CN108474677B - 用于风扇冷却系统的空气流量传感器 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了用于使用流量传感器系统来实时监控冷却过程的技术，该流量传感器系统可以检测故障或功效下降，这可以促使采取纠正措施。

Description

用于风扇冷却系统的空气流量传感器
要求优先权
本申请要求授予William A.Lane等人于2016年1月13日提交的标题为“AIR FOWSENSOR FOR FAN COOLED INSTRUMENTS/SYSTEMS”的美国临时专利申请序列号62/278,107的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于测量气体或液体或其他流体流量的流量传感器。
背景技术
为了提高或最大化处理能力，集成电路(IC)可以运行到或接近其最大安全芯片温度限制。通过引入诸如来自风扇和强制气流的外部冷却，可以降低管芯温度或增加处理产量，例如在仍将IC保持在最高温度限制以下的同时。可以从系统中提取的热量越多，可以实现的处理量越多。由于电子系统可以在接近其最高温度限制的条件下运行，因此冷却系统的可靠性和坚固性是有帮助的。
产生强制气流的风扇是电子系统冷却的最常见形式。流路中的微粒/灰尘过滤器会随着时间的推移而堵塞，因此需要定期进行维护/更换。这是非常不可预测的，所以电子系统可以从监控冷却过程中受益。
IC可以嵌入温度传感器，可以用来监控安全操作限制。但是这有局限性。例如，并非所有组件都具有嵌入式温度传感器。此外，某些部件的热响应时间比其他部件快，因此可能成为热管理角度的“薄弱环节”。此外，可能无法判断温度上升是由于功耗增加还是冷却下降造成的。
发明内容
本公开描述了使用本文所述的流量传感器系统来实时监测冷却过程的技术，其可以检测故障或功效的降低，这可以促使采取纠正措施。在某些系统中，“节流”或降低处理能力(降低功耗)往往更为可取，以保持系统功能的最低水平。
在一些方面中，本公开涉及空气或其他气体或液体或其他流体流动或温度测量装置，所述装置包括：基板；组合的温度传感器/加热器第一节点，其至少一部分与所述基板的上表面成一体并突出于所述基板的上表面之上；和组合的温度传感器/加热器第二节点，其至少一部分形成并突出于同一基板的上表面的上方，并且其中所述第一和第二节点与所述基板布置并整合在一起，以允许流经所述第一节点的流体也流经所述第二节点。
在一些方面中，本公开涉及一种测量空气或其他气体或液体或其他流体流动或温度的方法，该方法包括：提供基板；组合的温度传感器/加热器第一节点，其至少一部分与所述基板的上表面成一体并突出于所述基板的上表面之上；和组合的温度传感器/加热器第二节点，其至少一部分形成并突出于同一基板的上表面的上方，并且其中所述第一和第二节点与所述基板布置并整合在一起，以允许流经所述第一节点的流体也流经所述第二节点。该方法包括：加热所述第一节点，确定所述第二节点的第一触点和第二触点之间的电阻；和使用确定的电阻确定流量或温度。
本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。它并不打算提供对本发明的排他或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。
附图说明
图1A和1B描绘了可以实现本公开的各种技术的仪器气流冷却传感器的示例。
图2是柔性电缆上的气流传感器的示例的透视图。
图3是形成流管的柔性电缆上的气流传感器的示例的透视图。
图4是引线封装中的气流传感器的示例的透视图。
图5是引线封装中的气流传感器的另一示例的透视图。
图6是描绘利用微热传递原理的气流传感器的示例的概念图。
图7是详细描述图6的气流传感器的示例的概念图。
图8是描绘气流传感器的示例的概念图。
图9是描绘气流传感器的示例的概念图。
图10是描绘气流传感器的示例的概念图。
图11是包括具有横向热敏电阻的加热器的组合加热器/传感器节点的示例的横截面图。
图12是图11所示的微型加热器电极的一个例子的平面图。
图13是图11所示的微型加热器电极的另一例子的平面图。
图14是包括具有垂直热敏电阻的加热器的组合加热器/传感器节点的示例的横截面图。
图15是图14所示的带有垂直热敏电阻的加热器的一个例子的平面图。
图16是形成在基板上以允许插入式边缘连接的一对传感器/加热器节点的示例的透视图。
图17是使用本公开的组合的加热器/温度传感器技术实现的示例流量传感器桥的透视图。
图18是使用流量传感器桥的电路的示例的示意图。
图19是与湿度传感器组合的流量传感器的例子的平面图。
图20是示出可以实现本公开的各种技术的方法的示例的流程图。
在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。举例来说，附图通常以举例的方式而非限制性地说明本文件中所讨论的各种实施例。
具体实施方式
气流量是在给定时间内流经约束区域的空气量的量度，并且可以以升/秒(L/s)，立方米每秒(m3/s)或千克每秒(kg/s)测定。冷却风扇制造商通常会引用气流容量与流动阻力或系统外壳上的压降之间的关系。
在一些系统中，可能更希望“节流”或降低处理能力，例如降低功耗，以保持系统功能的某个最低水平。本公开描述了用于使用气流冷却传感器系统实时监测冷却过程的技术，所述气流冷却传感器系统可以检测故障或功效降低，这可以促使采取纠正措施并且可以允许系统保持功能级别。
图1A和1B描绘了可以实现本公开的各种技术的仪器气流冷却传感器的示例。图1A和1B的仪器气流冷却传感器100可以包括可形成在基板上的可编程气流传感器102和流动耦合器104。尽管在本公开内容中被称为集成电路(IC)基板，但基板可以包括，例如，印刷电路板(PCB)或塑料。
图1A是传感器102和耦合器104的横截面图，图1B是传感器102和耦合器104的端视图。为了简明起见，将一起描述图1A和1B。
可编程气流传感器IC 102可以包括基于微热传递原理的开放式腔体气流传感器IC，并且可以是软件或其他可编程的，以便适应各种应用中的不同流动条件。传感器IC 102可以与将气流106耦合到传感器104的管道、锥体、漏斗、耦合器或其他流动引导件一起操作。耦合器104的尺寸可以限定流量可以通过其校准的区域。耦合器104可以以各种形式实现。
