CN107783566B - 用于流量传感器的低功率操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于流量传感器的低功率操作方法。在实施例中，感测流动的方法包括在第一时间段内执行测量周期，在第二时间段内使至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件断电，和在第三时间段内执行另一测量周期。执行测量周期包括向布置在电桥中的上游电阻元件和下游电阻元件供应电流，将上游电阻元件和下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度，以及响应于经过流量传感器的流体的流动检测电桥中由至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的失衡。

Description

用于流量传感器的低功率操作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年八月25日提交的且标题为“Low Power OperationalMethodology For A Flow Sensor（用于流量传感器的低功率操作方法）”的美国专利申请序列号15/247,498的优先权，该文献特此以其整体通过引用并入本文。
关于联邦政府资助的研究或发展的声明
不适用。
对微缩胶片附录的参考
不适用。
技术领域
流量传感器被用于感测流体流动，且在一些情况中，提供能够被用于装设仪器和/或控制的流动信号。流量传感器被用在多种多样的应用中，包括工业应用、医疗应用、发动机控制应用、军事应用和航空应用，仅列举一些。
发明内容
在实施例中，感测流动的方法包括在第一时间段内执行测量周期，在第二时间段内使至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件断电，和在第三时间段内执行测量周期。执行测量周期包括向包括布置在电桥中的至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件的流量传感器供应电流、响应于向传感器供应电流将所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度，以及响应于经过流量传感器的流体的流动检测由所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的电桥中的失衡。该失衡与经过流量传感器的流体流动的速率有关。在第二时间段期间，没有电流流动至所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件。
在实施例中，流量传感器包括至少一个上游电阻元件、至少一个下游电阻元件和控制电路系统。所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件布置在电桥中，且控制电路系统与电桥信号通信。控制电路系统配置成周期性地向电桥提供功率以执行测量周期，并且在每个测量周期之间使电桥断电。在每个测量周期期间，控制电路系统配置成向电桥供应电流，响应于电流将所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度，以及响应于经过电桥的流体的流动检测由所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的电桥中的失衡。该失衡与经过电桥的流体流动的速率有关。
在实施例中，感测流动的方法包括向包括布置在电桥中的至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件的流量传感器脉冲施加功率，响应于脉冲施加功率，将所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度，以及响应于经过流量传感器的流体的流动检测由所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的电桥中的失衡。该失衡与经过流量传感器的流体流动的速率有关。
结合附图和权利要求从以下具体实施方式将更清楚地理解这些和其他特征。
附图说明
为了更全面地理解本公开，现在结合附图和具体实施方式参考以下简要描述，在附图中，同样的附图标记表示同样的零件。
图1是流动感测设备的实施例的示意横截面视图。
图2是带有一个或多个自加热电阻元件的流量传感器的实施例的示意电路图。
图3是流量传感器芯片的实施例的俯视图。
图4是使用自加热流量传感器的流动的感测的方法的流程图。
具体实施方式
在开始应当理解的是，尽管在下文示出一个或多个实施例的说明性实施方案，但是可以使用任何数量的技术实现所公开的系统和方法，而不论其是目前已知还是尚不存在。本公开不应当以任何方式受限于下文中示出的说明性实施方案、附图和技术，而是可以在所附权利要求的范围连同其全方位的等价物范围内修改。
术语的以下简洁限定将贯穿本申请适用：
术语“包括”意指包括但不受限于，且应当以其在专利背景中通常所使用的方式被解释；
