一种大量程比的MEMS热式质量流量计制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大量程比的MEMS热式质量流量计，包括设有流道的气路座，流道包括主流道和分流道，主流道上设置进气口和出气口，主流道上设有文丘里管结构，分流道上设置封装板，封装板上封装有MEMS流量芯片，封装板分别与电压放大倍数不同的至少两个主电路板连接。本实用新型专利技术的MEMS热式质量流量计通过设置具有不同电压放大倍数的主电路板，可在待测流量较小时，通过较大放大倍数的主电路板对MEMS流量芯片的信号进行处理；在待测流量较大时，通过较小放大倍数的主电路板对MEMS流量芯片的信号进行处理，从而解决现有技术无法兼顾大小流量的问题，实现大量程比、高精度测量。高精度测量。高精度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种大量程比的MEMS热式质量流量计


[0001]本技术涉及流量测量
，特别涉及一种大量程比的MEMS热式质量流量计。

技术介绍

[0002]流量的精确测量是工业生产和科学研究的基本需求。流量传感器种类繁多，其中，基于MEMS流量芯片制作的热式质量流量计因具有结构简单、尺寸小、精度高、响应快、功耗低等诸多优点而得到广泛应用。
[0003]MEMS流量芯片主要由加热器和对称分布在其上下游的热敏元件组成。加热器提供一定的功率以使芯片的表面温度高于环境温度，当无气流时，表面温度以加热器为中心呈正态分布，上下游热敏元件具有相同的电信号；当有气流时，气体分子转移热量使表面温度分布发生偏移，上下游热敏元件的电信号随之产生差异，利用后端信号处理电路采集到这种差异就可推算出气体流量。
[0004]基于MEMS流量芯片的热式质量流量计特别适用于微小流量的测量。请参阅图1，在待测流量较小时，流道2的直径较小，通过MEMS流量芯片3的流量在其敏感范围内，可实现高精度测量。当待测流量较大时，直接通过MEMS流量芯片3将超过其敏感范围。因此，当待测流量较大时，现有技术常采用分流气路结构，请参阅图2，气路座1中设有主流道204和分流道203，且主流道204上设有文丘里管结构205，以保证待测流量较大时，只有少量流量进入分流道203并通过MEMS流量芯片3，在分流比固定的情况下，实现较大流量的高精度测量。然而，这种结构难以保证小流量的测量精度。
[0005]综上，现有的MEMS热式质量流量计在测量时无法做到大小流量兼顾，即无法实现大量程比、高精度测量。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本技术提供了一种大量程比的MEMS热式质量流量计，以解决现有MEMS热式质量流量计无法兼顾大小流量的问题，实现大量程比、高精度测量。
[0007]为达到上述目的，本技术的技术方案如下：
[0008]一种大量程比的MEMS热式质量流量计，包括设有流道的气路座，所述流道包括主流道和分流道，所述主流道上设置进气口和出气口，所述主流道上设有文丘里管结构，所述分流道上设置封装板，所述封装板上封装有MEMS流量芯片，所述封装板分别与电压放大倍数不同的至少两个主电路板连接。
[0009]上述方案中，所述主电路板包括第一主电路板和第二主电路板。
[0010]上述方案中，所述MEMS流量芯片包括衬底、设置于衬底上方的加热器、上游敏感元件和下游敏感元件，所述上游敏感元件和下游敏感元件位于加热器的两侧。
[0011]进一步的技术方案中，所述MEMS流量芯片上设有加热器、以及上游敏感元件和下游敏感元件的一侧面向流道设置。
[0012]上述方案中，所述MEMS流量芯片通过SMT贴片的方法固定在封装板上，并通过键合的方法与封装板实现电性连接。
[0013]上述方案中，所述封装板通过插拔或排线的方式分别与第一主电路板和第二主电路板电性连接。
[0014]上述方案中，所述流道的截面形状为圆形或多边形。
[0015]上述方案中，所述主流道的截面形状为圆形，分流道的截面形状为矩形。
[0016]通过上述技术方案，本技术提供的大量程比的MEMS热式质量流量计具有如下有益效果：
[0017]本技术对MEMS流量芯片设置具有不同电压放大倍数的主电路板，可在待测流量较小时，通过放大倍数较大的主电路板对MEMS流量芯片的信号进行采集；在待测流量较大时，利用放大倍数较小的主电路板对MEMS流量芯片的信号进行采集，从而解决现有技术无法兼顾大小流量的问题，实现大量程比、高精度测量。
