(gè)CTD模塊的加熱功耗在固定流速下(30m/s)與流向之間的關(guān)系。由測(cè)試曲線可知,每個(gè)CTD模塊的加熱功耗與流向之間滿足正弦/余弦關(guān)系。各CTD模塊加熱功耗之間存在約90°的相位差。通過(guò)對(duì)各模塊之間的加熱功率進(jìn)行比例關(guān)系運(yùn)算,依據(jù)公式 和公式 就能夠計(jì)算出流向的大小。經(jīng)計(jì)算,該流量傳感器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)360°的全向測(cè)試,并保持測(cè)試流向測(cè)試誤差低于±2°
5 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了一種全新的工作于溫度平衡模式的全向流量傳感器機(jī)器控制系統(tǒng)。傳感器中包含4個(gè)相互獨(dú)立的恒溫差(CTD)模塊,每一個(gè)CTD模塊分別控制芯片的1/4區(qū)域,通過(guò)控制每一個(gè)CTD模塊的注入功率大小保持芯片的每一個(gè)區(qū)域的溫度均高于流體溫度一個(gè)恒定的設(shè)定值,由此也實(shí)現(xiàn)了芯片各個(gè)區(qū)域之間餓溫度差值時(shí)刻保持為0。由此利用各個(gè)CTD模塊注入功率的差值,就能夠獲知流速和流向的信息。由測(cè)試結(jié)果可知,該流量測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)α魉贋?0m/s以下的流體進(jìn)行測(cè)試,流向測(cè)試誤差低于±2°。
參考文獻(xiàn)
[1]Y.H.Wang,C.P.Chen,C.M.Chang,C.P.Lin,C.H.Lin,L.M.Fu,and C.Y.Lee,“MEMS-Based gas flow sensors,”Microfluid.Nanofluid.,vol.6, no.3, pp.333-346,Mar.,2009.
[2]K.A.A Makinwa,and J.H. Huijsing,“A smart CMOS wind sensor”,in Proc.IEEE ISSCC.,San Francisco,USA,2002,pp.432-479.
[3]F Mayer,O.Paul, and H. Baltes,“Flip-chip packaging for thermal CMOS anemometers,”in Proc.IEEE MEMS, Nagoya,Japan,1997,pp.203-208.
(12)
則可得東西方向的差分功率ΔPEW與南北方向的差分功率ΔPNS和流速和流向的關(guān)系為:
(13)
其中,α為溫度檢測(cè)元件的靈敏度系數(shù),ΔT0為傳感器沿流速方向的上游區(qū)域和下游區(qū)域的溫度差。由此可得傳感器的差分功率與流速、流向之間的關(guān)系為:
(14)
2.2 傳感器控制系統(tǒng)
傳感器芯片每一個(gè)CTD模塊均包含一個(gè)CTD控制電路CTD控制電路為熱反饋性閉環(huán)控制回路,用于控制該CTD模塊區(qū)域的芯片溫度高于環(huán)境溫度一個(gè)固定的溫度,以便與流體溫度之間保持一個(gè)恒定溫度差以實(shí)現(xiàn)恒溫差控制。CTD控制電路的輸出由該系統(tǒng)中的4個(gè)ADC模塊進(jìn)行采樣,并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳至單片機(jī)模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,用于進(jìn)行流速和流向的計(jì)算。系統(tǒng)中的DAC模塊用于將單片機(jī)模塊的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)對(duì)傳感器的靜態(tài)偏置進(jìn)行調(diào)整,一方面能夠?qū)π酒偟倪^(guò)熱溫度進(jìn)行控制,另一方面也能夠用于補(bǔ)償芯片封裝誤差帶來(lái)的影響。
3 芯片制備