在一些示例性实施方式中，联接器104可以包括可附接和/或可拆卸的安装件，例如安装在传感器IC 102上并将其连接到传感器IC 102上。联接器可以通过卡扣配合机构、夹紧机构等。该联接器可以在制造时，由使用者或两者可连接和/或可拆卸。附加地或替代地，气流传感器可以被安装或附接到塑料或其它流动耦合器的内部，诸如用金属或其它导电迹线连接到位于第一位置内的气流传感器内的传感器/加热器节点的端子耦合器。可以提供不同形状和/或尺寸的耦合器(例如，在套件中或单独3D打印)，以便将给定系统的一个或多个流动特性“阻抗匹配”到传感器IC 102。以这种方式，使用选择的不同联接器104中的一个的一个气流传感器平台能够满足多种不同应用的要求。匹配耦合器104的一个或多个特性以匹配传感器IC 102可以允许准确的绝对气流量度，例如，升/秒。
应该注意的是，虽然传感器被描述为“气流传感器”，但是本公开的传感器技术不限于气流。而是，传感器102可以用于空气或其他气体或液体或其他流体流动或作为温度测量装置。
如下面详细描述的那样，传感器102可以包括两个类似或相同的组合温度传感器/加热器节点122、124，例如可以与气流106的轴线一致地定位。每个节点122、124可以作为加热器或温度传感器独立操作。
图2是柔性电缆上的气流传感器的示例的透视图。如图2所示，气流传感器IC 102或管芯可以安装在柔性PCB 108(或“柔性”或“柔性电路”)上以允许气流106中的良好(例如，无阻碍)或最佳定位。在一个例子中，传感器102的壳体110限定用于流量测量的约束区域，其可以帮助提供准确的绝对流量测量。柔性电路108可以耦合到传感器102的集成电路基板(例如，在图7中以130示出)，以相对于经过传感器的两个节点的气流定位集成电路基板(在图7中以节点122、124示出)。传感器102可以在终端系统中被校准以允许高精确度的绝对流量输出(L/s)或者可以用于相对感测模式。
图3是形成流管的柔性缆线上的气流传感器102的示例的透视图。如图2所示，气流传感器IC 102或管芯可以安装在柔性PCB 108(或“柔性”)上。柔性件可以被包裹以形成管112，使得管112的尺寸限定绝对流量测量的约束或者使得节点122、124可以与气流106的轴线对齐。此外，传感器102和柔性组件108可以被校准以提供高精确度的绝对流量测量。柔性组件和传感器结构本身可以放置在流量耦合器内，例如漏斗状的流量集中器或流量分散器。
图4是引线封装114中的气流传感器102的示例的透视图。如图4所示，引线116可以是直的并且可以用于调节传感器102的高度，以便优化气流106中的定位。
图5是引线封装102中或上的气流传感器102的另一个实例的透视图。如图5所示，引线118可以包括至少一个弯曲部120并且可用于调整传感器102的流动对齐以优化气流106中的定位。图3-5中的传感器可以在最终系统中被校准以给出绝对流量输出(L/s)或者可以用于相对感测模式。
图6是描绘利用微热传递原理的气流传感器102的示例的概念图。传感器102可包括或由两个类似的两用组合式温度传感器/加热器节点122、124(例如热敏电阻器)组成，例如可定位成与要测量的气流106的定向轴线一致。这两个节点中的每一个都可以独立地作为加热器或温度传感器工作，并且每个这样的节点可以同时作为加热器和温度传感器工作。
在图6中，从左向右流动的空气在通过上游节点122(其可以被配置为加热器)上时被加热，并且这些能量中的一些然后经由气流被传送到下游节点124(其可以被配置为温度感应器)。经由气流106的这种热传递引起温度传感器节点124处的温度升高，该温度传感器节点与气流速率成比例，并且因此可以将其转换为气流的指示。在一个示例中，节点122和124中的每一个可以同时作为加热器和温度传感器运行，并且反馈回路可以用于将每个温度传感器维持在目标温度值，并且可以监测每个的功耗，两个节点之间的功耗差异与气流成正比。
因为节点是双重用途的，所以它们可以被重新配置，例如用于感测相反方向的气流，例如通过分别切换它们各自的作用，例如分别从加热器到温度传感器和从温度传感器到加热器。双向气流感测能力在许多应用中可能是重要的，例如与人或动物受试者呼吸相关的双向气流的呼吸感测。
图7是详细描绘图6的气流传感器102的示例的概念图。如图7所示，每个节点122、124可以包括热敏电阻部分126和加热器部分128，以提供组合的加热器/温度传感器功能。在一些示例中，节点122、124可以提供完全对称的独立加热器/热敏电阻操作。
节点122、124中的每一个的至少一部分可以与集成电路基板130的上表面集成并且突出在集成电路基板130的上表面上方。节点122、124可以与同一集成电路基板130配置并集成，以允许经过第一节点122的气流也通过第二节点124，例如通过定位成与气流106的轴线一致。。
为了改善或优化性能，可能需要加热器/传感器节点与集成电路基板130热隔离，同时热耦合到气流106。这可以通过在绝热屏障132(例如聚酰亚胺)上沉积或以其他方式形成或定位节点122、124来实现，以便提供与基板130的这种热隔离。绝热屏障可以具有比基板130低的热导率。可以使用多种方法中的一种或多种来增加或最大化加热器/传感器节点122、124与待使用微热转换原理感测的气流之间的热耦合。
例如，可以将热绝缘材料132沉积为可以提供将加热器/传感器节点122、124升高到气流106中的平台的厚膜堆。另外，如图8和9所示，高度分布和/或平台的边缘轮廓可以被设计成优化加热器/传感器节点122、124上方的气流。斜度可以基于一个或多个用户输入参数或因素来选择，诸如要感测的气流的预期量值或一个或多个其他特征。
在一个示例中，热敏电阻材料(其也可以兼作散热器)可以沉积或以其他方式形成为厚膜，例如以帮助每个传感器/加热器节点进一步突出到气流中，从而增强传感器/加热器节点和气流之间的热耦合。可以可选地使用额外的热敏电阻器或其它表面材料(例如，氮化硅或具有良好导热性的其他材料)，诸如图10所示，例如可以帮助散热或钝化传感器加热器节点。
在一个示例中，加热器/传感器节点表面特性可以被修改(例如，纹理化或粗糙化)以增加或最大化传感器/加热器节点和气流之间的热耦合，参见例如图10。
可以在加热器/传感器节点之间设置沟槽，例如通过有效地为每个单独的加热器/传感器节点提供其自己的聚酰亚胺堆而在加热器/传感器节点之间提供气隙热绝缘(例如，如果沟槽从墩的表面一直延伸到基板，或者沟槽可以部分延伸到基板)。类似地，可为两个加热器/传感器节点提供共同的基座堆，在该基座堆上可以为各个加热器/传感器节点提供各个堆，例如以在各个加热器/传感器节点与它们各自之间提供气隙热绝缘个别土墩。这可以是有用的，例如当存在堆积沉积处理高度限制时，使得可以使用连续堆积沉积处理步骤。加热器/传感器节点材料可以形成为包括在丘的一侧或多侧以及在丘的顶部上的一部分。与基板的气隙热绝缘还可以包括在基板的丘下或丘的下侧部分形成沟槽。
