CN110274648A - 带有气体组分校正的气流传感器 - Google Patents

带有气体组分校正的气流传感器 Download PDF

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Abstract

本发明题为“带有气体组分校正的气流传感器”。本发明公开了一种用于感测流体的流速的传感器，该传感器包括：上游电阻元件，该上游电阻元件具有随温度变化的第一电阻；下游电阻元件，该下游电阻元件具有随温度变化的第二电阻；至少一个尾电阻器，该至少一个尾电阻器被配置成确定流体的热导率；至少一个压力传感器，该至少一个压力传感器被配置为确定流体在流动方向上的压差；和电路，该电路被配置为使用压差和热导率来确定流体的运动粘度，并补偿桥接电路的输出。在流体的流动方向上，下游电阻元件位于上游电阻元件的下游，并且上游电阻元件和下游电阻元件操作性地连接在桥接电路中。

Description

带有气体组分校正的气流传感器
背景技术
流体流量换能器广泛用于测量流体材料的流量。流量传感器用于感测流体流量，并且在一些情况下，提供可用于仪器和/或控制的流量信号。流量传感器用于多种应用，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，仅以这些为例。例如，气体流量换能器用于整个微电子工业。在该行业中，气体流量的测量和控制必须非常精确。微电子工业中使用的真空技术需要小而精确的气体流量。这些小流量允许流量计位于气体输送管内。其他行业需要大量气体消耗。在此类行业中，一小部分输送的气体可被引导通过旁路管。通常在该旁路管中测量气体流量，然后将测量的流量乘以总气体流量与在旁路管中流动的气体的比率。流体流量换能器还用于测量液体商品的流量。例如，化学公司使用流体流量换能器来测量化学反应中使用的液体反应物的流量。多种反应物的流量的精确测量对于维持反应的适当化学计量比而言至关重要。
发明内容
在一个实施方案中，用于感测流体的流速的传感器包括：上游电阻元件，该上游电阻元件具有随温度变化的第一电阻；下游电阻元件，该下游电阻元件具有随温度变化的第二电阻；至少一个尾电阻器，该至少一个尾电阻器被配置为确定流体的热导率；至少一个压力传感器，该至少一个压力传感器被配置为确定流体在流动方向上的压差；和电路，该电路被配置为使用压差和热导率来确定流体的运动粘度，并且补偿桥接电路的输出。在流体的流动方向上，下游电阻元件位于上游电阻元件的下游，并且上游电阻元件和下游电阻元件操作性地连接在桥接电路中。至少一个尾电阻器随温度稳定，并且至少一个尾电阻器电耦合到上游电阻元件或下游电阻元件中的至少一者。
在一个实施方案中，用于确定流体流量的方法包括：向流量传感器中的桥接电路供电；使流体经由流动通道通过桥接电路；测量尾电阻器处的电压变化；基于所测量的电压变化来确定流体的热导率；确定流动通道的入口和流动通道的出口之间的压差；以及使用热导率和压差确定流体的运动粘度。桥接电路包括上游电阻元件、下游电阻元件以及至少一个尾电阻器，该至少一个尾电阻器电耦合到上游电阻元件或下游电阻元件中的至少一者。流量传感器包括至少一个压力传感器，该至少一个压力传感器设置在流量传感器的流动通道中。
在一个实施方案中，用于感测通过流体通道的流体流速的流量传感器包括：加热元件，该加热元件被配置为与流过流体通道的流体基本上直接热耦合；上游电阻元件，该上游电阻元件具有随温度变化的第一电阻；下游电阻元件，该下游电阻元件具有随温度变化的第二电阻；至少一个尾电阻器，该至少一个尾电阻器被配置为指示流过流动通道的流体的热导率；和压力传感器，该压力传感器被配置为确定流过流动通道的流体在流动方向上的压差。在流动通道中，下游电阻元件位于上游电阻元件的下游。压差与热导率一起使用以确定流过流动通道的流体的运动粘度，并且上游电阻元件和下游电阻元件操作性地连接在桥接电路中。至少一个尾电阻器随温度稳定，并且至少一个尾电阻器电耦合到上游电阻元件、下游电阻元件或加热元件中的至少一者。
附图说明
为了更全面地理解本公开，现在参照以下结合附图和详细说明所作的简要说明，在附图中相似的附图标记代表相似的部件。
图1示出了示例性流量感测装置的示意性剖视图。
