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基于MEMS技术的热式质量流量传感器 被引量:14
1
作者 斯东浩 李艳松 《国外电子测量技术》 2005年第1期49-52,共4页
本文主要介绍了用MEMS技术制造的热式质量流量传感器工作的基本原理,并进行了制造工艺和性能描述以及相关领域的应用。
关键词 性能描述 传感器 mems技术 质量流量 领域 制造工艺 基本原理
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低热导率衬底的热风速风向传感器研究 被引量:11
2
作者 沈广平 秦明 +2 位作者 黄庆安 张骅 吴剑 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期984-989,共6页
为了提高热风速风向传感器灵敏度,提出了采用低热导率衬底的方法,并利用有限元模拟和实验结果进行了验证。本文设计的传感器采用圆形结构的加热与测温电阻,利用热温差的方法测量风速和风向。为了验证传感器衬底对风速灵敏度的影响,本文... 为了提高热风速风向传感器灵敏度,提出了采用低热导率衬底的方法,并利用有限元模拟和实验结果进行了验证。本文设计的传感器采用圆形结构的加热与测温电阻,利用热温差的方法测量风速和风向。为了验证传感器衬底对风速灵敏度的影响,本文分别在玻璃和陶瓷衬底上利用MEMS剥离工艺加工出了热风速传感器,并进行了风洞测试。实验结果表明,两个传感器均可以完成360°风向检测,风速量程超过10m/s。此外,通过对两组测量结果的比较可以发现玻璃衬底传感器的灵敏度比陶瓷衬底高,这与有限元模拟结果完全吻合。 展开更多
关键词 mems 剥离工艺 风速 风向 流量传感器 热导率
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MEMS热膜式微型流量传感器的研制 被引量:9
3
作者 徐永青 吕树海 +1 位作者 徐爱东 徐淑静 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第4期228-231,共4页
针对微型流量传感器的应用问题,提出了一种可以准确测量各种气体微型流量、基于MEMS工艺的新型MEMS热膜式传感器。基于热量传递原理的热膜式流量传感器由一个加热器和一对微型温度传感器组成,只要测得两个温度传感器的温度差值,就能得... 针对微型流量传感器的应用问题,提出了一种可以准确测量各种气体微型流量、基于MEMS工艺的新型MEMS热膜式传感器。基于热量传递原理的热膜式流量传感器由一个加热器和一对微型温度传感器组成,只要测得两个温度传感器的温度差值,就能得到气体的流量。分析了该器件的原理并进行了ANSYS仿真,设计了器件的结构,进行MEMS工艺开发,制作出可实用化的产品。测试表明,该器件的测量量程达到0.5~200m3/h,精度1.5级,响应时间20ms,量程比1:400,显示该器件测量流量的功能达到了实用化水平。 展开更多
关键词 mems 流量传感器 热膜式 加热器 温度传感器
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MEMS热式微流量传感器发展综述 被引量:7
4
作者 张元 李辉 《中国西部科技》 2015年第1期13-15,共3页
MEMS热式微流量传感器具有灵敏度高、量程宽、响应时间短等优点,在生化医疗等领域具有重要的实用价值和意义。本综述首先介绍了MEMS热式流量传感器的工作原理和基本结构,随后阐述了此类传感器的分类、发展历史与技术特性,最后展望了其... MEMS热式微流量传感器具有灵敏度高、量程宽、响应时间短等优点,在生化医疗等领域具有重要的实用价值和意义。本综述首先介绍了MEMS热式流量传感器的工作原理和基本结构,随后阐述了此类传感器的分类、发展历史与技术特性,最后展望了其今后的发展趋势和应用前景。 展开更多
关键词 微流量传感器 mems 热温差 灵敏度
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一种结合温差式和风速计式的新结构MEMS热式流量计 被引量:7
5