短语“在一个实施例中”、“根据一个实施例”等通常意指，跟随该短语的具体特征、结构或特性可以被包括在本发明的至少一个实施例中，且可以被包括在本发明的多于一个实施例中（重要地，此类短语不必然指代相同实施例）；
如果说明书将某物描述为“示例性的”或者“示例”，则应当理解的是其指代非排他性示例；
如本领域技术人员所理解的那样，术语“大约”或“近似”等当与数字一起使用时，可以意指特定数字，或替代性地，接近该特定数字的范围；以及
如果说明书声明部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“可能地”、“通常地”、“任选地”、“例如”、“常常”，或者“或许”（或其他此类语言）被包括或者具有特性，则不要求该具体部件或特征被包括或者具有该特性。此类部件或特征可以任选地被包括在一些实施例中，或者其可以被排除。
本公开大体涉及操作传感器的方法，且更具体地，涉及操作流量传感器的方法。大体上，基于电阻的流量传感器包括上游电阻传感器元件、下游电阻传感器元件和中介加热器电阻元件。为了帮助减少此类流量传感器的大小和/或成本，构想到可以去除加热器电阻器。当如此设置时，可以去除加热器电阻元件所需的空间以及对应的加热器控制电路。这能够减少流量传感器的成本、大小和复杂度。
在一个示例中，流量传感器可以被设置为具有上游自加热传感器元件和下游自加热传感器元件，并且没有中介加热器元件。在一些情况中，上游电阻元件和下游电阻元件能够操作性地连接在桥接电路中。桥接电路可配置成向上游电阻元件和下游电阻元件中的每一个供应电流，其引起电阻加热，使得上游电阻元件和下游电阻元件两者被加热到高于流动通过流动通道的流体的环境温度。当在流动通道中出现流体流动时，流体流动引起上游电阻元件的温度低于下游电阻元件的温度。温度中的差异引起桥接电路中的失衡，该失衡与流动通过流动通道的流体的流动速率有关。
在没有专用加热器的情况下，为了减少用于具有基于电阻的传感器元件的流量传感器的功率要求，可以使用非连续的操作模式。在一些实施例中，电阻元件能够被施以脉冲，继之以测量时段，在该时段期间，能够确定流动速率指示。感测元件然后能够被关停，以在测量周期之间节约（converse）功率。此类间歇性传感器读数可以允许精确的测量，同时使用多种电源提供合理的操作寿命。例如，流量传感器能够与电池电源一起使用，同时提供数天、数周或者数月的操作时段。
图1是示例流动感测设备100的示意横截面视图。说明性流动感测设备100包括流动感测设备本体102，其限定具有第一端106和第二端108的流动通道104。流体可以从例如第一端106流动通过流动通道104至第二端108并经过流量传感器110。流量传感器110可以感测越过流量传感器110的流体的流动，以及提供指示该流动的一个或多个输出信号。在一些情况中，流量传感器110可以提供确认越过流量传感器110的流体的流动速率的一个或多个输出信号。
虽然不要求，但流量传感器110也可包括安装于基底112的流量传感器芯片。基底112可以安装在流动感测设备本体102中。在一些情况中，用于流量传感器芯片的支持电路中的一些可以位于基底112上和/或可以一起位于流动感测设备100的外侧（例如，位于使用流动感测设备100的输出的设备中）。图1示出流动感测设备的一个示例配置。应当认识到的是，取决于应用，此类流量传感器设备能够且的确采用多种多样的不同配置。
图2是没有专用加热器的说明性流量传感器200的示意电路图。在所示实施例中，说明性流量传感器200包括以完整惠斯通电桥配置连接的两个上游电阻元件RU1和RU2以及两个下游电阻元件RD1和RD2。然而，构想到可以提供仅一个上游电阻元件RU1和一个下游电阻元件RD2，在一些情况中，其能够以半电桥或其他配置连接。在图2中所示出的示例中，在流动通道内，两个上游电阻元件RU1和RU2能够定位在两个下游电阻元件RD1和RD2的上游，如图3中最佳地示出的那样。RU1连接在节点L和A之间，RU2连接在节点B和K之间，RD1连接在节点G和F之间，且RD2连接在节点E和H之间。能够在节点Vn 202和Vp 204之间取得电桥的差动输出。在使用期间，供电电压VDD（例如，大约2.4伏特）可以被提供至节点E和B，且参考电压（例如，接地或其他参考电压）可以连接到节点A和F，或者直接地或者通过电阻器R1连接。
控制电路系统206能够被用于控制至电桥的功率，且能够包括但不限于各种部件，诸如电源电路、感测电路、时钟、通信部件等。控制电路系统206能够被用于向传感器200提供供电电压VDD和参考电压。控制电路系统206还能与节点Vn 202和Vp 204信号通信，以接收来自电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2的输出信号以确定输出信号。控制电路系统206也能够包括控制器，其配置成控制至传感器200的功率的供应连同如本文中更详细地描述的其他功能。
如图2中所示，具有电桥电源电路、感测电路等的控制电路系统206能够是单个单元。在一些实施例中，各种部件能够被包含在单独的电路中，且各种电路能够信号通信以共同形成控制电路系统。
