微流量测量方法及其技术的发展.pdf

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1、计测技术综合评述·1·doi：10．11823／j．issn．1674—5795．2015．01．01微流量测量方法及其技术的发展胡纯，樊尚春，郑德智(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：归纳了近五年来基于MEMS技术的微流量传感器结构及性能参数。根据国际上热门的研究方法推断微流量测量技术可能的发展方向与研究趋势，即集成两种或两种以上的测量方法，实现优势互补，提高测量精度或扩大量程比。最后基于现有的技术基础，提出了融合科氏效应与差压效应的微流量测量方法，阐述了传感器的工作原理

2、与理论基础，并对其可行性进行了分析与论证。关键词：微流量传感器；MEMS；科氏效应；差压效应；数据融合中图分类号：TB937；TP212．1文献标识码：A文章编号：1674—5795(2015)01—0001—08TheApproachesandDevelopmentoftheMicroFlowMeasurementHUChun。FANShangchun，ZHENGDezhi(SchoolofInstrumentationScienceandOpto—electronicsEngineering，Bei

3、hangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：ThispapersummarizesthestructuresandperformanceparametersofvariousmicroflowsensorsbasedonMEMStechnology．，I’llepossibledevelopmentdirectionofmicroflowmeasurementtechniqueisinferredaccordingtointernationalpopularr

4、esearch，whichisthecombina-tionoftwoormoreapproacheswithcomplementaryadvantages，aimingtoimprovethemeasurementaccuracyandexpandtherangeratio．Finally，theintegratedmethodofCoriolisefectandpressurelossefectisproposedbasedonexistingtechnology．Theoperatingprinc

5、i1eandtheoreticalbasisofthesensoraredescribedtoverifythefeasibilityoftheapproach．Keywords：microflowsensor；MEMS；Coriolisefect；pressurelossefect；datafusionO引言感器由于其管径小、可测量更为微小的流量且集成化程度高，正成为微流量测量领域的研究热点。随着生物工程、精细化工、半导体制造、生物医微流量测量方法各异。有的直接测量流体质量流学、微型飞行器等行业的发展

6、，微流量的测量与控制量，如热式流量传感器、科氏流量传感器；有的敏感需求越来越迫切，显然，传统的流量传感器由于制造体积流量，如差压式流量传感器。本文对近五年来国工艺及材质的限制而无法完成微流量的精确测量。近内外微流量传感器的新颖结构和性能参数进行了归纳年来，随着物理、机械、材料工程、医学等相关科学总结，推断出可能的发展方向与研究趋势，最后提出领域对MEMS(Micro—Electro—MechanicalSystem)的积极了融合科氏效应与差压效应的流量测量方法，并对其深人研究，促进了MEMS技术的快速发

7、展并获得广泛可行性进行了分析与论证。的应用。MEMS技术应用于传感器制造领域中，使得传感器向着低功耗、小体积、智能化、高可靠性方向1国外微流量传感器研究现状发展，引起了传感器制造技术的变革。MEMS流量传1．1热式流量计M．Piotto等设计的风速计在圆柱周围开孔，气收稿日期：2014—10—20流从某一方向通过这些孔流人传感器，再被分为两股，基金项目：国家自然科学基金资助项目(61121003)；教育部创这两股气体流量大小与流量方向呈现正弦关系，通过新团队资助项目(IRT1203)；教育部新世纪人才资

8、助项目双通道热式流量计敏感两个流量，减小尺寸，简化装作者简介：胡纯(1987一)，男，博士研究生，研究方向为先进传配过程。传感器集成在单个芯片上，可同时测流量和感与智能仪器；樊尚春(1962一)，男，教授，博士生导师，研究方向。结果显示，传感器能测量0．4～7．9m／s的流方向为传感器技术及应用、MEMS；郑德智(1978一)，男，副教量。其结构如图1所示，图2为传感器测量曲线，由授，博士生导师，研究方向为流量传感器及信号检测与处理。图2可