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为现有技术中用于小量程测量的MEMS质量流量计的结构示意图；
[0020]图2为现有技术中用于大量程测量的MEMS质量流量计的结构示意图；
[0021]图3为本技术实施例所公开的大量程比的MEMS热式质量流量计的结构示意图；
[0022]图4为本技术实施例所采用的MEMS流量芯片的剖面结构示意图。
[0023]图5为本技术实施例所采用的MEMS流量芯片的原理示意图(无气流)；
[0024]图6为本技术实施例所采用的MEMS流量芯片的原理示意图(有气流)；
[0025]图中，1、气路座；2、流道；201、进气口；202、出气口；203、分流道；204、主流道；205、文丘里管结构；3、MEMS流量芯片；401、第一主电路板；402、封装板；403、第二主电路板；31、衬底；32、加热器；33、上游敏感元件；34、下游敏感元件。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]本技术提供了一种大量程比的MEMS热式质量流量计，如图3所示，包括设有流道2的气路座1，流道2包括主流道204和分流道203，主流道204上设置进气口201和出气口202，主流道204上设有文丘里管结构205，分流道203上设置封装板402，封装板402上封装有MEMS流量芯片，封装板402分别与第一主电路板401和第二主电路板403连接。
[0028]需要说明的是，第一主电路板401、第二主电路板403采用不同的电压放大倍数，其中，第一主电路板401的放大倍数较小，第二主电路板403的放大倍数较大。放大倍数需根据MEMS质量流量计的量程决定，保证对MEMS流量芯片的信号放大后不超过电路基准电压。
[0029]具体地，气路座1采用不漏气的坚硬材料，流道2的截面形状为圆形或多边形；在本技术的实施例中，气路座1的材料为铝合金，进气口201、出气口202、主流道204的截面
形状为圆形，分流道203的截面形状为矩形。
[0030]需要说明的是，文丘里管结构205的作用是使主流道204靠近进气口201的一侧与靠近出气口202的一侧产生压力差，从而使部分气流从分流道203通过。
[0031]具体的，如图4所示，MEMS流量芯片3包括衬底31、设置于衬底31上方的加热器32、上游敏感元件33和下游敏感元件34，上游敏感元件33和下游敏感元件34位于加热器32的两侧。MEMS热式质量流量计的核心单元为MEMS流量芯片3，其工作原理是：加热器32提供一定的功率以使芯片的表面温度高于环境温度，当无气流时，表面温度以加热器32为中心呈正态分布，上游热敏元件33和下游敏感元件34具有相同的电信号(图5)；当有气流时，气体分子转移热量使表面温度分布发生偏移，上游热敏元件33和下游敏感元件34的电信号随之产生差异(图6)，利用后端信号处理电路采集到这种差异就可推算出气体流量。由于尺寸小，MEMS流量芯片3特别适用于微小流量的测量。
[0032]MEMS流量芯片3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大量程比的MEMS热式质量流量计，包括设有流道的气路座，所述流道包括主流道和分流道，所述主流道上设置进气口和出气口，其特征在于，所述主流道上设有文丘里管结构，所述分流道上设置封装板，所述封装板上封装有MEMS流量芯片，所述封装板分别与电压放大倍数不同的至少两个主电路板连接。2.根据权利要求1所述的一种大量程比的MEMS热式质量流量计，其特征在于，所述主电路板包括第一主电路板和第二主电路板。3.根据权利要求1所述的一种大量程比的MEMS热式质量流量计，其特征在于，所述MEMS流量芯片包括衬底、设置于衬底上方的加热器、上游敏感元件和下游敏感元件，所述上游敏感元件和下游敏感元件位于加热器的两侧。4.根据权利要求3所述的一种大量程比的MEMS热式质量流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国庆，田伟，卢笛，
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：