图2示出了示例性流量感测装置的框图。
图3示出了被配置为确定流体的热性质的流量传感器的示意性电路图。
图4示出了被配置为确定流体的热性质的传感器的示意性电路图。
图5是例示性流量传感器的顶视图。
具体实施方式
首先应当理解，尽管以下示出了一个或多个实施方案的示例性实施方式，但是可以使用任何数量的、无论是当前己知的还是尚不存在的技术来实现所公开的系统和方法。本公开决不应当限于下文所示的示例性实施方式、附图和技术，而是可以在所附权利要求书的范围及其等同物的全部范围内进行修改。
以下简短术语定义应适用于整个申请文件：
术语“包括”意指包括但不限于，并且应以在专利上下文中通常使用的方式加以解释；
短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等一般意指跟在该短语后的特定特征、结构或特性可包括在本发明的至少一个实施方案中，并且可包括在本发明的不止一个实施方案中(重要的是，此类短语不一定是指相同实施方案)；
如果说明书将某物描述为“示例性的”或“示例”，则应当理解为是指非排他性的示例；
术语“约”或“大约”等在与数字一起使用时，可意指具体数字，或另选地，如本领域技术人员所理解的接近该具体数字的范围；并且
如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“有可能地”、“通常”、“任选地”、“例如”、“经常”或“可能”(或其他此类词语)被包括或具有特性，则特定部件或特征不是必须被包括或具有该特性。此类部件或特征可任选地包括在一些实施方案中，或可排除在外。
本公开的实施方案包括用于确定通过流量传感器的流体的流速的方法和系统。为了提供改进的精度，可使用流体的一种或多种热性质来补偿流速。传统的基于热量的MEMS流量传感器可测量已知气体或已知气体混合物的质量流量。如果气体组分改变或者未知，则可能无法在没有附加信息的情况下确定气体的实际流量。然而，如果已知气体的热导率和扩散率，则即使气体特性未知，也可能校正质量流量值。
热扩散率可能难以测量，因为其取决于气体的热“质量”，并且气体密度与固体密度相比更低，因此相较于可用于测量气体密度的任何结构而言更小。虽然热扩散率难以测量，但通过确定除了热扩散率之外的气体特性，仍可使用气体的热特性。例如，普朗特数是热扩散率与动量扩散率之间的比率，并且对于许多气体而言，普朗特数通常介于0.63至0.8之间(氢气和一些惰性气体除外，其可介于0.16至0.7之间)。如果所关注气体(例如，流过传感器的流体内的气体)具有可比较的普朗特数，则测量运动粘度可用于确定或提供热扩散率的指示。运动粘度可比热扩散率更易于测量，因为运动粘度与流过具有层流的直管的气体的压降有关。
本公开的实施方案包括节省成本、体积小且低功率的热导率和运动粘度传感器，以允许校正传统的流体流量传感器，其中传感器可集成到传统的流体流量传感器中或者可与传统的流体流量传感器同时使用。
本公开的实施方案可包括向中央加热器流体流量传感器添加附加电路，以收集关于传感器周围气体的附加信息。当加热器电路由恒定直流(DC)电压供电并且可测量维持该电压所需的电流时，可确定加热器的功耗。由于流量感测元件被设计成使元件本身的热耗散最小化，因此该功耗与加热器周围气体的热导率很好地相关(其中热导率是衡量气体如何将热量从加热器耗散出去的量度)。此外，附加电路可包括一个或多个压力传感器，该一个或多个压力传感器被配置为确定传感器的入口和出口之间的压差。压差(或压降)可用于确定从入口流到出口的流体的运动粘度。通过热导率和运动粘度两者的指示或量度，可补偿流量传感器输出，以指示标准体积流速。
对于热导率，下图中的一个或多个温度稳定电阻器Rtail-1和Rtail-2可连接到流体流量感测管芯，以限定在感测电阻器处的温度上升速率。如果温度已知，则Rtail-2上的电压与加热器功率成正比，如上所述，只要使用已知的测试气体表征感测元件以允许传感器到传感器的变化，即可测量热导率。在确定了热导率、运动粘度和空气当量流量信号之后，就可基于感测元件的空气校准来确定气体的实际标准体积流速。此外，使用流体流量传感器的压力信息和流动特性可确定运动粘度。