在一些实施例中，电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2能够具有大致相同的电阻温度系数（正或负）。大致相同在此意指加或减百分之十（10）。在一些情况中，电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2能够具有在彼此的百分之1内或更少的电阻温度系数。而且，电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2可以具有大致相同的名义电阻，诸如大约500欧姆。在一些情况中，电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2可以具有在彼此的百分之二十（20）内、百分之十（10）内、百分之五（5）内、百分之一（1）内或更少的名义电阻值。在一些情况中，电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2可以由常见的一层或多层的集合形成。值得注意的是，在图3中，两个上游电阻元件RU1和RU2以及两个下游电阻元件RD1和RD2不由中介加热器电阻器且具体地具有相比于电阻元件的电阻显著更低的电阻的加热器电阻器分开。显著地更少意指至少百分之二十（20）地更少。
为了提供必要的热以进行流动测量，构想到的是，电阻元件RU1、RU2、RD1和/或RD2中的一个或多个可以是自加热的。即，一个或多个电阻元件RU1、RU2、RD1和/或RD2可以不仅加热流体，而且还感测流体的温度。在实施例中，所有电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2均是自加热的（例如，加热和感测）。在一些实施例中，仅一个上游电阻元件RU1或RU2可以是自加热的、两个上游电阻元件RU1和RU2可以是自加热的、仅一个上游电阻元件RU1或RU2和仅一个下游电阻元件RD1或RD2可以是自加热的，或者电阻元件的任何其他组合可以是自加热的，只要至少一个上游电阻元件是自加热的。在一些情况中，可以提供仅一个上游电阻元件和仅一个下游电阻元件，而不是两个。在一些实施例中，能够期望的是加热一个或多个电阻元件，其被加热到高于流动通道中的流体的环境温度，以增加流量传感器的信噪比。
出于讨论的目的，假定所有电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2均是自加热的。在不存在流动时的测量周期期间，电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2加热流动通道中的流体，其通过传导和对流均匀地加热电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2。由于所有电阻元件RU1、RU2、RD1和RD2被均匀地加热，所以桥接电路保持平衡，且在Vp 204和Vn 202之间不建立差动输出信号（例如，差动输出可以大致为零）。
当存在流动时，相对于下游电阻元件RD1和RD2，上游电阻元件RU1和RU2的温度下降。随着流动通道中流体的流动速率增大，上游电阻元件RU1和RU2与下游电阻元件RD1和RD2之间的温度的差异增大。该温度的差异引起下游电阻元件RD1和RD2具有相比于上游电阻元件RU1和RU2更高的电阻（假定正温度系数），由此引起电桥变得失衡。该失衡产生Vp204和Vn 202之间的差动输出信号，其随着流动速率增大，且关于流动速率是单调的。当存在沿相对方向的流动时，上游电阻元件RU1和RU2以及下游电阻元件RD1和RD2的角色可以掉换，使得温度差异反转，且Vp 204和Vn 202之间的差动输出信号具有相反符号。
在能够使用各种控制电路系统206时，在一些方面中，控制电路系统206可以包括微处理器、微控制器、专用集成电路（“ASIC”）和/或专用标准产品（“ASSP”）。如图所示，控制电路系统206可以电气地连接于电桥中的电阻元件。例如，控制电路系统206可以接收Vp204和Vn 202。控制电路系统206可以调节来自电桥的输出信号，以针对可重复的变化（诸如失调（offset）、灵敏性、非线性、温度影响和/或其他变化）进行校正，和/或放大（例如，将输出信号从毫伏输出转换至电压输出），或者转换输出信号（例如，模拟至数字转换等）。在一些实施例中，控制电路系统206能够包括数字至模拟转换器（DAC），以提供来自力传感器200的数字输出。能够然后根据相关性，通过使用校准表等确定流体流动速率。
图3是流量传感器芯片300的实施例的俯视图。说明性流量传感器芯片300能够具有在膜304下方延伸的蚀刻腔302。蚀刻腔302能够被用于将膜304与流量传感器芯片300的基底308热隔离。说明性流量传感器芯片300包括狭缝310，其跨过膜304横向延伸，但是不要求这一点。在使用期间，说明性流量传感器芯片300能够定位在流动通道中（例如，图1的流动通道104）。
为了帮助解释流量传感器芯片300的操作，假定流体沿由箭头312指示的方向在流量传感器芯片300上流过。当如此设置时，两个上游电阻元件RU1和RU2能够在任选的狭缝310上游定位在膜304上，且两个下游电阻元件RD1和RD2能够在狭缝310下游定位在膜304上。图3中示出的说明性流量传感器芯片300是图2中示出的示意电路图的一个可能布局，并且其中指示对应节点（A-B、E-H和K-L）。说明性流量传感器芯片300也不包括加热器控制电路系统。