作者 陈则 曾祥宇 +1 位作者 张晟 黄宜平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第7期934-940,共7页
在器件结构上结合了温差式和风速计式两种检测原理,设计并制造了一种新型结构的MEMS热式流量计。在对温差式流量计的灵敏度、量程等特性进行了有限元仿真的基础上,优化设计了器件结构。同时,提出了一种利用Matlab/Simu-link时域仿真实... 在器件结构上结合了温差式和风速计式两种检测原理,设计并制造了一种新型结构的MEMS热式流量计。在对温差式流量计的灵敏度、量程等特性进行了有限元仿真的基础上,优化设计了器件结构。同时,提出了一种利用Matlab/Simu-link时域仿真实现热源控制电路设计的方法。采用MEMS微加工技术研制了新型结构的热式流量计。测试结果表明该新设计比传统MEMS热式流量计灵敏度提高近4倍。 展开更多
关键词 微机电系统 热式流量计 有限元分析 MATLAB
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仿生纤毛MEMS矢量流速传感器的结构设计及仿真分析 被引量:6
6
作者 严中稳 刘武 +2 位作者 梁贺龙 许海军 訾鹏 《航空科学技术》 2020年第2期72-76,共5页
针对精确测量飞行器流场速度分布的需求,本文提出并设计了一种基于Micro-Electro-Mechanical System(MEMS)技术的仿生纤毛矢量流速微传感器。该传感器主要由4组弯曲折叠梁、悬浮薄膜、多纤毛柱以及非对称梳齿电极对组成。运用解析法与... 针对精确测量飞行器流场速度分布的需求,本文提出并设计了一种基于Micro-Electro-Mechanical System(MEMS)技术的仿生纤毛矢量流速微传感器。该传感器主要由4组弯曲折叠梁、悬浮薄膜、多纤毛柱以及非对称梳齿电极对组成。运用解析法与有限元数值计算相结合的方法,分析得到所设计传感器的空气流速测量量程达到100m/s,分辨率优于0.01m/s。与已有的仿生纤毛流速微传感器相比,该传感器有望获得更大的量程和更高的分辨率。此外,还设计了微传感器的完整制备工艺流程。初步工艺试验验证了其可行性。 展开更多
关键词 mems 纤毛 梳齿 矢量流速传感器 弯曲折叠梁
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柔性MEMS流速传感器的制造及其电路设计 被引量:5
7
作者 杨刚 崔峰 +3 位作者 樊冬 刘武 张卫平 吴校生 《半导体光电》 北大核心 2017年第3期309-314,共6页
针对流速传感器大多存在测量量程小、柔性小而无法适应较大量程和复杂曲面的测量问题,提出了一种宽量程柔性MEMS流速传感器,结合热损失和热温差的工作原理实现对流速的测量。选取聚酰亚胺(PI)作为柔性衬底材料和铂(Pt)薄膜为热敏材料,... 针对流速传感器大多存在测量量程小、柔性小而无法适应较大量程和复杂曲面的测量问题,提出了一种宽量程柔性MEMS流速传感器,结合热损失和热温差的工作原理实现对流速的测量。选取聚酰亚胺(PI)作为柔性衬底材料和铂(Pt)薄膜为热敏材料,采用金属牺牲层MEMS工艺制造了带空腔的柔性流速传感器芯片,尺寸为9mm×7mm×30μm。设计了采用双惠斯通电桥的恒温差测控电路。测量结果表明:制造的柔性MEMS流速传感器的TCR为0.2418%/℃,实验实现了0~36m/s的输入风速测量,在低速、高速段内的灵敏度分别为2和0.295mV/(m/s)。同时,测量电路还展现出良好的温度补偿效应。所提出的柔性MEMS流速传感器具有宽量程、测试精度高、灵敏度高和易于实施温度补偿的优点,有望用于航空航天、国防等领域。 展开更多
关键词 mems 流速传感器 柔性 双电桥电路 恒温差模式
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一种高性能MEMS气体流量传感器设计 被引量:5
8
作者 李辉 张持健 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第2期77-79,共3页