图8是描绘气流传感器的示例的概念图。如图8所示，例如，热绝缘材料132的高度可以沉积到各种高度134A-134C，以改善或优化热耦合。
图9是描绘气流传感器的示例的概念图。如图9所示，传感器102的厚膜平台132可以包括至少一个前缘或后缘136，其可以被调节成各种型材138A-138C，例如以提供流量坡道，流量坡道可以改善气流和/或热耦合。一个或多个流量坡道可位于至少一个节点1221、124的上游或下游，以提供集成电路基板130的上表面140与节点122、124中的至少一个的上表面142、144之间的过渡。
图10是描绘气流传感器的示例的概念图。如图10所示，在一些示例构造中，热敏电阻材料(例如，图7的材料126，其也可兼作散热器)可沉积为厚膜146，从而导致一个或两个节点122、124(图10中所示的节点122)进一步突出到气流106中，从而增强热耦合。
另外，在一些示例中，一个或两个节点122、124(图10中所示的节点122)的表面148可以包括表面处理以增强热耦合。例如，如图10所示，可以处理表面148以包括多个峰部150和谷部152，以增加与气流106或附加表面材料(例如厚膜146)接触的表面积的量。以这种方式，可以修改加热器/传感器节点表面特性以增加或最大化热耦合。
如下面详细描述的，本公开的组合的加热器/传感器节点可以例如实现为具有横向热敏电阻的加热器或者具有垂直热敏电阻的加热器。
图11是包括具有横向热敏电阻的加热器的组合加热器/传感器节点的示例的横截面图。节点122、124中的每一个都可以是组合的温度传感器/加热器节点，其至少一部分与集成电路基板130的上表面集成并且突出于集成电路基板130的上表面之上。节点122、124可以与同一集成电路基板130配置并集成以允许经过第一节点(例如节点122)的气流也通过第二节点(例如节点124)。
如图11所示，节点122可包括基板130和位于基板130附近的低导热性平台132(例如聚酰亚胺)。节点122可进一步包括电阻加热元件154，例如微型加热器，其可以例如通过绝热屏障(例如，厚膜平台132)的至少一部分与基板130热隔离或隔离。节点122可以包括热敏电阻材料156，例如热敏电阻厚膜156，与加热元件154电接触。至少一部分热敏电阻材料156可以沉积在加热元件154的上方或上方朝向流动区域，例如如图12和13所示，以提供随温度变化的电阻，例如，一个温度传感器，并且可以在加热器模式下兼作散热器。在一些示例中，节点122可以包括形成在平台中的井或桶158，以帮助热敏电阻156的粘附。
如下面关于图XX所描述的，系统XX可以包括温度测量电路XX，其可以包括电耦合到至少一个热敏电阻连接器(例如连接器172)的第一输入，并且包括第二输入，该第二输入电耦合到加热元件154的第一端子H1或第二端子H2中的至少一个。
图12是图11所示的加热元件154的微型加热器电极160的示例的平面图。节点122的微型加热器电极160可以包括电连接到图11的基板130上或其中的电路的第一端子H1和第二端子H2。如图12所示，例如，微型加热器电极160可以以蛇形图案，折返图案或一些其他高电阻形态来布置。例如，图11的节点122、124也可以包括两个热敏电阻连接器162、164。
热敏电阻连接器162、164分别包括端子R1、R2。连接器R1、R2中的每一个可以包括接触热敏电阻材料(例如，图11的厚膜156)的第一区域和电连接到基板上或基板中的电路(例如图11的基板130)的第二区域。在如图11所示的一些示例构造中，热敏电阻连接器162、164可以是交叉的。在感测模式中，热敏电阻材料156的电阻可以在节点R1与H1、H2和R2中的一个以及H1、H2中的一个之间测量。
用于H1和H2之间走线的材料可能与用于热敏电阻触点R1、R2的材料不同。例如，可以选择用于H1和H2之间的迹线的材料以提供高电阻率，使得H1和H2之间通过的电流有效地转换成热量。用于与热敏电阻触点R1和R2相关的迹线的材料可以被选择以提供与用于温度感测的热敏电阻材料的良好电连接。例如，可以选择与热敏电阻触点R1和R2相关联的材料以避免在与热敏电阻材料的界面处的金属-半导体结型二极管(例如肖特基二极管)效应。节点124可以与节点122类似地构造和布置，并且为了简明起见，将不会详细描述。
图13是图11所示的微型加热器元件的另一个实例的平面图。如图13所示，微型加热器电极166可以包括电连接到图11的基板130上或其中的电路的第一和第二端子H1、H2。微型加热器电极166可以以蛇形图案、折返图案或其他图案布置。热敏电阻连接器168、170包括端子R1、R2。与图12所示的配置相比，热敏电阻连接器168、170不是交叉的，而是围绕厚膜156的周边的至少一部分延伸。节点124可以类似于节点122并且为了简洁的目的而构造和布置，并且为了简明的目的将不会被详细描述。
这主要是由最靠近电极的热敏电阻材料支配的横向电阻，并因此最远离邻近使用微热传递原理感测的气流的加热器/传感器节点的顶表面。这不太敏感，因此不是最佳配置。本发明人已经认识到，理想地，希望热传递具有最大冲击力的表面材料成为限定用于更高灵敏度温度感测的热敏电阻器阻力的主要区域。垂直热敏电阻实施解决了横向热敏电阻结构的这一限制。图14的垂直热敏电阻器实施中示出了这样的配置。
在操作中，源可以在端子H1和H2之间产生电压或电流以加热加热元件154的电极160(或166)。在感测模式中，为了检测温度，热敏电阻材料156的电阻可以在节点R1与H1、H2之一之间以及节点R2与H1、H2之一之间测量。例如，系统控制器可以控制例如使用电流源的已知电流施加在节点R1与H1、H2中的一个之间以及节点R2与H1、H2中的一个之间，并且测量电路可以测量热敏电阻触点和加热元件触点。在零流量，例如零空气流量下，对于每个节点122、124，电阻可以是相同的。在流动条件下，热量可以从上游节点传递到下游节点。在上游节点上，电流可以增加以保持其热敏电阻材料上的电阻，并且在下游节点上，电流可以减小以维持其热敏电阻材料上的电阻。为了功率效率，例如，控制器可以以脉冲模式控制该操作。
在一些示例实现中，可以使用飞行时间来确定流量。例如，系统控制器可以例如使用电流源来将已知电流控制为施加到上游节点，例如通过使短暂突发的电流流过节点的加热器部分来为环境产生热脉冲。测量电路可以随时监测和测量下游节点的电阻。在一些示例实现中，下游节点的电阻的峰值或最大变化可以被认为是当热量的峰值从第一节点传递到第二节点时。这种技术可以否定对环境条件的需求，因为它是被监测的从发射到吸收的最大热量的时间。操作可以颠倒以确定相反方向的流量。
