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一文帶你了解MEMS流量傳感器

2020-06-07

MEMS傳感器即微機電系統（Micro-electro Mechanical Systems），是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。與傳統的傳感器相比，具有體積小、成本低、功耗低、可靠性高、易于集成等特點。歐姆龍MEMS流量傳感器，采用其獨創的高精度加工技術，將流量傳感器核心器件封裝在尺寸僅為1.5*1.55*0.4mm的MEMS芯片里面。這種超精細的MEMS傳感器，不但能檢測1毫米/秒的氣體流速變化，還能高精度地實現大批量生產。

流量傳感器內部結構

這種傳感器芯片采用使用熱線的質量流量檢測方式。其芯片中央具有加熱器，上游側的熱電堆 (A)及下游側熱電堆 (B)配置在加熱器的兩側，熱電堆附近配置有基座測溫體，它們均是采用半導體工藝制造的。加熱器和熱電堆列組的底部形成空腔，使得熱電堆可高效檢測加熱器的熱量。

流量傳感器的檢測原理

通過給MEMS芯片加恒定電流，使芯片中央的加熱器產生熱量。沒有風通過時，加熱器上游熱電堆和下游熱電堆由于熱平衡的關系，兩者對應的熱電動勢電壓相等，即Vu=Vd。當有氣體流動時，熱源隨氣流方向向下游轉移，此時下游熱電堆的電動勢變大，即Vd＞ Vu。兩個熱電堆的輸出差大致與通過傳感器表面的氣體質量流量的平方根成正比。輸出靈敏度和質量流量取決于氣體的組成比。微小的信號可以通過放大電路進行放大，再以電子方式檢測氣體流量。風量傳感器經調整后輸出的電壓與質量流量為 25°C、 101.3kPa 時的流速相當。