具有改进的线性输出的流量传感器制造技术

一种流量传感器组件包括用于感测流动参数的流量传感器。流量传感器可以提供与感测的参数相关的流量传感器输出信号。可操作地连接到流量传感器的控制块可以接收与流体流的流速相关的测量，并且将流量传感器的加热器驱动到加热器温度，使得加热器温度可以取决于流体流的流速，其使流量传感器的模拟输出在流速的预期操作范围上是相对线性的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种流量传感器组件包括用于感测流动参数的流量传感器。流量传感器可以提供与感测的参数相关的流量传感器输出信号。可操作地连接到流量传感器的控制块可以接收与流体流的流速相关的测量，并且将流量传感器的加热器驱动到加热器温度，使得加热器温度可以取决于流体流的流速，其使流量传感器的模拟输出在流速的预期操作范围上是相对线性的。【专利说明】具有改进的线性输出的流量传感器
本专利技术一般地涉及传感器，并且更特别地，涉及流量传感器。
技术介绍
流量传感器通常广泛用于各种应用中，所述应用包括例如医疗应用、飞行控制应 用、工业过程应用、燃烧控制应用、天气监测应用以及其它的应用。流量传感器经常提供非 线性输出。为了帮助对其进行补偿，使用模数转换器将来自流量传感器的非线性模拟输出 转换到数字域中。然后使用微处理器将流量传感器的非线性输出补偿为可以更容易被系统 使用的更加线性的输出。该补偿过程（其包括将流量传感器的非线性模拟输出转换到数字 域中）可能降低流量传感器的分辨率和精度。
技术实现思路
该公开内容一般地涉及传感器，并且更特别地，涉及流量传感器。在一个说明性的 实施例中，传感器组件包括具有加热器和可操作地连接到加热器的控制块的流量传感器。 控制块可以被配置成接收与流体流的流速相关的测量，并且将流量传感器的加热器驱动到 加热器温度，所述加热器温度取决于测量的流体流的流速。当基于流体流的流速控制流量 传感器的加热器温度时，流量传感器可能能够输出在流速的预期操作范围上基本上是线性 的模拟输出信号。 在另一个说明性的实施例中，流量传感器组件可以包括具有加热元件的第一流量 传感器，配置成控制第一流量传感器的加热元件的微控制器，以及第二流量传感器。该微控 制器可以控制第一流量传感器的加热元件，使得将加热元件驱动到加热器温度。第二流量 传感器可以将感测的流体的流速提供给微控制器，以供在控制第一流量传感器的加热元件 时考虑。例如，微控制器可以使用由第二流量传感器提供的流速输入控制第一流量传感器 的加热元件的加热器温度，使得第一流量传感器输出在流速的操作范围上基本上是线性的 模拟输出信号。在一些情况下，流量传感器组件可以包括温度传感器，温度传感器能够在操 作温度范围上测量进入流体的环境温度。在这样的情况和其它可能的情况下，微控制器可 以控制第一流量传感器的加热元件的加热器温度，使得第一流量传感器输出在流速的操作 范围上基本上是线性的以及在操作温度范围上基本上是温度独立的模拟输出信号。 在一些实例中，方法可以用来利用流量传感器组件感测流速，并且输出在流速的 操作范围上基本上是线性的模拟输出信号。该方法可以包括将第一流量传感器的加热器加 热到加热器温度，以加热流体流，利用第一流量传感器感测加热的流体流，并且从第一流量 传感器输出与流体流的流速相关的模拟输出信号。可以基于与从第二流量传感器接收的流 体流的流速相关的测量和/或从环境温度传感器接收的环境温度来控制第一流量传感器 的加热器的温度，以提供在流速的操作范围上基本上线性的模拟输出，和/或提供在操作 温度范围上是温度独立的模拟输出。 前面的概要被提供来促进对本公开内容的特征中的一些特征的理解，但并不意在 为全面的描述。可以通过将整个说明书、权利要求、附图和摘要作为一个整体来得到对本公 开内容的全面理解。 