参考图3和图4，在电桥通电且电阻元件中的一个或多个被加热和提供热瞬态时，能够执行流动的感测。大体地，电阻元件能够与感测同时地被加热，使得能够在供电电压足以加热至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件时测量来自电桥的输出电压。在测量周期期间，供电电压VDD能够被打开以向电阻元件提供电流，且电阻元件可以开始加热且最终到达热平衡状态，在所述热平衡状态下，在给定流体流速下加热的电阻元件的温度大致恒定。能够在加热期间（例如，在热瞬态期间）和/或在到达热平衡时或者到达热平衡之后取得来自传感器的测量值。
大体地，进行测量的时间能够影响测量的精度，其中，更长的测量往往产生更精确的结果。此外，相比于在瞬态加热状态期间进行的那些测量，在热平衡状态下进行的测量往往产生更精确的结果，但是需要更大量的功率以首先到达热平衡和执行测量。传感器被通电以进行测量的时间能够然后基于期望的精度以及加热器实现热平衡所需要的时间。例如，一些应用可以要求相对精确的流动速率的测量，同时其他应用可以仅需要证实流动的存在和/或相对于阈值的流动速率，其中实际值更不重要。
为了减少功率消耗，如本文中所描述的传感器可以在包括至少通电和感测部分以及断电或休止部分的周期中操作。在一些实施例中，传感器可以如上文所描述的那样通电和操作。例如，功率能够被供应到传感器，且一个或多个上游电阻元件RU1、RU2和一个或多个下游电阻元件RD1、RD2能够响应于被通电生成热。一旦传感器通电，就能够进行传感器测量。例如，在热瞬态期间，在电阻元件加热至平衡状态时能够进行一个或多个测量，和/或一旦电阻元件已经被加热至热平衡状态，就能够进行一个或多个测量。
传感器通电的时间与传感器断电的时间的相对比率能够取决于可得的功率的量而变化。在一些实施例中，传感器断电的时间与传感器通电的时间之比能够大于大约1:10、大于1:5、大于1:2、大于1:1、大于5:1、或大于10:1。在一些实施例中，传感器断电的时间与传感器通电的时间之比能够小于大约10,000:1或小于大约1,000:1。相对的时间段能够是周期性的、非周期性的、按照时间表执行或者基于任何其他基础设置。在一些实施例中，传感器可以仅响应于外部事件通电或在由外部事件确定的时段期间循环。例如，具有循环的功率周期的传感器的使用可以仅响应于鼓风机被打开而被使用，以证实流动的存在。
用以提供功率的信号也能够变化。在一些实施例中，功率（例如，如通过电压、电流等表征）能够作为方波、正弦波或任何其他合适的波形被供应。当使用方波时，能够跨过传感器电桥供应电压，以允许电阻元件中的一个或多个加热和提供如上文所描述的那样的测量。然后跨电桥的电压能够被设定为零，以避免由电桥造成的电流消耗。替代性地，能够使用正弦波或其他平滑波形。在本申请中，虽然可以跨过跨电桥的电压的应用检测差动电压，但电阻元件可以仅在应用充分的跨电桥的电压时自加热。这可以允许感测电路系统在电阻元件中的一个或多个自加热之前、之时和/或之后检测跨电桥的电压差。例如，当所应用的功率下降到低于加热阈值时，能够跨电桥检测到差动电阻。
为了以循环方式操作，感测电路系统能够配置成执行至一个或多个电阻元件的功率循环应用，能够以完整惠斯通电桥或半惠斯通电桥布置所述一个或多个电阻元件。例如，电桥能够包括至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件。至少一个上游电阻元件能够具有第一电阻温度系数，且至少一个下游电阻元件能够具有第二电阻温度系数。在一些实施例中，虽然如本文中更详细地描述的那样能够使用电阻温度系数中的一些差异，但是第一电阻温度系数与第二电阻温度系数大致相同。虽然至一个或多个电阻元件的功率能够在通电和断电状态之间操作，但是至感测电路系统的功率能够连续操作以提供控制功能、通信功能等。
控制电路系统能够配置成向电桥中的一个或多个电阻元件周期性地提供功率以执行测量周期，且然后在每一个测量周期之间使电桥断电。对于每一个测量周期，控制电路系统能够配置成向电桥供应电流，这能够导致（多个）上游电阻元件和（多个）下游电阻元件电阻加热至高于被测量的流体的环境温度的温度。控制电路系统能够配置成响应于流体经过电桥的流动检测由（多个）上游电阻元件和（多个）下游电阻元件之间的温度差异所导致的跨电桥的失衡，其中，失衡能够与经过电桥的流体流动的速率有关。控制电路系统能够在加热之前或在加热期间（例如，在热瞬态期间）和/或在获得热平衡之后检测跨电桥的失衡。
一旦已经发生测量周期，控制电路系统就能够配置成使通向电桥和一个或多个电阻元件的功率被切断。这可以减少针对传感器的整体的功率消耗。然后能够执行后续测量周期。电桥通电的时间的量相对于电桥断电的时间的量能够根据本文中所描述的任何值变化。