图14是包括具有垂直热敏电阻的加热器的组合加热器/传感器节点的示例的横截面图。节点122、124中的每一个都可以是组合的温度传感器/加热器节点，其至少一部分与集成电路基板130的上表面集成并且突出于集成电路基板130的上表面之上。节点122、124可以与相同的集成电路基板130配置并一体化以允许经过第一节点(例如节点122)的气流也通过第二节点(例如节点124)。
如图14所示，节点122可以包括集成电路基板130和位于基板130附近的低导热性平台132，例如聚酰亚胺。节点122还可以包括电阻加热元件154，例如微型加热器，该加热器可以通过绝热屏障的至少一部分(例如，厚膜平台132)与基板130热隔离或隔离。节点122可以包括热敏电阻材料156，例如热敏电阻厚膜156，其至少一部分可以沉积在微型加热器154的上方或上方朝向流动区域，例如如图15所示，以提供随温度变化的电阻，例如温度传感器，并且在加热器模式下作为散热器加倍。在一些示例中，节点122可以包括形成在平台中的阱或桶158，其可以帮助热敏电阻156的粘附。
另外，节点122可以包括沉积在热敏电阻材料156上的热敏电阻连接器或例如金属的导电电极172。在感测模式中，热敏电阻材料156可以在顶部电极172和图15的加热元件触点H1、H2中选定的一个或两个之间测量。热敏电阻连接器172可以通过第二绝热屏障174与加热元件154分开，第二绝热屏障174具有比基板130低的热导率。节点124可以与节点122相似地构造和布置，并且为了简明起见，将不会详细描述。
这种结构可以形成垂直结构，其中热敏电阻的顶部表面(其可以受热传递影响最大)可以是总电阻中的主要部分。另外，顶部金属电极172可以密封热敏电阻材料156以免与环境直接接触，这可以帮助减少或消除由于湿度或表面污染导致的电阻变化或传感器退化。
图15是图14所示的具有垂直热敏电阻的加热器的一个实例的平面图。图15的微型加热器电极160与图13的电极160类似并且可以包括电连接到图11的基板130上或其中的电路的第一和第二端子H1、H2。如图15所示，例如，微型加热器电极160可以布置成蛇形或换向图案。
图16是形成在基板上以允许插入边缘连接的一对传感器/加热器节点122、124的示例的透视图。例如，节点122、124可以形成在塑料基板或其他基板176(例如PCB)上，导电迹线178A-178H延伸到基板176的边缘180以允许插入边缘连接或与其接合。基板176可以位于例如图1的耦合器104的流动耦合器内，或者可以被成形为形成流耦合器，例如管、漏斗、管道等。
本公开的组合的加热器/温度传感器技术可以用于实现流量传感器惠斯登电桥，如图17所示。
图17是使用本公开的组合的加热器/温度传感器技术实现的示例流量传感器桥的透视图。图17的流量传感器桥200可以包括绝缘层202，例如聚酰亚胺，诸如可以提供加热器/传感器节点桥电阻器与基板204之间的热绝缘。
图17的流量传感器桥200可以包括四个组合的温度传感器/加热器节点205A-205D，每个位于集成电路基板204的上表面上方并且突出于集成电路基板204的上表面之上。节点205A-205D可以同时作为加热器和电阻温度传感器。四个传感器/加热器节点205A-205D可以布置成形成惠斯登电桥的电阻器。
可以提供挡板，例如以便抑制结构周围的气流冷却背面加热器/传感器节点桥电阻器或者促进冷却方面的差异，其中前侧加热器/传感器节点桥电阻器接收比背侧加热器/传感器节点桥电阻器更多的冷却。
桥200可以包括凸起的、成形的聚酰亚胺层206，在其上将两个桥式电阻器R1、R4放置在空气流动路径208中以用于给定的气流方向。在一些示例性构造中，凸起/成形聚酰亚胺层206(或其他绝热层)的尺寸和形状可以被设定成将加热器/传感器节点桥式电阻器中的两个放置在空气流动路径中用于给定方向，诸如通过将它们定位在聚酰亚胺层的丘或平台的上游斜坡上，并且任选地彼此分离或者被横向翅片约束。
例如，节点205A的至少一部分可以形成在斜面207A上，节点205C的至少一部分可以形成在斜面207C上。节点205B-205D可以形成在类似的斜坡(未标记)上。用于节点205A、205C的斜面207A、207C可以面向气流208的上游方向，并且节点205B、205D的至少一部分可以形成在面向流208的下游方向的坡道(未示出)上或者在第二节点和第三节点之间的障碍物209和流208的方向上。
桥式电阻器R2、R3在相反侧(未示出)。传感器200可以包括导电互连210，例如金互连，以电连接例如R1-R4的电阻和例如如图18所示的其他电路。
图18是使用流量传感器桥的电路的示例的示意图。该电路可以包括放大器212，例如电压感测放大器，其具有例如非反相输入的第一输入214和例如反相输入的第二输入216以及例如图16的传感器200的四个电阻R1-R4。电阻器R1、R2可以被布置为第一分压器，并且放大器212的第一输入端214(例如非反相输入端)可以连接到R1、R2之间的互连或节点218，其中R1可以看到气流的正面，如图17所示。电阻器R3、R4可以布置为第二分压器并且放大器的第二输入端216例如反相输入端可以连接到R3、R4之间的互连或节点220，其中R4可以看到气流的正面，如图17所示。电路222可以包括具有输出226(例如电压VHEAT)的数模转换器224，其驱动桥200的电阻器R1-R4。
流桥传感器可以被配置成使得流桥传感器中的两个电阻器(例如，图17的桥200的电阻器R1和R4)可以在给定时间处于气流路径中。气流208的冷却效果可以改变温度相关的暴露电阻器(例如，面向气流的电阻器)的电阻，并且电桥200中的电压可能变得不平衡。该电压差可以作为气流的量度被馈送到放大器212中。电压差的符号可以提供关于气流方向的信息。
电源或其他参考电压电路224可以被配置为向(1)节点205A和节点205B的串联组合和(2)节点205C和节点205D的串联组合的并联组合提供电压VHEAT。如图所示，参考电压电路224的示例可以包括数模转换器。驱动电桥200上的电阻器的DAC 224可以将不同的电压VHEAT驱动至并联组合。使用在不同电压下获得的测量值，可以导出绝对环境温度。这个导出的温度可以用来补偿任何温度对气流测量的影响。
在一些实施方式中，可以使用例如气流传感器开发环境(ASDE)的软件设计套件，其可以用来使最终用户能够从形状和尺寸(或两者)变化的预选结构中选择耦合器，例如可以通过选择适当的耦合器来适应宽范围的空气流量，例如可以基于一个或多个用户提供的输入参数(例如预期的流量范围、湍流、来自基板的高度、尺寸限制、流量集中/漏斗等)。ASDE还可以生成气流传感器IC的传感器配置表(例如，单独或与选定的耦合器结合)，以建立或优化整个系统性能的一个或多个或所有方面，例如流量、操作温度和相对湿度(RH)范围、采样率、功耗等。ASDE还可生成驱动程序源代码，可将其作为库组件加载，以便于软件集成。例如，ASDE还可以允许最终用户为独特的应用/外壳设计定制耦合器。这些软件设计技术可以通过选择合适的耦合器，使一个IC支持许多不同的流量传感要求。