使用MEMS技术研制出一种高灵敏度热温差式流量传感器.器件采用热隔离性能良好的衬底挖空结构,且热敏电阻器与热源距离可调,保证了系统的灵敏度和响应速度.同时热敏电阻器、加热电阻器与电桥电阻器集成在传感器片内,提高了系统的稳定性.... 使用MEMS技术研制出一种高灵敏度热温差式流量传感器.器件采用热隔离性能良好的衬底挖空结构,且热敏电阻器与热源距离可调,保证了系统的灵敏度和响应速度.同时热敏电阻器、加热电阻器与电桥电阻器集成在传感器片内,提高了系统的稳定性.实验表明:合适的电阻器间距可以获得较高的灵敏度,而在0~20 mL/min的量程范围内系统线性度较好,因此,在生化检测、医疗等领域具有良好的推广前景. 展开更多
关键词 气体流量传感器 mems 热温差原理 衬底挖空结构 灵敏度
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基于双螺旋式加热器的柔性MEMS流量传感器 被引量:1
9
作者 王琪 冯建国 +2 位作者 马渊明 陈兴 许高斌 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第2期41-44,共4页
针对传统流量传感器的量程限制,提出了一种基于双螺旋结构加热器的柔性基底微机电系统(MEMS)热式流量传感器。在基底上打出均匀通孔阵列以降低热传导损耗,两对测温电阻对称分布在加热器两侧,以获得较宽量程,在微小流量与大流量下均表现... 针对传统流量传感器的量程限制,提出了一种基于双螺旋结构加热器的柔性基底微机电系统(MEMS)热式流量传感器。在基底上打出均匀通孔阵列以降低热传导损耗,两对测温电阻对称分布在加热器两侧,以获得较宽量程,在微小流量与大流量下均表现出较高灵敏度。采用基于惠斯通电桥的检测电路实现输出电压的测量,同时保持加热器与环境温度恒定温差200 K,对电阻自热进行补偿。传感器工作温度-100~400℃,量程为0~60 m/s;低流速下灵敏度约为12.75 V/(m·s^(-1)),分辨率可达0.001 mm/s,高流速下灵敏度约为1.4 mV/(m·s^(-1)),功耗低至1.3 mW。 展开更多
关键词 微机电系统 热流量 双螺旋结构 热温差式 柔性
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基于MEMS的量热式传感器气体流量测量的模型研究
10
作者 孙宏军 徐浩文 +1 位作者 丁红兵 刘雨航 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期111-119,共9页
气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感... 气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N_(2)、CO_(2)流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.05%。 展开更多
关键词 mems 量热式流量传感器 温度1D分布模型 热边界层 气体流量测量
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一种基于MEMS工艺的二维风速传感器的设计 被引量:4
11
作者 沈广平 吴剑 +2 位作者 张骅 秦明 黄庆安 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1830-1835,共6页
给出了一种基于MEMS工艺的二维热风速传感器的设计、制造以及测试结果.该传感器采用恒功率工作方式,利用热温差的方法测量风速和风向.本传感器采用MEMS剥离工艺在玻璃衬底上同时加工出加热电阻和测温电阻,利用简单可靠的加工工艺实现了... 给出了一种基于MEMS工艺的二维热风速传感器的设计、制造以及测试结果.该传感器采用恒功率工作方式,利用热温差的方法测量风速和风向.本传感器采用MEMS剥离工艺在玻璃衬底上同时加工出加热电阻和测温电阻,利用简单可靠的加工工艺实现了热隔离和高灵敏度.经过风洞风速风向测试,得知传感器的风速量程超过10m/s,360°范围内风向测量误差不超过8°.传感器的响应时间不超过1s,功耗为10mW. 展开更多
关键词 mems 剥离工艺 风速 风向 流量传感器
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微流量传感器及其在压电泵闭环控制中的应用 被引量:4