設(shè)計(jì)的傳感器芯片尺寸為4mm×4mm,芯片上加熱元件和測(cè)溫元件的線條尺寸為20mm,芯片襯底采用雙面拋光的陶瓷基底,襯底厚500mm。傳感器芯片利用MEMS工藝加工制備完成。芯片具體的制備工藝如下:首先,在經(jīng)過(guò)清洗后的陶瓷基板上旋涂1mm厚的光刻膠,并通過(guò)光刻工藝將光刻膠圖形化,將需要制備Ti/Pt電阻線條的地方露出。然后,依次濺射1000的Ti和5000的Pt,然后利用剝離工藝去除光刻膠,之后就在陶瓷基板上留下需要制備的Ti/Pt金屬電阻,以形成加熱電阻和測(cè)溫電阻。之后利用相同工藝步驟,在Ti/Pt焊盤(pán)上制備5000的Au金屬層,用于引線鍵合。其中,Ti金屬層作為粘附層制備于Pt金屬層之下,用于增強(qiáng)Pt金屬層與陶瓷基板表面之間的粘附特性。該Ti/Pt金屬電阻的平均溫度系數(shù)約為2550ppm/℃。
4 性能測(cè)試
該流量傳感器系統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞進(jìn)行了性能測(cè)試,每一個(gè)CTD模塊的初始功耗調(diào)整至50mW,此時(shí)芯片溫度約高于環(huán)境溫度35℃。由測(cè)試結(jié)果可知,每個(gè)CTD模塊的功耗與流速之間符合平方根函數(shù)關(guān)系,其中位于上游的CTD模塊(模塊1和模塊4)的功耗明顯較位于下游的CTD模塊(模塊2和模塊3)的功耗要高。在流速為30m/s時(shí),模塊1和模塊4的功耗大約為130mW,此時(shí)模塊2和模塊3的功耗約為80mW,由此可見(jiàn)模塊1和模塊4的加熱功率隨流速變化的靈敏度要高于模塊2和模塊3的加熱功率隨流速變化的靈敏度。圖2為4個(gè)CTD模塊的加熱功耗在固定流速下(30m/s)與流向之間的關(guān)系。由測(cè)試曲線可知,每個(gè)CTD模塊的加熱功耗與流向之間滿足正弦/余弦關(guān)系。各CTD模塊加熱功耗之間存在約90°的相位差。通過(guò)對(duì)各模塊之間的加熱功率進(jìn)行比例關(guān)系運(yùn)算,依據(jù)公式 和公式 就能夠計(jì)算出流向的大小。經(jīng)計(jì)算,該流量傳感器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)360°的全向測(cè)試,并保持測(cè)試流向測(cè)試誤差低于±2°
5 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了一種全新的工作于溫度平衡模式的全向流量傳感器機(jī)器控制系統(tǒng)。傳感器中包含4個(gè)相互獨(dú)立的恒溫差(CTD)模塊,每一個(gè)CTD模塊分別控制芯片的1/4區(qū)域,通過(guò)控制每一個(gè)CTD模塊的注入功率大小保持芯片的每一個(gè)區(qū)域的溫度均高于流體溫度一個(gè)恒定的設(shè)定值,由此也實(shí)現(xiàn)了芯片各個(gè)區(qū)域之間餓溫度差值時(shí)刻保持為0。由此利用各個(gè)CTD模塊注入功率的差值,就能夠獲知流速和流向的信息。由測(cè)試結(jié)果可知,該流量測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)α魉贋?0m/s以下的流體進(jìn)行測(cè)試,流向測(cè)試誤差低于±2°。
參考文獻(xiàn)
[1]Y.H.Wang,C.P.Chen,C.M.Chang,C.P.Lin,C.H.Lin,L.M.Fu,and C.Y.Lee,“MEMS-Based gas flow sensors,”Microfluid.Nanofluid.,vol.6, no.3, pp.333-346,Mar.,2009.
[2]K.A.A Makinwa,and J.H. Huijsing,“A smart CMOS wind sensor”,in Proc.IEEE ISSCC.,San Francisco,USA,2002,pp.432-479.
[3]F Mayer,O.Paul, and H. Baltes,“Flip-chip packaging for thermal CMOS anemometers,”in Proc.IEEE MEMS, Nagoya,Japan,1997,pp.203-208.
