本实用新型专利技术公开了一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置，包括第一气体管路、第二气体管路以及分别设置在第一气体管路、第二气体管路侧壁上的第一MEMS质量流量传感器和第二MEMS质量流量传感器，所述第一气体管路和第二气体管路内径相同，均具有进气端和出气端，所述出气端均连接微型气泵的进气口；所述第一MEMS质量流量传感器和第二MEMS质量流量传感器的输出端连接处理器，所述第一气体管路设置在待测环境的高处，所述第二气体管路设置在待测环境的低处。本实用新型专利技术所公开的氢气检测装置具有结构简单、成本低、响应快等优点，且可最大程度上消除环境因素的影响，提高检测的准确性。准确性。准确性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置
[0001]本技术涉及一种氢气检测装置，特别涉及一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置。
技术介绍
[0002]氢能是一种绿色、高效的二次能源。随着氢能应用技术的不断发展，以及全球应对气候变化压力的持续增大，氢能产业的发展备受关注。目前，氢能已逐步应用于科学研究、生产制造、空调、汽车等领域。
[0003]然而，氢气是一种无色、无味、无毒的气体，其爆炸极限范围比较宽，泄露后很容易发生闪爆。因此，氢气的泄露检测具有重大意义。氢气传感器可在检测到氢气浓度超过安全范围时发出报警信号，以防止安全事故的发生。目前，氢气传感器以电化学方法为主，这种传感器具有较低的检测下限，但更适用于痕量气体的检测，且其工作寿命短，易受外界环境的影响。此外，催化燃烧式、半导体型、光学型等氢气传感器也有一定应用，但它们或体积大、成本高、响应慢，或还处于研究阶段。因此，有必要发展一种用于氢气检测的新装置。
技术实现思路
[0004]为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置，具有结构简单、成本低、响应快等优点，且可最大程度上消除环境因素的影响，提高检测的准确性。
[0005]为达到上述目的，本技术的技术方案如下：
[0006]一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置，包括第一气体管路、第二气体管路以及分别设置在第一气体管路、第二气体管路侧壁上的第一MEMS质量流量传感器和第二MEMS质量流量传感器，所述第一气体管路和第二气体管路内径相同，均具有进气端和出气端，所述出气端均连接微型气泵的进气口；所述第一MEMS质量流量传感器和第二MEMS质量流量传感器的输出端连接处理器，所述第一气体管路设置在待测环境的高处，所述第二气体管路设置在待测环境的低处。
[0007]上述方案中，所述第一MEMS质量流量传感器和第二MEMS质量流量传感器为相同的传感器，均包括MEMS芯片和管座，所述MEMS芯片位于第一气体管路和第二气体管路内部，所述管座安装于第一气体管路和第二气体管路的侧壁上。
[0008]进一步的技术方案中，所述MEMS芯片包括衬底，设于衬底上表面的支撑层，设于支撑层上表面的加热元件、上游敏感元件、下游敏感元件及金属层，覆盖设加热元件、上游敏感元件、下游敏感元件及部分金属层的绝缘层，所述衬底上表面向内凹入形成隔热腔体，所述上游敏感元件和下游敏感元件的热端以及加热元件位于所述隔热腔体的上方，所述上游敏感元件和下游敏感元件的冷端位于所述衬底的上方。
[0009]进一步的技术方案中，所述衬底采用单抛或双抛的半导体衬底，包括硅衬底、锗衬底、SOI衬底、GeOI衬底中的一种。
[0010]进一步的技术方案中，所述支撑层的材料为氧化硅、氮化硅中的一种或两种组合。
[0011]进一步的技术方案中，所述加热元件的材料为P型多晶硅、N型多晶硅、金属中的一种。
[0012]进一步的技术方案中，所述上游敏感元件和下游敏感元件对称分布在加热元件的两侧，且上游敏感元件和下游敏感元件为热电堆或热敏电阻。
[0013]更进一步的技术方案中，所述热电堆的材料为P型多晶硅/N型多晶硅的组合，或P型多晶硅/金属的组合，或N型多晶硅/金属的组合，所述热敏电阻的材料为具有正/负温度系数的金属。
[0014]进一步的技术方案中，所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅中的一种或两种组合。
[0015]进一步的技术方案中，所述金属层的材料为钛、钨、铬、铂、铝、金中的一种或多种组合。
[0016]通过上述技术方案，本技术提供的一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置具有如下有益效果：
