气体流量传感器及气体流量检测方法

本发明涉及传感器，具体涉及一种气体流量传感器及气体流量检测方法。

背景技术：

1、电能的智能化计量已经取得了较大进展，然而，我国天然气的计量仍然使用的是传统机械式的气表，无法实现燃气能源的智能化计量。因此，研发兼容物联网的智能燃气流量传感器就成为了科技研发的一个热点。由于mems传感器具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、可兼容物联网、易于集成等优点，被业界认为是解决燃气流量智能化计量的一项极具潜力的新兴技术。

2、然而，文献研究表明，现有的mems燃气流量传感器之所以尚未实现商用，重要的原因之一就在于：由于燃气中存在粒径在几微米至几十微米的微颗粒物，在mems传感器的试验过程中发现，它们会慢慢附着在传感器检测芯片表面，导致传感器测量精度显著下降。实验研究结果显示，当芯片使用时间超过1500小时后，传感器芯片测量精度就会下降20％以上，且随着使用时间的持续，精度还会继续下降，严重阻碍了mems智能燃气流量传感器走向商用。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有的mems燃气流量传感器，燃气中的微颗粒物附着在传感器检测芯片表面，导致传感器测量精度显著下降的问题，提供一种气体流量传感器及气体流量检测方法。

2、一种气体流量传感器，包括：

3、芯片主体；

4、盖体，设于所述芯片主体上，所述盖体和所述芯片主体围成气体流道，所述气体流道包括主流道及设于所述主流道两侧的辅助流道；

5、检测芯片，设于所述主流道内，所述检测芯片包括测温电阻膜和加热电阻膜，多个所述测温电阻膜沿所述气体流道依次间隔设置，所述加热电阻膜设于相邻两个所述测温电阻膜之间；及

6、自清洁芯片，设于所述气体流道外，所述自清洁芯片包括成对的自清洁电极，成对的所述自清洁电极通过激发交变电场，驱离气体中的颗粒物沿与所述气体流道具有夹角的方向进入到所述辅助流道内。

7、上述气体流量传感器，检测芯片设置于主流道内，用于流量检测，自清洁芯片用于产生交变电场，驱离气体中的颗粒物沿与气体流道具有夹角的方向进入到辅助流道内，避免了微颗粒物附着在主流道中的检测芯片上，从而有效解决传感器芯片易受微颗粒物附着影响的问题。

8、在其中一个实施例中，所述盖体上开设有第一凹槽，所述第一凹槽的底壁间隔开设有两个第二凹槽，所述盖体设于所述芯片主体上后，所述第一凹槽、所述第二凹槽的周壁和所述芯片主体的侧壁围成所述气体流道。

9、在其中一个实施例中，所述气体流道包括入口段、中间段和出口段，所述中间段为直线状，所述入口段和出口段呈圆弧形且与所述中间段圆弧过渡连接。

10、在其中一个实施例中，所述加热电阻膜和所述测温电阻膜由敏感电阻膜片体折叠形成，所述加热电阻膜折叠的层数小于所述测温电阻膜折叠的层数。

11、在其中一个实施例中，所述加热电阻膜和所述测温电阻膜折叠后的两端电极与所述气体流道相垂直。

12、在其中一个实施例中，所述检测芯片还包括第一导线及第一焊盘，所述加热电阻膜和所述测温电阻膜设置于所述芯片主体上，而所述第一焊盘位于所述气体流道外，所述加热电阻膜和所述测温电阻膜通过所述第一导线连接所述第一焊盘。

13、在其中一个实施例中，所述芯片主体包括基体、绝缘层及隔热层，所述基体的上下表面依次设置所述绝缘层和所述隔热层。

14、在其中一个实施例中，所述自清洁电极与所述气体流道的延伸方向平行，以使所述交变电场驱离气体中的颗粒物沿与所述气体流道的垂直方向运动。

15、在其中一个实施例中，所述自清洁芯片还包括绝缘的基底，所述基底与所述芯片主体粘接，所述自清洁电极设于所述基底上。

16、一种利用如上述任意一项所述气体流量传感器进行气体流量检测的方法，包括以下步骤：

17、气体进入到气体流道内；

18、检测芯片检测气体在所述气流流道内的流量；

19、自清洁芯片接通交变电压，自清洁电极激发交变电场；

20、气体中的颗粒物在所述交变电场的驱动下，沿与所述气体流道具有夹角的方向进入到辅助流道内；

21、进入所述辅助流道内的颗粒物随着气流沿所述辅助流道向下游流动，然后流出所述气体流道。

22、上述气体流量检测的方法应用上述实施例中的气体流量传感器，气体流量传感器可以参照上述实施例中的描述，在此不再赘述。由于本发明实施例提供的气体流量检测的方法应用上述实施例中的气体流量传感器，因此本发明提供的气体流量检测的方法具有上述实施例中气体流量传感器的全部有益效果。

技术特征：

1.一种气体流量传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征在于，所述盖体上开设有第一凹槽，所述第一凹槽的底壁间隔开设有两个第二凹槽，所述盖体设于所述芯片主体上后，所述第一凹槽、所述第二凹槽的周壁和所述芯片主体的侧壁围成所述气体流道。

3.根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征在于，所述气体流道包括入口段、中间段和出口段，所述中间段为直线状，所述入口段和出口段呈圆弧形且与所述中间段圆弧过渡连接。

4.根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征在于，所述加热电阻膜和所述测温电阻膜由敏感电阻膜片体折叠形成，所述加热电阻膜折叠的层数小于所述测温电阻膜折叠的层数。

5.根据权利要求4所述的气体流量传感器，其特征在于，所述加热电阻膜和所述测温电阻膜折叠后的两端电极与所述气体流道相垂直。

6.根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征在于，所述检测芯片还包括第一导线及第一焊盘，所述加热电阻膜和所述测温电阻膜设置于所述芯片主体上，而所述第一焊盘位于所述气体流道外，所述加热电阻膜和所述测温电阻膜通过所述第一导线连接所述第一焊盘。

7.根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征在于，所述芯片主体包括基体、绝缘层及隔热层，所述基体的上下表面依次设置所述绝缘层和所述隔热层。

8.根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征在于，所述自清洁电极与所述气体流道的延伸方向平行，以使所述交变电场驱离气体中的颗粒物沿与所述气体流道的垂直方向运动。

9.根据权利要求1所述的气体流量传感器，其特征在于，所述自清洁芯片还包括绝缘的基底，所述基底与所述芯片主体粘接，所述自清洁电极设于所述基底上。

10.一种利用如权利要求1-9任意一项所述气体流量传感器进行气体流量检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种气体流量传感器及气体流量检测方法，气体流量传感器包括芯片主体、盖体、检测芯片及自清洁芯片。盖体设于芯片主体上，盖体和芯片主体围成气体流道，气体流道包括主流道及设于主流道两侧的辅助流道。检测芯片设于主流道内，检测芯片包括成对的加热电阻膜和测温电阻膜，成对的加热电阻膜和测温电阻膜沿气体流道依次交错设置。自清洁芯片设于气体流道外，自清洁芯片包括成对的自清洁电极，成对的自清洁电极通过激发交变电场，驱离气体中的颗粒物沿与气体流道具有夹角的方向进入到辅助流道内，避免了微颗粒物附着在主流道中的检测芯片上，从而有效解决传感器芯片易受微颗粒物附着影响的问题。

技术研发人员：张杰,张鹏,顾凌峰,徐欢,周镜,胡成翔,陈琦,王梦楠
受保护的技术使用者：重庆电子工程职业学院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6