(12)
則可得東西方向的差分功率ΔPEW與南北方向的差分功率ΔPNS和流速和流向的關(guān)系為:
(13)
其中,α為溫度檢測(cè)元件的靈敏度系數(shù),ΔT0為傳感器沿流速方向的上游區(qū)域和下游區(qū)域的溫度差。由此可得傳感器的差分功率與流速、流向之間的關(guān)系為:
(14)
2.2 傳感器控制系統(tǒng)
傳感器芯片每一個(gè)CTD模塊均包含一個(gè)CTD控制電路CTD控制電路為熱反饋性閉環(huán)控制回路,用于控制該CTD模塊區(qū)域的芯片溫度高于環(huán)境溫度一個(gè)固定的溫度,以便與流體溫度之間保持一個(gè)恒定溫度差以實(shí)現(xiàn)恒溫差控制。CTD控制電路的輸出由該系統(tǒng)中的4個(gè)ADC模塊進(jìn)行采樣,并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳至單片機(jī)模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,用于進(jìn)行流速和流向的計(jì)算。系統(tǒng)中的DAC模塊用于將單片機(jī)模塊的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)對(duì)傳感器的靜態(tài)偏置進(jìn)行調(diào)整,一方面能夠?qū)π酒偟倪^(guò)熱溫度進(jìn)行控制,另一方面也能夠用于補(bǔ)償芯片封裝誤差帶來(lái)的影響。
3 芯片制備
設(shè)計(jì)的傳感器芯片尺寸為4mm×4mm,芯片上加熱元件和測(cè)溫元件的線條尺寸為20mm,芯片襯底采用雙面拋光的陶瓷基底,襯底厚500mm。傳感器芯片利用MEMS工藝加工制備完成。芯片具體的制備工藝如下:首先,在經(jīng)過(guò)清洗后的陶瓷基板上旋涂1mm厚的光刻膠,并通過(guò)光刻工藝將光刻膠圖形化,將需要制備Ti/Pt電阻線條的地方露出。然后,依次濺射1000的Ti和5000的Pt,然后利用剝離工藝去除光刻膠,之后就在陶瓷基板上留下需要制備的Ti/Pt金屬電阻,以形成加熱電阻和測(cè)溫電阻。之后利用相同工藝步驟,在Ti/Pt焊盤(pán)上制備5000的Au金屬層,用于引線鍵合。其中,Ti金屬層作為粘附層制備于Pt金屬層之下,用于增強(qiáng)Pt金屬層與陶瓷基板表面之間的粘附特性。該Ti/Pt金屬電阻的平均溫度系數(shù)約為2550ppm/℃。
4 性能測(cè)試
該流量傳感器系統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞進(jìn)行了性能測(cè)試,每一個(gè)CTD模塊的初始功耗調(diào)整至50mW,此時(shí)芯片溫度約高于環(huán)境溫度35℃。由測(cè)試結(jié)果可知,每個(gè)CTD模塊的功耗與流速之間符合平方根函數(shù)關(guān)系,其中位于上游的CTD模塊(模塊1和模塊4)的功耗明顯較位于下游的CTD模塊(模塊2和模塊3)的功耗要高。在流速為30m/s時(shí),模塊1和模塊4的功耗大約為130mW,此時(shí)模塊2和模塊3的功耗約為80mW,由此可見(jiàn)模塊1和模塊4的加熱功率隨流速變化的靈敏度要高于模塊2和模塊3的加熱功率隨流速變化的靈敏度。圖2為4個(gè)CTD模塊的加熱功耗在固定流速下(30m/s)與流向之間的關(guān)系。由測(cè)試曲線可知,每個(gè)CTD模塊的加熱功耗與流向之間滿足正弦/余弦關(guān)系。各CTD模塊加熱功耗之間存在約90°的相位差。通過(guò)對(duì)各模塊之間的加熱功率進(jìn)行比例關(guān)系運(yùn)算,依據(jù)公式 和公式 就能夠計(jì)算出流向的大小。經(jīng)計(jì)算,該流量傳感器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)360°的全向測(cè)試,并保持測(cè)試流向測(cè)試誤差低于±2°
5 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了一種全新的工作于溫度平衡模式的全向流量傳感器機(jī)器控制系統(tǒng)。傳感器中包含4個(gè)相互獨(dú)立的恒溫差(CTD)模塊,每一個(gè)CTD模塊分別控制芯片的1/4區(qū)域,通過(guò)控制每一個(gè)CTD模塊的注入功率大小保持芯片的每一個(gè)區(qū)域的溫度均高于流體溫度一個(gè)恒定的設(shè)定值,由此也實(shí)現(xiàn)了芯片各個(gè)區(qū)域之間餓溫度差值時(shí)刻保持為0。由此利用各個(gè)CTD模塊注入功率的差值,就能夠獲知流速和流向的信息。由測(cè)試結(jié)果可知,該流量測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)α魉贋?0m/s以下的流體進(jìn)行測(cè)試,流向測(cè)試誤差低于±2°。
參考文獻(xiàn)
[1]Y.H.Wang,C.P.Chen,C.M.Chang,C.P.Lin,C.H.Lin,L.M.Fu,and C.Y.Lee,“MEMS-Based gas flow sensors,”Microfluid.Nanofluid.,vol.6, no.3, pp.333-346,Mar.,2009.
[2]K.A.A Makinwa,and J.H. Huijsing,“A smart CMOS wind sensor”,in Proc.IEEE ISSCC.,San Francisco,USA,2002,pp.432-479.
[3]F Mayer,O.Paul, and H. Baltes,“Flip-chip packaging for thermal CMOS anemometers,”in Proc.IEEE MEMS, Nagoya,Japan,1997,pp.203-208.
數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用2014年3期