[0017]本技术的氢气检测装置以MEMS质量流量传感器为基础，制备简单，可控性强，且具有结构简单、响应快、成本低等优点；此外，在氢气发生泄露时，由于氢气分子量小，氢气分子将向上流动，导致位于高处的第一气体管路内的气体密度变小，气体分子转移的热量变少，第一MEMS质量流量传感器输出的信号会变小，因此，双气体管路的设计还可以最大程度上消除环境因素的影响，提高检测的准确性。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0019]图1为本技术实施例所公开的一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置示意图；
[0020]图2为本技术实施例所采用的MEMS质量流量传感器的剖面结构示意图；
[0021]图3为本技术实施例所采用的MEMS质量流量传感器的原理示意图(无气流)；
[0022]图4为本技术实施例所采用的MEMS质量流量传感器的原理示意图(有气流)；
[0023]图中，100、第一气体管路；110、第一MEMS质量流量传感器；200、第二气体管路；210、第二MEMS质量流量传感器；120、进气端；130、出气端；300、微型气泵；310、进气口；320、出气口；400、处理器；220、MEMS芯片；230、管座；10、衬底；11、隔热腔体；20、支撑层；30、加热元件；41、上游敏感元件；42、下游敏感元件；50、绝缘层；60、金属层。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0025]本技术提供了一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置，如图1所示，包括第一气体管路100、第二气体管路200以及分别设置在第一气体管路100、第二气体管路200侧壁上的第一MEMS质量流量传感器110和第二MEMS质量流量传感器210。第一气体管路100和第二气体管路200内径相同，均具有进气端120和出气端130，出气端130均连接微型气
泵300的进气口310，微型气泵300的出气口320可通向待测环境外部；第一MEMS质量流量传感器110和第二MEMS质量流量传感器210的输出端连接处理器400，处理器400可外接报警装置。第一气体管路100设置在待测环境的高处，第二气体管路200设置在待测环境的低处。
[0026]需要说明的是，为了更好的说明本氢气检测装置的工作原理，首先对第一MEMS质量流量传感器110及第二MEMS质量流量传感器210进行介绍。在本技术的实施例中，第一MEMS质量流量传感器110及第二MEMS质量流量传感器210完全相同，均包括MEMS芯片220和管座230，MEMS芯片220位于第一气体管路100和第二气体管路200内部，管座230安装于第一气体管路100和第二气体管路200的侧壁上。
[0027]如图2所示，MEMS芯片220包括衬底10，设于衬底10上表面的支撑层20，设于支撑层20上表面的加热元件30、上游敏感元件41、下游敏感元件42及金属层60，覆盖设加热元件30、上游敏感元件41、下游敏感元件42本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置，其特征在于，包括第一气体管路、第二气体管路以及分别设置在第一气体管路、第二气体管路侧壁上的第一MEMS质量流量传感器和第二MEMS质量流量传感器，所述第一气体管路和第二气体管路内径相同，均具有进气端和出气端，所述出气端均连接微型气泵的进气口；所述第一MEMS质量流量传感器和第二MEMS质量流量传感器的输出端连接处理器，所述第一气体管路设置在待测环境的高处，所述第二气体管路设置在待测环境的低处。2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置，其特征在于，所述第一MEMS质量流量传感器和第二MEMS质量流量传感器为相同的传感器，均包括MEMS芯片和管座，所述MEMS芯片位于第一气体管路和第二气体管路内部，所述管座安装于第一气体管路和第二气体管路的侧壁上。3.根据权利要求2所述的一种基于MEMS质量流量传感器的氢气检测装置，其特征在于，所述MEMS芯片包括衬底，设于衬底上表面的支撑层，设于支撑层上表面的加热元件、上游敏感元件、下游敏感元件及金属层，覆盖设加热元件、上游敏感元件、下游敏感元件及部分金属层的绝缘层，所述衬底上表面向内凹入形成隔热腔体，所述上游敏感元件和下游敏感元件的热端以及加热元件位于所述隔热腔体的上方，所述上游敏感元件和下游敏感元件的冷端位于所述衬底的上方...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：青岛芯笙微纳电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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