由于一个IC可以支持许多不同的流量传感要求，例如通过选择合适的耦合器，这具有潜在的商业利益。可以从设备制造商处购买耦合器，例如ADI或CAD图形，并且可以在诸如analog.com的网站上提供3D可打印的标准零件下载。
热传递的原理可以用于气流感测，但是本公开的各种设计的某些特征可以帮助提供某些潜在的优点。例如，如上所述，使用低导热率材料(例如聚酰亚胺)的固体膜来提供与基板的隔离。此外，坚固的基板可以为微机电系统(MEMS)隔离的工作台方法提供更具机械强度的替代方案，并且可以对气流中的颗粒污染更不敏感。
作为另一个例子，如上所述组合加热器和热敏电阻(温度传感器)节点。这可以提供完全对称的设计。热量和感测操作可以电子交换，这对于某些应用可能是有利的，例如允许测量双向气流。其他方法可以使用独立的专用加热器和传感器元件。在这样的布置中，加热器节点位于中间，其中一个温度传感器位于气流的上游而另一个位于下游。使用组合的加热器/传感器节点仅需要两个位置(例如，用于双向流量感测)，从而节省了面积，例如管芯面积。
在成本和尺寸敏感的应用中，可以使用单个加热器/传感器节点，例如提供相对的气流量度。
作为另一个例子，如上所述，热敏电阻材料可以作为厚膜沉积，使其突出到气流中。结果，可以增加表面积并且可以增强与气流的热接触。
对于任意两个相同的加热器/传感器节点，热时间常数可以很好地匹配，并且在零流量条件下应该是相同的。然而，在非零流量条件下，节点之间会有热量传递，这会改变温度曲线与时间的关系。通过使用采样数据方法观察相同结构的温度时间曲线，可以提取流速。这种采样数据方法可以提供高效的架构，可以根据需要非常快速地测量流量。
作为另一个例子，上述垂直热敏电阻实例结构的顶部电极可以是有利的，因为顶部电极将热敏电阻材料与气流完全密封。特别是，顶部电极可以为湿气侵入和空气污染物提供屏障。
上述传感器可以在几种操作模式下配置。例如，传感器可以作为连续时间模拟输出传感器来操作。两个传感器节点可以独立控制，例如通过闭环反馈电路，例如可以将每个节点维持在预定温度。在气流的存在下，一个节点将被冷却，另一个节点将获得热量增益。闭环加热器/传感器驱动器可以适应这些条件，例如在每个节点保持恒定的工作温度。比较每个反馈回路的控制变量可以给出气流的度量。在这样的实施中，加热器可以不断打开并消耗电力。
本公开的传感器也可以作为脉冲加热器来操作。更高能效的架构可以为加热器供电并监测时间温度曲线以计算气流速率。
本公开的传感器也可以以混合模式操作。例如，对一个节点(例如，配置为加热器的加热器/传感器节点)进行脉冲供电并持续不断地监测第二节点(例如，配置为温度传感器的加热器/传感器节点)上的温度。
当作为加热器使用时，加热器可以在多种模式下运行。在恒温模式下，加热器可以被强制到已知的温度，并通过闭环控制电路保持在该温度。在恒功率模式下，加热器可以以恒定功率驱动。例如，恒定功率可以来自固定电压源，其中电流被控制以保持恒定的功率(V*I)。或者，在恒功率模式下，可以从恒流源驱动加热器，并且可以控制电压以保持恒定功率(V*I)。加热器也可以在恒压或恒流模式下运行。
本公开的传感器还可以提供传感器融合技术。也就是说，本公开的气流传感器可以包含一个或多个额外的传感器元件(例如，温度传感器或非温度传感器)，或者伴随着一个或多个额外的传感器元件(例如温度传感器或非温度传感器)以减轻诸如温度或温度之外的环境变化。例如，可以结合湿度传感器。气流导致的热量传递可能取决于空气的湿度或湿度。为了针对不同的环境条件校正气流量度，可以将相对湿度传感器插入流量传感器旁边，如图19所示。
由环境温度变化引起的影响的系统补偿可以通过并入或包括用于测量绝对环境温度的传感器来实现，并且可以使用关于来自环境温度传感器的环境温度的信息来相应地对气流测量进行校正。
图19是与湿度传感器组合的流量传感器的例子的平面图。流量传感器A 230和流量传感器B 232可以类似于上面关于图15描绘和描述的流量传感器。流量传感器A、B可以包括以蛇形图案布置的电极。
另外，组合可以包括一个或多个湿度传感器，例如湿度传感器1 234和湿度传感器2 236。一个或多个湿度传感器可位于与流量传感器230、232相同的集成电路基板上，例如节点122、124。在图18所示的示例中，湿度传感器234、236可包括叉指电极。例如，湿度传感器1可以包括叉指式电极238、240。
在一些示例构造中，湿度传感器可以包括具有设置在指状物之间的材料的交叉指状金属指状物，例如指状物之间的聚酰亚胺。水分可以被可以改变材料的介电常数的材料例如聚酰亚胺吸收。这可以改变叉指之间的电容。电容数字转换器可以测量电容，系统控制器可以根据测量电容的变化来确定湿度。在一些示例性实施方式中，可以使用手指之间具有交叉指状金属指状物和材料(例如聚酰亚胺)但具有防潮膜的涂层的一个或多个参考结构以确保可以测量湿度的影响。
图20是示出可以实现本公开的各种技术的方法300的示例的流程图。在框302处，该方法可包括：提供基板，例如图6的基板130；组合的温度传感器/加热器第一节点，其至少一部分与所述基板的上表面成一体并突出于所述基板的上表面之上，例如图6的节点122；和组合的温度传感器/加热器第二节点，例如图6的基板124，其至少一部分形成并突出于同一基板的上表面的上方，并且其中所述第一和第二节点与所述基板布置并整合在一起，以允许流经所述第一节点的流体也流经所述第二节点。
在框304，该方法可包括加热所述第一节点，例如图6的节点122。当节点作为加热器工作时，加热器可以以多种模式工作。在恒温模式下，加热器可以被强制到已知的温度，并通过闭环控制电路保持在该温度。在恒功率模式下，加热器可以以恒定功率驱动。例如，恒定功率可以来自固定电压源，其中电流被控制以保持恒定的功率(V*I)。或者，在恒功率模式下，可以从恒流源驱动加热器，并且可以控制电压以保持恒定功率(V*I)。加热器也可以在恒压或恒流模式下运行。
在框306，该方法可包括确定所述第二节点的第一触点和第二触点之间的电阻。测量电路可以随时监测和测量下游节点的电阻。在一些示例实现中，下游节点的电阻的峰值或最大变化可以被认为是当热量的峰值从第一节点传递到第二节点时。