图1是示例性流量感测装置100的示意性剖视图。例示性流量感测装置100包括流量感测装置主体102，该流量感测装置主体限定具有第一端106和第二端108的流动通道104。流体可流过流动通道104，从例如第一端106流到第二端108并经过流量传感器110A。流量传感器110可感测通过流量传感器110的流体的流量，并提供指示该流量的一个或多个输出信号。在一些情况下，流量传感器110可提供识别通过流量传感器110的流体的流速的一个或多个输出信号。
虽然并非必需，但流量传感器110可包括安装到衬底112的流量传感器管芯。衬底112可安装在流量感测装置主体102中。在一些情况下，用于流量传感器管芯的一些支持电路可位于衬底112上和/或可整体位于流量感测装置100的外部(例如，位于使用流量感测装置100的输出的装置中)。图1示出了流量感测装置的一个示例性配置。应当认识到，根据应用，此类流量传感器装置可以并且确实采用多种不同的配置。
在一些实施方案中，流量感测装置100可包括被配置为测量流动通道104的入口106处的压力的入口压力传感器120，以及被配置为测量流动通道104的出口108处的压力的出口压力传感器122。虽然示出在流动通道的入口和出口处，但压力传感器可另选地放置在相对于流量传感器的任何点处的上游和下游。可使用入口压力传感器120和出口压力传感器122之间的压差来确定流过流动通道104的流体的运动粘度，如本文详细描述的那样。在一些实施方案中，入口压力传感器120和出口压力传感器122之间的压差可通过流动通道104中位于流量传感器110附近的限制件124来生成。
图2示出了示例性温度补偿流体流量测量系统200的框图。流体流量测量系统200包括加热器驱动电路205和流体流量换能器210。流量换能器210具有加热器215，该加热器位于第一温度传感器220和第二温度传感器225之间。加热器215的电源由加热器驱动电路205提供。当将流量换能器210引入流体材料(诸如气体或液体材料)中时，加热器215可与流体材料进行热传导。在一些实施方案中，流体材料可基本上围绕加热器215。在一些实施方案中，流体材料可直接通过加热器215。当将流量换能器引入流体材料时，温度传感器220、225可与流体材料进行热传导。这样，温度传感器220、225可与加热器215对流连接。温度传感器220、225的测量结果可指示流体材料的流量。流量换能器210可在一个或多个输出销227、228上放置指示流体材料的流量的信号。
加热器驱动电路205包括温度补偿模块230、放大器235和反馈网络240。在一些实施方案中，放大器235可具有大于一的增益。在一些实施方案中，放大器的增益可小于或等于一。放大器235具有输出节点245，其连接到流量换能器210的加热器215。在一些实施方案中，反馈网络240对输出节点245上的信号进行采样，并可对信号执行信号处理操作，诸如可通过无源阻抗网络执行。在该示例中，处理的输出信号随后被输送到放大器235的负输入节点250。温度补偿模块(TCM)230可生成温度变化信号，并且随后可将该温度变化信号输送到放大器235的正输入节点255。温度变化信号可用于补偿由于流体材料的温度变化引起的干扰。在一些实施方案中，可预先确定温度变化信号的温度曲线。在一个示例性实施方案中，温度曲线可以是可编程的。在各种实施方案中，例如，温度曲线可以是可调的。
在一个实施方案中，传感器可用于确定流体(例如，液体、气体等)的流速。在一些实施方案中，流体的含量可能是未知的，因此对于确定未知流体的一个或多个特性或性质可能有所帮助。在一些实施方案中，未知流体可以是气体，诸如空气、氩气、氮气、甲烷、氧气等。为了准确地感测未知流体的流速并且/或者将流速校正到标准条件，传感器可被配置为基于所确定的流体的热性质来自校准传感器的读数。
图3示出了电路图300，该电路图包括可结合到传感器中的桥接电路310和加热器电路305。在一些实施方案中，电路300可被配置为在确定流体的流速的同时确定流体的热性质。桥接电路310可包括至少一个上游电阻元件Rup-1和至少一个下游电阻元件Rdwn-1。在一些实施方案中，电路300可包括第二上游电阻元件Rup-2和第二下游电阻元件Rdwn-2。桥接电路310的电阻元件的电阻值可以是平衡的。在一些实施方案中，桥接电路310还可包括第一尾电阻器Rtail-1，其中第一尾电阻器可电耦合到上游电阻元件和下游电阻元件。