图4图示使用本文中所描述的传感器感测流动的方法400。在步骤402处，能够执行测量周期一时间段。能够根据流量传感器的用途确定该时间段，且在一些实施例中，能够由控制电路系统设定。在测量周期期间，在步骤404处，能够向流量传感器供应电流。如上文更详细地描述的那样，流量传感器能够包括布置以电桥布置的至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件。对传感器的电流的供应能够例如由能够在传感器内部或外部的控制电路系统供应到流量传感器的一个或多个电阻元件。能够从任何合适的源（诸如电源和/或电池）提供步骤404中供应的功率。
大体地，一个或多个电阻元件是自加热元件，且流量传感器可以不包括单独的加热器电阻器或元件或用于布置在电桥中以便感测的电阻元件的外侧的单独的加热器元件的任何加热器控制电路系统。在实施例中，电阻元件能够包括两个上游电阻元件，且下游电阻元件能够包括两个下游电阻元件。四个电阻元件能够以完整惠斯通电桥配置布置。各种电阻元件能够包括如本文中所描述的元件和/或性质中的任何元件和/或性质。
在一些实施例中，向流量传感器供应电流能够包括向流量传感器脉冲地施加功率。脉冲的功率能够具有诸如方波或正弦波的波形。在其期间脉冲施加功率的时段能够被用于执行测量周期，且功率脉冲的至少一部分能够包括跨电阻元件的零电压状态。
在步骤406处，响应于向传感器供应电流，至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件能够电阻加热至高于环境温度的温度。在步骤408处，能够响应于经过流量传感器的流体的流动检测由至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的电桥中的失衡。该失衡能够与经过流量传感器的流体流动的速率（例如，流动速率、质量流动速率等）有关和/或相关。在一些实施例中，在电阻加热至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件时，能够在热瞬态期间和/或一旦已经到达热平衡时检测失衡。
在已经获得流动测量值且测量周期完成之后，在步骤410处，能够使流量传感器断电一时间段。在断电状态期间，虽然控制电路系统仍然能够使用功率，但没有电流流动至电阻元件。传感器，或至少电阻元件能够保持断电如图4中由延迟412所指示的时间段。在一些实施例中，整个传感器可以在延迟时段内进入睡眠状态，以进一步节约功率。在步骤412中的延迟之后，内部时钟能够被用于重新唤醒控制电路系统以进一步执行另一测量周期。在一些实施例中，传感器断电的时间的量（例如，不为电阻元件提供功率的时间的量）与电阻元件通电的时间的量之比能够在本文中所描述的范围中的任何范围内。
在一些实施例中，方法400然后能够重复步骤402中另一测量周期的执行。每一个测量周期被执行的时间的量能够相同或在周期之间变化。例如，每一个周期能够被执行相同的时间段。在其中流动速率不改变的一些实例中，能够缩短后续测量周期以减少精度至证实流动速率在先前测量周期的阈值内。从在先流动速率的多于阈值的任何偏离均可以然后被用于设置更长的测量周期。在一些实施例中，控制电路系统能够被用于控制每一个测量周期的测量周期时间段。
已经描述了各种设备和方法，各种实施例能够包括但不限于：
在第一实施例中，感测流动的方法包括：在第一时间段内执行测量周期，其中，执行测量周期包括：向流量传感器供应电流，其中，流量传感器包括布置在电桥中的至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件；响应于向传感器供应电流，将所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度；响应于经过流量传感器的流体的流动，检测电桥中由所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的失衡，其中，失衡与经过流量传感器的流体流动的速率有关；在第二时间段内使所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件断电，其中，在第二时间段期间，没有电流流动至所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件；以及在第三时间段内执行所述测量周期。
第二实施例能够包括第一实施例的方法，其中，第二时间段与第一时间段之比在大约1:2至大约1000:1之间。
第三实施例能够包括第一实施例或第二实施例的方法，其中，流量传感器不包括单独的加热器电阻器。
第四实施例能够包括第一实施例至第三实施例中的任一项的方法，其中，所述至少一个上游电阻元件包括第一上游电阻元件和第二上游电阻元件，其中，所述至少一个下游电阻元件包括第一下游电阻元件和第二下游电阻元件，以及其中，所述第一上游电阻元件、所述第二上游电阻元件、所述第一下游电阻元件和所述第二下游电阻元件以完整惠斯通电桥配置布置。
第五实施例能够包括第一实施例至第四实施例中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个上游电阻元件具有第一电阻温度系数，其中，所述至少一个下游电阻元件具有第二电阻温度系数，并且其中，第一电阻温度系数与第二电阻温度系数大致相同。