在框308，该方法可包括使用确定的电阻确定流量或温度。在一些示例中，可以使用飞行时间测量来确定流量。加热所述第一节点可以包括产生加热脉冲，然后系统控制器可以确定第二节点的第一触点和第二触点之间的电阻。通过确定例如第一节点与第二节点的第二接触之间的电阻的最大变化，控制器可以确定第一节点与第二节点之间的热脉冲的飞行时间。然后，可以使用飞行时间确定流量或温度。
任选地，方法300可包括确定空气或其他气体的湿度，包括确定湿度传感器的各部分之间的材料的电容变化。
尽管本文件已经使用了术语“气流”，但应该理解的是，本文描述的系统、装置和方法可以用于或应用于检测其他气态流体流动或甚至液态流体流动。
各种注释和方面
方面1包括空气或其他气体或液体或其他流体流动或温度测量装置的主旨(如装置、系统、电路、设备或机器)，所述装置包括：基板；组合的温度传感器/加热器第一节点，其至少一部分与所述基板的上表面成一体并突出于所述基板的上表面之上；和组合的温度传感器/加热器第二节点，其至少一部分形成并突出于同一基板的上表面的上方，并且其中所述第一和第二节点与所述基板布置并整合在一起，以允许流经所述第一节点的流体也流经所述第二节点。
在方面2，方面1的主旨可任选地包括：其中所述第一和第二节点中的至少一个包括：位于所述基板上的第一绝热屏障，所述第一绝热层具有比所述基板低的导热率；电阻加热元件，通过所述第一绝热屏障的至少一部分与所述基板分离，所述加热元件包括电连接到所述基板上或所述基板中的电路的第一端子和第二端子；热敏电阻材料，其至少一部分位于所述加热元件上方朝向流动区域，所述热敏电阻材料提供随温度变化的电阻；并且至少一个热敏电阻连接器，包括接触所述热敏电阻材料的第一区域和电连接到所述基板上或电路中的电路的第二区域。
在方面3，方面1的主旨可任选地包括：其中热敏电阻连接器通过导热系数低于所述基板的第二绝热屏障与所述加热元件分开。
在方面4，方面1-3中一个或多个的主旨可任选地包括：其中所述加热元件的至少一部分与所述热敏电阻材料电接触，并且还包括：温度传感器电路，包括电耦合到所述至少一个热敏电阻连接器的第一输入，并且包括电耦合到所述加热元件的第一或第二端子中的至少一个的第二输入。
在方面5，方面4的主旨可任选地包括：包括耦合到所述温度传感器电路的流量检测器电路，所述流量检测器电路包括使用来自所述第一节点和所述第二节点中的至少一个的感测的温度信息和提供给所述第一和第二节点中的至少一个的加热元件的功率的指示来检测流量指示的电路。
在方面5，方面2-5中一个或多个的主旨可任选地包括：其中至少一个热敏电阻连接器包括至少两个热敏电阻连接器，包括：第一热敏电阻连接器，包括接触所述热敏电阻材料的第一区域和电连接到所述基板上或电路中的电路的第二区域；和与所述第一热敏电阻连接器分开的第二热敏电阻连接器，第二热敏电阻连接器包括接触所述热敏电阻材料的第一区域和电连接到所述基板上或电路中的电路的第二区域。
在方面7，方面1-6中一个或多个的主旨可任选地包括：耦合到所述基板的导管、锥体、漏斗、耦合器、集流器、分流器或其它流动引导件，以引导经过所述第一节点并经过所述第二节点的流体流动。
在方面8，方面1-7中一个或多个的主旨可任选地包括：耦合到所述基板的柔性电路或引线封装，以将所述基板相对于经过所述第一节点和所述第二节点的流体流动定位。
在方面9，方面1-8中一个或多个的主旨可任选地包括：所述第一和第二节点中的至少一个的至少一个流量坡道、上游或下游，以提供所述基板的上表面与所述第一和第二节点中的至少一个之间的过渡。
在方面10，方面1-9中一个或多个的主旨可任选地包括：组合的温度传感器/加热器第三节点，其至少一部分位于所述基板的上表面上并且突出于所述基板的上表面之上；和组合的温度传感器/加热器第四节点，其至少一部分位于同一基板的上表面上并且突出于该基板的上表面之上；和其中所述第一节点、所述第二节点、所述第三节点和所述第四节点以惠斯登电桥配置排列。
在方面11，方面10的主旨可任选地包括：其中所述第一节点和所述第四节点的至少一部分位于面向流体流动的上游方向的一个或多个相应的斜坡上，并且所述第二节点和所述第三节点的至少一部分位于面向流体流动的下游方向的斜坡上，或所述第二节点和所述第三节点之间的阻挡层和流体流动的方向。
在方面12，方面10-11中一个或多个的主旨可任选地包括：电源或其他参考电压电路，被配置为向下列的并联组合提供电压：(1)所述第一节点和所述第二节点的串联组合；和(2)所述第三节点和所述第四节点的串联组合。
在方面13，方面12的主旨可任选地包括：电压感测放大器，具有耦合到所述第一节点和所述第二节点之间的互连的第一输入以及耦合到所述第三节点和所述第四节点之间的互连的第二输入。
在方面14，方面1-13中一个或多个的主旨可任选地包括：至少一个湿度传感器，位于与所述第一节点和所述第二节点相同的基板上。
在方面15，方面1-14中一个或多个的主旨可任选地包括：其中所述第一节点和所述第二节点中的至少一个以恒定温度模式、恒定功率模式、恒定电压模式或恒定电流模式中的至少一个操作。
方面16包括用于测量空气或其他气体或液体或其他流体流量或温度的主旨(诸如方法，用于执行动作的装置，包括指令的机器可读介质，所述指令在由机器执行时使机器执行动作，或者配置为执行)，所述主旨包括：提供基板；组合的温度传感器/加热器第一节点，其至少一部分与所述基板的上表面成一体并突出于所述基板的上表面之上；和组合的温度传感器/加热器第二节点，其至少一部分形成并突出于同一基板的上表面的上方，并且其中所述第一和第二节点与所述基板布置并整合在一起，以允许流经所述第一节点的流体也流经所述第二节点；所述主旨还包括加热所述第一节点；确定所述第二节点的第一触点和第二触点之间的电阻；和使用确定的电阻确定流量或温度。
在方面17，方面16的主旨可任选地包括：其中加热第一和第二节点中的一个包括：在所述第一节点的第一和第二触点之间产生恒定电压。
在方面18，方面16的主旨可任选地包括：其中加热第一和第二节点中的一个包括：在所述第一节点的第一和第二触点之间产生恒定电流。
在方面19，方面16-18中一个或多个的主旨可任选地包括：其中加热所述第一节点包括产生热脉冲，并且其中确定所述第二节点的第一触点和第二触点之间的电阻包括确定所述第二节点的第一接触和第二接触之间的电阻的最大变化，所述主旨包括：确定所述第一节点和所述第二节点之间的热脉冲的飞行时间，其中使用确定的电阻确定流量或温度包括使用确定的飞行时间来确定流量。
在方面20，方面16-19中一个或多个的主旨可任选地包括：确定空气或其他气体的湿度，包括确定湿度传感器的各部分之间的材料的电容变化。
这里描述的每个非限制性方面或示例可以独立存在，或者可以以各种排列或与一个或多个其他示例组合。