【专利附图】【附图说明】 考虑到下面结合附图对本公开内容的各种说明性实施例的描述，可以更完全地理 解本专利技术，其中： 图1是说明性感测组件的示意性框图； 图2是具有控制块的说明性感测组件的示意性框图，所述控制块具有与ASIC或微 控制器分开的一个或多个说明性特征； 图3是具有控制块的说明性感测组件的示意性框图，所述控制块具有包含在ASIC 或微控制器内的一个或多个说明性特征； 图4是具有第一管芯和第二管芯的另一个说明性感测组件的示意性框图； 图5是来自流量传感器的非线性模拟输出信号的说明性现有技术后信号 (post-signal)产生处理的示意性框图； 图6是来自流量传感器的线性模拟输出信号的说明性后信号产生处理的示意性 方框图；以及 图7是操作说明性感测组件的说明性方法的示意性流程图。 尽管本公开内容接受各种修改和替换形式，但在附图中已经通过举例的方式示出 了其细节，并且将详细地描述其细节。然而，应当理解的是，其意图不是为了将本公开内容 限制为本文中描述的特别的说明性实施例。相反，其意图是为了覆盖落在本公开内容的精 神和范围内的所有修改、等同形式及替换。 【具体实施方式】 应当参照附图阅读下面的描述，其中相同的附图标记遍及若干视图指示相同的元 件。该描述和附图示出了打算说明所要求保护的公开内容的若干示例。 图1是说明性流量感测组件10的示意性框图。该说明性流量感测组件10包括流 量传感器14,所述流量传感器14产生或输出在流速的操作范围上基本上是线性的模拟传 感器输出信号12。图1的说明性流量传感器14包括四个感测元件（例如，感测电阻R1、 R2、R3、R4)，该四个感测元件以全惠斯通电桥配置进行连接，并且提供差分模拟传感器输出 信号12。然而，这仅仅是一个示例传感器配置，并且可以预期的是，如期望的，可以使用任何 合适的传感器类型和/或传感器配置。同样地，可以预期的是，如期望的，流量传感器14可 以产生差分或单端模拟传感器输出信号12。 说明性地，如果流量传感器14的限定标称输出是完美线性的，则流量传感器 14(例如流量传感器14的电桥电路）的模拟输出信号12可以被认为是线性的。如果流 量传感器14的模拟输出信号12以某种程度的误差离开流量传感器14的限定线性标称输 出，则流量传感器14的模拟输出信号12基本上可以是线性的。例如，如果输出读数与流 量传感器的限定线性标称输出在沿流速的预期操作范围（例如，跨度）的任何操作点处相 差小于10%、小于5%、小于3%、小于2%、小于1 %、在1 % -5%之间、在2% -5%之间、在 1%-10%之间，或者根据流量传感器的最佳或限定线性标称输出具有任何其它类似的百分 比误差，则流量传感器14的模拟输出信号12基本上可以是线性的。 如图5的曲线图所示，典型的流量传感器输出在流速的操作范围（S卩，跨度）上的 非线性电压输出50。例如，虽然流量传感器的电压输出可以响应于流速的增加而增加，但非 线性电压输出50不能沿直线增加。 在一些实例中，图1的流量传感器14可以是热风速仪类型的流量传感器，并且可 以包括一个或多个加热元件（诸如加热器16)，以及用于感测在流量传感器14之上或周围 流动的流体的流速的一个或多个感测元件（例如，电阻器Rl、R2、R3、R4等）。流量传感器 14的特别结构不是关键的，并因此不更详细地进行论述。当流体在图1的箭头22的方向上 流动时，可以将电阻器Rl、R4放置在加热器16的上游，并且可以将电阻器R2、R3放置在加 热器16的下游。然而，这不意味着是限制。在一些情况下，可以仅提供一个或两个传感器 元件，而在其它情况下，可以提供五个或多个传感器元件。在一些实例中，可以将所有的感 测元件放置在加热器16的上游（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量流体流的流速的流量传感器组件，包括：具有加热器的流量传感器；以及可操作地耦合至所述流量传感器的加热器的控制块，所述控制块被配置成接收与所述流体流的所述流速相关的测量，并且将所述流量传感器的所述加热器驱动到取决于所述流体流的所述流速的加热器温度；以及其中所述流量传感器提供在流速的预期操作范围上基本上是线性的模拟输出信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·米利，R·C·索伦森，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US