第六实施例能够包括第一实施例至第五实施例中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个上游电阻元件具有第一名义电阻，其中，所述至少一个下游电阻元件具有第二名义电阻，并且其中，所述第一名义电阻与所述第二名义电阻大致相同。
第七实施例能够包括第一实施例至第六实施例中的任一项所述的方法，其中，检测失衡包括在电阻加热至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件时在热瞬态期间检测所述失衡。
第八实施例能够包括第一实施例至第七实施例中的任一项所述的方法，其中，检测失衡包括在电阻加热所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件时在实现热平衡之后检测所述失衡。
第九实施例能够包括第一实施例至第八实施例中的任一项所述的方法，其中，向流量传感器供应电流包括向流量传感器脉冲施加功率，其中，脉冲施加的功率具有波形，并且其中，所述波形包括方波或正弦波。
第十实施例能够包括第一实施例至第九实施例中的任一项所述的方法，其中，供应电流包括供应来自电池的电流。
在第十一实施例中，流量传感器包括：至少一个上游电阻元件；至少一个下游电阻元件，其中，所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件布置在电桥中；与所述电桥信号通信的控制电路系统，其中，所述控制电路系统配置成：向所述电桥周期性地提供功率以执行测量周期；和在每一个测量周期之间使所述电桥断电，其中，在每一个测量周期期间，控制电路系统被配置成：向所述电桥供应电流；响应于所述电流，将所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度；以及，响应于经过所述电桥的流体的流动，检测所述电桥中由所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的失衡，其中，所述失衡与经过所述电桥的流体流动的速率有关。
第十二实施例能够包括第十一实施例的流量传感器，其中，控制电路系统配置成在第一时间段内向电桥提供功率，以及在第二时间段内使电桥断电，其中，第二时间段与第一时间段之比在大约1:2至大约1000:1之间。
第十三实施例能够包括第十一实施例或第十二实施例的流量传感器，其中，所述电桥包括完整的惠斯通电桥。
第十四实施例能够包括第十一实施例至第十三实施例中的任一项的流量传感器，其中，所述至少一个上游电阻元件具有第一电阻温度系数，其中，所述至少一个下游电阻元件具有第二电阻温度系数，并且其中，所述第一电阻温度系数与所述第二电阻温度系数大致相同。
第十五实施例能够包括第十一实施例至第十四实施例中的任一项的流量传感器，其中，所述控制电路系统配置成在热瞬态期间、在电桥实现热平衡之后，或两者检测所述失衡。
在第十六实施例中，感测流动的方法包括：向流量传感器脉冲施加功率，其中，所述流量传感器包括布置在电桥中的至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件；响应于脉冲施加功率，将所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度；以及，响应于经过所述流量传感器的流体的流动，检测所述电桥中由所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的失衡，其中，所述失衡与经过所述流量传感器的流体流动的速率有关。
第十七实施例能够包括第十六实施例的方法，其中，脉冲施加功率包括在时间段的至少第一部分内向所述电桥供应功率，以及在时间段的至少第二部分内使电桥断电。
第十八实施例能够包括第十六实施例或第十七实施例的方法，其中，向所述流量传感器脉冲施加功率包括向所述电桥提供具有波形的电流，其中，所述波形包括方波或正弦波。
第十九实施例能够包括第十六实施例至第十八实施例中的任一项的方法，其中，检测所述失衡包括在电阻加热所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件时在热瞬态期间检测所述失衡。
第二十实施例能够包括第十六实施例至第十九实施例中的任一项的方法，其中，检测所述失衡包括在电阻加热所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件时在实现热平衡之后检测所述失衡。
虽然已经在上文中示出和描述了根据本文所公开的原理的各种实施例，但是本领域技术人员在不脱离本公开的精神和教导的情况下可以做出其修改。本文所描述的实施例仅是代表性的，且不旨在是限制性的。许多变型、组合和修改是可能的，且在本公开的范围内。通过组合、整合和/或省略（多个）实施例的特征所得的替代性实施例也在本公开的范围内。相应地，保护范围不限于上文所阐述的描述，而是由随后的权利要求限定，该范围包括权利要求的主题的全部等价物。每一个权利要求都作为进一步的公开并入说明书内，且权利要求是本发明的（多个）实施例。此外，上文所描述的任何优点和特征均可以涉及具体实施例，但是将不使如此授权的权利要求的应用受限于实现任何或全部上述优势或者具有任何或者全部上述特征的过程和结构。