以上详细描述包括对形成详细描述的一部分的附图的参考。作为说明，附图示出了可以实践本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也被称为“方面”或“示例”。这些示例可以包括除了所示出或描述的那些之外的元件。然而，本发明人还考虑了其中仅提供了所示或所述的那些元件的示例。此外，本发明人还考虑了使用所示出或描述的那些元件(或其一个或多个方面)的任何组合或置换的示例，无论是关于特定示例(或其一个或多个方面)，或关于本文示出或描述的其他示例(或其一个或多个方面)。
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这里描述的方法示例可以至少部分地是机器或计算机实现的。一些示例可以包括用指令编码的计算机可读介质或机器可读介质，所述指令可操作用于配置电子设备以执行如以上示例中所述的方法。这种方法的实现可以包括代码，诸如微码、汇编语言代码、更高级别的语言代码等。这种代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令。该代码可以形成计算机程序产品的一部分。此外，在一个示例中，代码可以有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上，诸如在执行期间或其他时间。这些有形计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如压缩盘和数字视频盘)、磁带盒、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。本领域的普通技术人员在查看以上描述时可以使用其他实施例。提供摘要是为了让读者快速确定技术公开的性质。提交时的理解是，它不会被用来解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在上面的详细描述中，各种特征可以被组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图无理要求披露的功能对任何索赔都是必不可少的。相反，本发明的主旨可能在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求由此作为示例或实施例并入到具体实施方式中，每个权利要求自身作为单独的实施例，并且可以设想这些实施例可以以各种组合或置换相互组合。本发明的范围应该参考所附权利要求以及这些权利要求的等同物的全部范围来确定。

Claims (19)

1.一种流体的流量或温度测量装置，该装置包括：
基板；
组合的温度传感器/加热器第一节点，其至少一部分与所述基板的上表面成一体并突出于所述基板的上表面之上，所述第一节点具有加热流体的加热器；
组合的温度传感器/加热器第二节点，其至少一部分形成并突出于同一基板的上表面的上方，并且其中所述第一节点和所述第二节点与所述基板布置并整合在一起，以允许流经所述第一节点的流体也流经所述第二节点，其中所述第二节点的温度传感器具有第一触点和第二触点，所述第一触点和所述第二触点之间具有电阻，并且所述流量或者温度基于在第二节点的温度传感器的第一触点和第二触点之间所确定的电阻；和
至少一个流量坡道，所述至少一个流量坡道位于所述第一节点和所述第二节点中的至少一个的上游或下游，以提供所述基板的上表面与所述第一节点和所述第二节点中的至少一个之间的过渡。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一节点和所述第二节点中的至少一个包括：
位于所述基板上的第一绝热屏障，所述第一绝热屏障具有比所述基板低的导热率；
电阻加热元件，通过所述第一绝热屏障的至少一部分与所述基板分离，所述电阻加热元件包括电连接到所述基板上或所述基板中的电路的第一端子和第二端子；
热敏电阻材料，其至少一部分位于所述电阻加热元件上方朝向流动区域，所述热敏电阻材料提供随温度变化的电阻；和
至少一个热敏电阻连接器，包括接触所述热敏电阻材料的第一区域和电连接到所述基板上或基板中的电路的第二区域。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述热敏电阻连接器通过导热系数低于所述基板的第二绝热屏障与所述加热元件分开。
4.如权利要求2所述的装置，其中所述电阻加热元件的至少一部分与热敏电阻材料电接触，并且还包括：
温度传感器电路，包括电耦合到所述至少一个热敏电阻连接器的第一输入，并且包括电耦合到所述加热元件的第一或第二端子中的至少一个的第二输入。
5.如权利要求4所述的装置，包括耦合到所述温度传感器电路的流量检测器电路，所述流量检测器电路包括使用来自所述第一节点和所述第二节点中的至少一个的感测的温度信息和提供给所述第一节点和所述第二节点中的至少一个的电阻加热元件的功率的指示来检测流量指示的电路。
6.如权利要求2-5中任一项所述的装置，其中所述至少一个热敏电阻连接器包括至少两个热敏电阻连接器，包括：
第一热敏电阻连接器，包括接触所述热敏电阻材料的第一区域和电连接到所述基板上或基板中的电路的第二区域；和
与所述第一热敏电阻连接器分开的第二热敏电阻连接器，所述第二热敏电阻连接器包括接触所述热敏电阻材料的第一区域和电连接到所述基板上或基板中的电路的第二区域。
7.如权利要求1-5中任一项所述的装置，还包括耦合到所述基板的导管、锥体、漏斗、耦合器、集流器、分流器或其它流动引导件，以引导经过所述第一节点并经过所述第二节点的流体流动。
8.如权利要求1-5中任一项所述的装置，还包括耦合到所述基板的柔性电路或引线封装，以将所述基板相对于经过所述第一节点和所述第二节点的流体流动定位。
9.如权利要求1-5中任一项所述的装置，还包括：
组合的温度传感器/加热器第三节点，其至少一部分位于所述基板的上表面上并且突出于所述基板的上表面之上；和
组合的温度传感器/加热器第四节点，其至少一部分位于同一基板的上表面上并且突出于该基板的上表面之上；和
其中所述第一节点、所述第二节点、所述第三节点和所述第四节点以惠斯登电桥配置排列。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述第一节点和所述第四节点的至少一部分位于面向流体流动的上游方向的一个或多个相应的斜坡上，并且所述第二节点和所述第三节点的至少一部分位于面向流体流动的下游方向的斜坡上，或所述第二节点和所述第三节点之间的阻挡层和流体流动的方向。
11.如权利要求9所述的装置，包括：
电源或其他参考电压电路，被配置为向下列的并联组合提供电压：(1)所述第一节点和所述第二节点的串联组合；和(2)所述第三节点和所述第四节点的串联组合。