12
作者 杨晓亚 刘亚欣 +2 位作者 陈立国 曲东升 荣伟彬 《中北大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2010年第3期306-312,共7页
在现有压电泵研制基础上,开发了一种基于压差原理的微流量传感器并将其集成到压电泵闭环控制系统中,实现了压电泵输出试剂体积精确闭环控制.通过理论计算,指出了传感器的设计原理和传感器芯片设计原则,进而完成了传感器的封装;为方便观... 在现有压电泵研制基础上,开发了一种基于压差原理的微流量传感器并将其集成到压电泵闭环控制系统中,实现了压电泵输出试剂体积精确闭环控制.通过理论计算,指出了传感器的设计原理和传感器芯片设计原则,进而完成了传感器的封装;为方便观察传感器检测的流量信号,设计了传感器信号的显示模块;通过实验实现了传感器信号的标定和性能的测试;最后搭建压电泵闭环控制系统,并引入了模糊P ID控制算法进行精确体积试剂分配控制,通过试剂分配测试实验表明,当期望分配体积100μL时该系统试剂分配偏差小于0.1μL,具有较好的精度. 展开更多
关键词 流量传感器 压电泵 mems 模糊PID
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柔性MEMS流速传感器的测控电路设计与实验 被引量:4
13
作者 樊冬 崔峰 +2 位作者 张卫平 刘武 吴校生 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第11期7-9,17,共4页
针对MEMS流速传感器量程小及无法应用于曲面的不足,设计制造了一种柔性MEMS流速传感器,其结构主要包含加热电阻和3对测温热电阻,同时结合热损失和热温差工作原理来实现宽量程的流速测量。设计了带温度补偿的双惠斯登电桥测控电路,利用ST... 针对MEMS流速传感器量程小及无法应用于曲面的不足,设计制造了一种柔性MEMS流速传感器,其结构主要包含加热电阻和3对测温热电阻,同时结合热损失和热温差工作原理来实现宽量程的流速测量。设计了带温度补偿的双惠斯登电桥测控电路,利用STM32微处理器ADC模块对多路流速测量结果进行采样。测试实验实现了0~32 m/s的输入风速测量,其中在1 m/s以下的低风速段内传感器具有100 m V/(m·s^(-1))的较高灵敏度,在风速(1~7 m/s)和(7~32 m/s)下的灵敏度分别为83.1 m V/(m·s^(-1))和28.3 m V/(m·s^(-1))。该柔性MEMS流速传感器可贴于曲面应用,测量范围大、精度高。 展开更多
关键词 柔性mems 流速传感器 双惠斯登电桥 温度补偿
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具有温度补偿的微细圆柱基MEMS流速传感器研究
14
作者 黄皓凯 胡致远 +1 位作者 叶丰明 杨卓青 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第1期29-35,共7页
目前常见的流速传感器由于尺寸原因,只能介入管径较大的管道进行液体流速测量。设计并制造了一种可介入小管径管道的、具有温度补偿功能的圆柱基流速传感器,器件采用旋转投影曝光和微机电系统(MEMS)技术制作而成,包含一个薄膜型加热电... 目前常见的流速传感器由于尺寸原因,只能介入管径较大的管道进行液体流速测量。设计并制造了一种可介入小管径管道的、具有温度补偿功能的圆柱基流速传感器,器件采用旋转投影曝光和微机电系统(MEMS)技术制作而成,包含一个薄膜型加热电阻和一个稳定补偿电阻,基于热阻原理可实现对不同温度流体流速的精确测量。测试结果表明:该流速传感器的温度系数为0.2236%/℃,灵敏度为4.25 mV/(cm·s^(-1))。研制的圆柱基MEMS流速传感器可在内径为2 mm的管道中对具有一定温度变化的流体进行流速测量,有望应用于工业、生物医学等领域。 展开更多
关键词 微机电系统 微细圆柱基底 热阻式 温度补偿 流速传感器
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用于迫弹速度测量的柔性MEMS流速传感器仿真 被引量:3
15