额外地，提供本文中使用的章节标题以便与根据37 C.F.R. 1.77的建议一致，或者以其他方式提供组织线索。这些标题不应当限制或表征在可从本公开授权的任何权利要求中阐述的（多个）发明。具体地且以示例的方式，尽管标题或许指代“领域”，但是权利要求不应当受在该标题下被选择以描述所谓的领域的语言的限制。此外，在“背景技术”中的技术的描述不被解释为承认某技术是本公开中的任何（多个）发明的现有技术。“发明内容”也不被认为是在授权的权利要求中陈述的（多个）发明的限制性表征。进一步，本公开中以单数形式对“发明”的任何引用不应当被用于争辩在本公开中仅存在单个新颖性点。根据从本公开授权的多个权利要求的限制，可以陈述多个发明，且这种权利要求相应地限定（多个）发明及其等价物，其由此受到保护。在所有实例中，权利要求的范围应当根据本公开以其自身的价值被考虑，而不应当由本文中所陈述的标题约束。
更宽泛的术语（诸如包括、包含和具有）的使用应当被理解为提供对于更窄的术语（诸如由……构成、基本上由……构成和大致由……组成）的支持。术语“任选地”、“可以”、“或许”、“可能地”等关于实施例的任何元件的使用意指不要求该元件，或者替代性地，要求该元件，两个替代方案均在（多个）实施例的范围内。而且，仅出于说明性目的提供对示例的参考，且不旨在是排他性的。
虽然在本公开中已经提供若干实施例，但是应当理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以以许多其他具体形式实现所公开的系统和方法。本示例将被认为是说明性和非约束性的，且预期不受限于本文中给出的细节。例如，各种元件或部件可以组合或整合在另一系统中，或者某些特征可以被省略或不实现。
而且，在不脱离本公开的范围的情况下，在各种实施例中描述和图示为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其他系统、模块、技术或方法组合或整合。示出或者讨论为彼此直接联接或者连通的其他物项可以通过一些接口、设备或中间部件间接地联接或者连通，不论是电气地、机械地还是以其他方式。本领域技术人员能够确定改变、替换和变动的其他示例，且其能够在不脱离本文中所公开的精神和范围的情况下做出。

Claims (20)

1.一种感测流动的方法，所述方法包括：
在第一时间段内执行测量周期，其中，执行所述测量周期包括：
向流量传感器供应电流，其中，所述流量传感器包括控制电路系统、布置在电桥中的至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件；
响应于向所述流量传感器供应电流，将所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度；
降低向所述流量传感器供应的电流以便使所应用的功率下降到低于加热阈值，响应于经过所述流量传感器的流体的流动，检测所述电桥中由所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的失衡，其中，所述失衡与经过所述流量传感器的流体流动的感测到的速率有关；
在执行后续测量周期之前，在第二时间段内使所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件断电；以及
基于经过所述流量传感器的流体流动的感测到的速率，调整所述后续测量周期的持续时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二时间段与所述第一时间段之比在1:2至1000:1之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流量传感器不包括单独的加热器电阻器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个上游电阻元件包括第一上游电阻元件和第二上游电阻元件，其中，所述至少一个下游电阻元件包括第一下游电阻元件和第二下游电阻元件，并且其中，所述第一上游电阻元件、所述第二上游电阻元件、所述第一下游电阻元件和所述第二下游电阻元件以完整惠斯通电桥配置布置。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个上游电阻元件具有第一电阻温度系数，其中，所述至少一个下游电阻元件具有第二电阻温度系数，并且其中，所述第一电阻温度系数与所述第二电阻温度系数大致相同。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，跨越所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件的电压到达或超越加热阈值，并且其中，检测所述电桥中的失衡发生在跨越所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件的电压落在所述加热阈值以下时。