12.如权利要求11所述的装置，包括：
电压感测放大器，具有耦合到所述第一节点和所述第二节点之间的互连的第一输入以及耦合到所述第三节点和所述第四节点之间的互连的第二输入。
13.如权利要求1-5中任一项所述的装置，包括：
至少一个湿度传感器，位于与所述第一节点和所述第二节点相同的基板上。
14.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述第一节点和所述第二节点中的至少一个以恒定温度模式、恒定功率模式、恒定电压模式或恒定电流模式中的至少一个操作。
15.一种测量流体的流量或温度的方法，所述方法包括：
提供：
基板；
组合的温度传感器/加热器第一节点，其至少一部分与所述基板的上表面成一体并突出于所述基板的上表面之上；和
组合的温度传感器/加热器第二节点，其至少一部分形成并突出于同一基板的上表面的上方，并且其中所述第一节点和所述第二节点与所述基板布置并整合在一起，以允许流经所述第一节点的流体也流经所述第二节点；
加热所述第一节点；
确定所述第二节点的温度传感器的第一触点和第二触点之间的电阻；和
使用确定的电阻确定流量或温度，
其中位于所述第一节点和所述第二节点中的至少一个的上游或下游的至少一个流量坡道提供所述基板的上表面与所述第一节点和所述第二节点中的至少一个之间的过渡。
16.如权利要求15所述的方法，其中加热第一节点和第二节点中的一个包括：在所述第一节点的第一触点和第二触点之间产生恒定电压。
17.如权利要求15所述的方法，其中加热第一节点和第二节点中的一个包括：在所述第一节点的第一触点和第二触点之间产生恒定电流。
18.如权利要求15-17中任一项所述的方法，其中加热所述第一节点包括产生热脉冲，并且其中确定所述第二节点的第一触点和第二触点之间的电阻包括确定所述第二节点的第一接触和第二接触之间的电阻的最大变化，所述方法包括：
确定所述第一节点和所述第二节点之间的热脉冲的飞行时间，其中
使用确定的电阻确定流量或温度包括使用确定的飞行时间来确定流量。
19.如权利要求15-17中任一项所述的方法，包括：
确定流体的湿度，包括确定湿度传感器的各部分之间的材料的电容变化。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10871452B2 (en) 2016-06-15 2020-12-22 Kidde Technologies, Inc. Systems and methods for chamberless smoke detection and indoor air quality monitoring
US10852233B2 (en) 2016-06-15 2020-12-01 Kidde Technologies, Inc. Systems and methods for chamberless smoke detection and indoor air quality monitoring
US10339778B1 (en) 2018-01-15 2019-07-02 Kidde Technologies, Inc. Chamberless air quality monitors with temperature sensing
CN113646612A (zh) * 2018-10-15 2021-11-12 Tsi有限公司 用于监视流动方向的设备、系统和方法以及用于制造流动方向传感器的方法
TWI700476B (zh) * 2019-05-15 2020-08-01 熱映光電股份有限公司 溫度量測裝置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5423212A (en) * 1993-06-18 1995-06-13 Ricoh Seiki Company, Ltd. Flow sensor
US5623097A (en) * 1994-11-24 1997-04-22 Ricoh Company, Ltd. Thermal-type flow sensor
JPH0989619A (ja) * 1995-07-19 1997-04-04 Ricoh Co Ltd 感熱式流量計
JP3802443B2 (ja) * 2002-05-02 2006-07-26 株式会社山武 流速センサ
DE102004033049B4 (de) * 2004-07-08 2016-05-04 Robert Bosch Gmbh Messeinrichtung für einen Durchflusssensor, insbesondere einen Luftmassensensor für Brennkraftmaschinen und Verfahren zum Messen von Luftströmen
JP4836864B2 (ja) * 2007-05-16 2011-12-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計
WO2009029236A1 (en) * 2007-08-24 2009-03-05 Siargo, Inc. Configuration and methods for manufacturing time-of-flight mems mass flow sensor
US7908096B2 (en) * 2007-09-28 2011-03-15 Siargo Ltd. Integrated micromachined thermal mass flow sensor and methods of making the same
US20120215127A1 (en) * 2009-10-14 2012-08-23 National University Corporation Nagoya University In vivo flow sensor
DE102013114486A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Innovative Sensor Technology Ist Ag Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen des Durchflusses eines Mediums

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