作者 曾庆贵 崔峰 +3 位作者 杨刚 刘武 陈文元 张卫平 《半导体光电》 CAS 北大核心 2016年第3期318-322,326,共6页
大部分迫弹采用引信涡轮发电机兼作为弹道辨识用的速度传感器,但是涡轮发电机存在着低速停转和高速限速等测速问题。设计了一种贴装在引信上测量迫弹飞行速度的宽量程柔性MEMS流速传感器。利用有限元仿真软件对迫弹引信进行了流场仿真,... 大部分迫弹采用引信涡轮发电机兼作为弹道辨识用的速度传感器,但是涡轮发电机存在着低速停转和高速限速等测速问题。设计了一种贴装在引信上测量迫弹飞行速度的宽量程柔性MEMS流速传感器。利用有限元仿真软件对迫弹引信进行了流场仿真,确定了流速传感器在引信进气道内的贴装位置,并对传感器进行了热-流场耦合仿真。引信流场仿真表明,拉法尔管进气道后端壁面处流速与迫弹飞行速度为近似线性关系:迫弹飞行速度0~350m/s对应壁面流速为0~75m/s。进气道内安装的柔性流速传感器的热-流场耦合仿真表明,由传感器加热电阻的加热功率和三个测温电阻对的温度差可测量0.01~75m/s的流速,这为传感器用于迫弹的弹道辨识奠定了理论基础。 展开更多
关键词 迫弹 引信 柔性mems 流速传感器 仿真
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煤层瓦斯含量拟合装备的设计 被引量:2
16
作者 刘永涛 刘佳 +1 位作者 马尚权 邸炜 《华北科技学院学报》 2014年第1期5-8,共4页
煤层瓦斯含量预测中需要对样煤的瓦斯含量进行测试分析。样煤瓦斯解吸速率随时间延长逐渐降低,所以需要采用一种极低压损的气体流量传感器进行测试。为适应这一需求,仪表设计采用了微机电系统(MEMS)流量传感器FS4001,通过混合信号处理... 煤层瓦斯含量预测中需要对样煤的瓦斯含量进行测试分析。样煤瓦斯解吸速率随时间延长逐渐降低,所以需要采用一种极低压损的气体流量传感器进行测试。为适应这一需求,仪表设计采用了微机电系统(MEMS)流量传感器FS4001,通过混合信号处理器12位A/D转换实现气体流量采集,再根据样煤瓦斯解吸速率随时间变化的幂函数关系,自动拟合推导出自然状态下样煤解吸的瓦斯总量。该仪表实现了数据采集、多组存储、时间设定、解吸速率曲线显示、总量逻辑推导、损失量拟合等多项功能,在微气体测量领域有很好的应用前景。 展开更多
关键词 mems 流量传感器 曲线拟合 最小二乘法
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微流量测量方法及其技术的发展 被引量:2
17
作者 胡纯 樊尚春 郑德智 《计测技术》 2015年第1期1-8,共8页
归纳了近五年来基于MEMS技术的微流量传感器结构及性能参数。根据国际上热门的研究方法推断微流量测量技术可能的发展方向与研究趋势,即集成两种或两种以上的测量方法,实现优势互补,提高测量精度或扩大量程比。最后基于现有的技术基础,... 归纳了近五年来基于MEMS技术的微流量传感器结构及性能参数。根据国际上热门的研究方法推断微流量测量技术可能的发展方向与研究趋势,即集成两种或两种以上的测量方法,实现优势互补,提高测量精度或扩大量程比。最后基于现有的技术基础,提出了融合科氏效应与差压效应的微流量测量方法,阐述了传感器的工作原理与理论基础,并对其可行性进行了分析与论证。 展开更多
关键词 微流量传感器 mems 科氏效应 差压效应 数据融合
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基于非晶锗热电阻的柔性MEMS流速传感器的设计与仿真 被引量:2
18
作者 冯剑玮 崔峰 +1 位作者 涂云婷 赵韦良 《半导体光电》 CAS 北大核心 2021年第2期168-173,共6页