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述失衡包括在向流量传感器供应电流脉冲以便电阻加热所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之后检测所述失衡。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述失衡包括在电阻加热所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件时在实现热平衡之后检测所述失衡。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述流量传感器供应电流包括向所述流量传感器脉冲施加功率，其中，脉冲施加的功率具有波形，并且其中，所述波形包括方波或正弦波。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用所述流量传感器执行所述测量周期是响应于事件的发起并且供应电流包括供应来自电池的电流。
11.一种流量传感器，包括：
至少一个上游电阻元件；
至少一个下游电阻元件，其中，所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件布置在电桥中；
与所述电桥信号通信的控制电路系统，其中，在接收功率时，所述控制电路系统配置成：
向所述电桥周期性地提供功率持续测量时段的时间以执行测量周期；以及
通过在每一个测量周期之间使所述电桥断电使所述电桥进入加热和测量延迟时段，
其中，在每一个测量周期期间，所述控制电路系统配置成：
向所述电桥供应电流；
响应于所述电流，将所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度；以及
降低向所述电桥供应的电流以便使所应用的功率下降到低于加热阈值，响应于经过所述电桥的流体的流动，检测所述电桥中由所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的失衡，其中，所述失衡与经过所述电桥的流体流动的速率有关。
12.根据权利要求11所述的流量传感器，其特征在于，所述加热和测量延迟时段与所述测量时段之比在1:2至1000:1之间。
13.根据权利要求11所述的流量传感器，其特征在于，所述电桥包括完整的惠斯通电桥。
14.根据权利要求11所述的流量传感器，其特征在于，所述至少一个上游电阻元件具有第一电阻温度系数，其中，所述至少一个下游电阻元件具有第二电阻温度系数，并且其中，所述第一电阻温度系数与所述第二电阻温度系数大致相同。
15.根据权利要求11所述的流量传感器，其特征在于，所述控制电路系统配置成在所述电桥实现热平衡之后，检测所述失衡。
16.一种感测流动的方法，所述方法包括：
向布置在流量传感器的电桥中的至少一个上游电阻元件和至少一个下游电阻元件脉冲地施加功率，其中，所述流量传感器包括控制电路系统，其在功率的脉冲期间接收功率至所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件；并且在功率的脉冲之间在加热延迟时段期间接收功率至所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件；
响应于脉冲施加功率持续测量周期的时间，将所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件电阻加热至高于环境温度的温度；
降低向所述流量传感器供应的电流以便使所应用的功率下降到低于加热阈值，响应于经过所述流量传感器的流体的流动，检测所述电桥中由所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件之间的温度差异所导致的失衡，其中，所述失衡与经过所述流量传感器的流体流动的感测到的速率有关；以及
基于经过所述流量传感器的流体流动的感测到的速率，调整后续测量周期的持续时间。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，脉冲施加功率包括在所述测量周期内向所述电桥供应功率，以及在所述加热延迟时段内使所述电桥断电。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，向所述流量传感器脉冲施加功率包括向所述电桥提供具有波形的电流，其中，所述波形包括方波或正弦波。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，检测所述失衡包括在电阻加热所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件时在热瞬态期间检测所述失衡。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，检测所述失衡包括在电阻加热所述至少一个上游电阻元件和所述至少一个下游电阻元件时在实现热平衡之后检测所述失衡。
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