流量传感器的应用领域——倍加福

方向和流体流速传感器对于不同的工业，医疗和环境使用至关重要。流量传感器可在比如密度丈量，粘度丈量，流型确定和壁切应力确定等使用中量化气体和液体流动的方向和速率。除了流量参数对方向，温度，速度和速率等感应规模的重要要求外，要检测的各种方针液体或气体的特性也构成了规划准确，低功耗和廉价传感器的妨碍。

　　MEMS流量传感器

　　近年来，微机电体系（MEMS）技术为生产不同用途的流量传感器提供了宽广的机会。MEMS是在对硅和锗压阻能力进行研究之后于1960时代初次提出的。早些年，MEMS流量传感器是使用聚合物和硅组件以及不同的传感器组件和构造办法制造的。热，基于阻力和基于扭矩的流量传感可能是最盛行的传感技术。

　　在本文中，将对迄今为止已建成的各种纳米/微米级MEMS流量传感器进行全面概述。根据其传感理论，这三大类是MEMS压阻，热和压电流量传感器。

　　压阻流量传感器

　　当遭到外部应变或应力影响时，显示出电阻率改变的元素被称为压阻资料。因为施加的应变，资料的内部晶格和原子方位发生了改变，因而其电阻率也发生了改变。制造商广泛使用压阻资料来开发MEMS流量传感器。因为它们在施加应力时能够改变阻力，因而它们在流量感测中取得了关注。当用于MEMS流量传感器时，电阻改变会映射到电压信号，该电压信号会跟着流速的改变而动摇。

　　MEMS暖流传感器

　　使用热传递强度来丈量流速的流量传感器被称为暖流量传感器。这种现象可保证在输出信号漂移较小的情况下取得更高的精度和灵敏度。此外，这种传感器的好处在于，它们无需物理移动任何微型零件即可工作。MEMS暖流传感器通常由两个主要组件组成：传感和加热元件。工作流与加热器之间的传热差由感应元件感应，因而，体系的灵敏度会跟着剩余的热能传递到工作流体而添加。

　　影响规范基于温度的流量传感器精度的主要约束因素之一往往是正保证留传感组件的温度。无法核算低流速是与MEMS暖流传感器有关的另一个问题。惯例热膜传感器和热线传感器中的传感组件具有较大的比热容，这使得很难跟踪低对流传热，然后导致低频或不良的频率响应。

　　根据各种热管理办法和不同的评估办法，能够识别出三种MEMS暖流传感器。H型传感器是第一类。这些是热膜传感器和热线传感器，它们通过在稳定温度下调理热功率或在稳定热量下调理温度来核算流量。它们之间的区别归因于它们的结构：热膜传感器中的线电阻器放置在通量旁的膜片上，而电阻器则独立于底层，位于H型热线传感器中。第二种类型的C型传感器是量热传感器，它通过丈量加热器上的热量散布改变来丈量流量。

　　MEMS压电流量传感器

　　某些人造和天然介电资料具有压电特性，这使得它们在施加机械负载时能够产生电荷。这也称为直接压电效应。另一方面，如果这些资料露出于外部电场，则会影响尺度或几许形状的改变。该效应称为逆压电效应。在聚偏二氟乙烯（PVDF）等聚合物和包括钛酸钡（BaTIO3）或锆钛酸铅（PZT）。MEMS压电流量传感器是自动的，因而不需要外部电源即可完成传感器输出信号。此外，它们主要由聚偏二氟乙烯（PVDF）和锆钛酸铅（PZT）资料组成。

　　使用范畴

　　MEMS流量传感器具有多种用途，例如感测环境流量，工业气体流量监控，生物医学使用中的流量感测和海洋流体动力感测。MEMS流量传感器的紧凑尺度，高灵敏度，低价格和批量生产功能使其在商业和工业使用中极具吸引力。此外，一些MEMS软聚合物传感器具有生物相容性，为临床和生物医学使用的销售打开了大门。

　　MEMS流量传感器在呼吸机，雾化器，氧气体系和睡觉呼吸暂停确诊仪器等范畴对医治性呼吸流量传感任务的需求日益增长。具有集成MEMS流量传感器的可穿戴式呼吸监测器能够跟踪流量和流速。它们普遍用于监视运动员的体现和恢复情况。此外，在静脉输注中的流速跟踪中，MEMS传感器将在完成有用分配药物以进行重力注射以及避免可能因输液泵缺陷而引起的意外误用药物方面发挥关键作用。

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