针对铂等常用金属热敏材料电阻温度系数(TCR)不高,导致热式MEMS流速传感器宽量程测量时功耗高的问题,设计了一种基于非晶锗(a-Ge)薄膜热电阻的低功耗、宽量程柔性MEMS流速传感器。非晶锗热电阻材料具有较高的TCR系数(约为-0.02/K)和室... 针对铂等常用金属热敏材料电阻温度系数(TCR)不高,导致热式MEMS流速传感器宽量程测量时功耗高的问题,设计了一种基于非晶锗(a-Ge)薄膜热电阻的低功耗、宽量程柔性MEMS流速传感器。非晶锗热电阻材料具有较高的TCR系数(约为-0.02/K)和室温电阻率(5Ω·m),传感器在较低的工作温差和功耗下可获得宽量程的流速测量。阐述了该柔性MEMS流速传感器的设计结构、工作原理、3D有限元建模和热-流场仿真结果。利用聚酰亚胺衬底空腔膜上的四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件。四个非晶锗热电阻组成一个惠斯通电桥,同时结合热损失和热温差原理来实现宽量程流速测量和测向。仿真结果表明,惠斯通电桥采用恒电流供电只需120μA,使得非晶锗热阻的工作温度与环境温度之间的温差不高于6K,就可对0~50m/s范围内的流速进行测量,且功耗在1.368mW以内。该柔性流速传感器易于采用MEMS技术批量制造,可贴于曲面应用,非常适于物联网等低功耗流速传感领域。 展开更多
关键词 柔性mems 流速传感器 热电阻 非晶锗 仿真
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自加热非晶锗热电阻MEMS流速传感器的制造与测试 被引量:1
19
作者 赵韦良 崔峰 《半导体光电》 CAS 北大核心 2023年第2期175-180,共6页
为扩大流速传感器的测量范围并降低功耗,制造并测试了一种基于自加热非晶锗薄膜热电阻的MEMS流速传感器,它是由嵌入氮化硅薄膜的四个非晶锗热敏电阻和一对环境测温补偿电阻组成。四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件,相互连... 为扩大流速传感器的测量范围并降低功耗,制造并测试了一种基于自加热非晶锗薄膜热电阻的MEMS流速传感器,它是由嵌入氮化硅薄膜的四个非晶锗热敏电阻和一对环境测温补偿电阻组成。四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件,相互连接以形成惠斯通电桥。给出了MEMS工艺流程,微加工制造了尺寸为8.9 mm×5.6 mm×0.4 mm的流速传感器芯片。搭建了低流速和高流速气流通道实验装置,对传感器的惠斯通电桥施加50μA的恒定电流(CCA),实现了0~50 m/s范围内的流速测量。结果表明,传感器在低流速(0~2 m/s)时的灵敏度约为81.6 mV/(m/s),在高流速(2~50 m/s)时的灵敏度约为51.9 mV/(m/s),最大功耗仅约为1.03 mW。 展开更多
关键词 mems 流速传感器 非晶锗薄膜热电阻 自加热 恒电流工作
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Several Applications of MEMS in Fluid Area
20
作者 ZHU Meng-nan CAO Yun ZHU Hui-jun 《International Journal of Plant Engineering and Management》 2017年第2期84-90,共7页
In order to discuss the several applications of MEMS in fluid area,study the components of MEMS.And introduce the principles,types and applications based on flow sensor and pressure sensor. In the last,discuss the pro... In order to discuss the several applications of MEMS in fluid area,study the components of MEMS.And introduce the principles,types and applications based on flow sensor and pressure sensor. In the last,discuss the problems when the sensors was applied in the fluid areas. 展开更多
关键词 mems FLUID flow sensor pressure sensor APPLICATIONS
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