加热器电路305可包括加热元件Rheater，其可物理地位于桥接电路310的上游电阻元件和下游电阻元件之间。加热器电路305也可包括电耦合到加热元件Rheater的第二尾电阻器Rtail-2。
桥接电路310的上游电阻元件和下游电阻元件可随温度变化。尾电阻器Rtail-1和Rtail-2可以是随温度稳定的。尾电阻器可被配置为确定通过电路300的表面的流体的一个或多个热性质。例如，尾电阻器可用于确定流体的热导率。电路300可用于确定流体的质量流速，并且通过确定流体的一个或多个热性质，可估计流体的特性，并可计算体积流速。另选地，在不需要识别流体的情况下，可使用查找表。
质量流速可由桥接件310使用以下方程中的一者或多者来确定：
其中k＝气体电导率，Cp＝比热，μ＝粘度，ρ＝密度，并且h流量＝质量流量的复合特性项。来自微桥接件的热传递具有质量流量相关性，但也具有一些附加气体性质相关性。在不流动的情况下，热传递取决于气体的热导率和微桥接结构的热导率。这些方程并非意在精确，而是为了获得整体相关性。
为了确定体积流速，可使用以下方程根据体积流量重新调整热传递：
对于真实质量流量输出或体积流量输出，桥接输出可通过热传递系数来控制。热传递系数可具有气体性质相关性以及几何相关性和流量相关性。在质量流量相关项和无流量项中，热传递性质中的主要气体性质可以是热导率。平均桥接温度施加功率之间的关系给出了关于桥接件的与气体性质的另一种关系。将“尾”电阻器放置在加热的桥接电路上允许测量总的桥接电流，从而测量功率。
例如，当向加热元件Rheater供电时，流体中的分子将根据流体流动的方向将热量从加热元件传递到上游电阻器和/或下游电阻器。此外，热量可通过流体从加热器耗散到传感器周围的空气中。可通过监测流体如何传递热量来确定流体的热性质。
可使用第二尾电阻器Rtail-2来确定流体传递多少热量的量度或热导率，其中提供给加热元件Rheater的电压(Vheater)和第二尾电阻器Rtail-2处的电压(Vtail-2)之间的差值指示流过加热元件Rheater的流体耗散的功率。如果电路在恒定电压下运行，则加热元件Rheater的电阻随温度迅速变化。此外，随着流体组分变化，从加热元件Rheater耗散的功率发生变化，并且可使用第二尾电阻器Rtail-2来确定流体的近似热导率。
除了热导率之外，可使用运动粘度来帮助补偿流量传感器输出。通常，由于流动限制引起的压差和流动行为之间的关系可使用压力作为二项多阶式来表征，其取决于接近层流条件的体积流量。在这些条件下，体积流量的线性相关性与气体粘度成正比，并且体积流量的平方相关性与气体密度ρ成正比，(参见伯努利方程ΔP＝1/2*ρ*速度2)，得到以下方程，其中A1和A2是由流动通道104的尺寸确定的分量(重新参见图1)。
由独立差压传感器(或者多于一个压力传感器120和122)确定的流动通道104上的测量的压降(或压差))可提供取决于粘度和密度的信号。随后，以下方程可使用压差ΔP壳体以及其他测量的流体流量特性来确定流过传感器的流体的运动粘度。通过测量系统上的压差(例如，压降ΔP)，可为体积流量V壳体建立二次方程，其中：
通过测试已知气体，标准体积流量和运动粘度之间的关系可通过以下方程表示，其中V气体表示气体的体积流量，V空气表示空气的体积流量(其可通过测试确定)，γ气体表示气体的运动粘度，γ空气表示空气的运动粘度，k空气表示空气的热导率，并且k气体表示气体的热导率(如上文确定)：
该关系可与以上方程组合以确定气体的运动粘度。由于微桥接件的输出指示空气的信号，因此在已知密度比和热导率比的情况下，可求解方程以得到运动粘度比。
该方程假设壳体(例如，流动通道104)的压差校准是已知的，以确定A2项和A1项是已知的，待测气体的热导率比(上文确定)是已知的，并且密度比(其与热导率相关联)是已知的。因此，在使用传感器测量流量之前，可在校准期间确定和存储A2项和A1项。该方程中用于确定运动粘度的信号包括差热传递流量信号(微桥接件流量输出)、热耗散信号(尾电阻器电压)以及流过流量传感器的流动所产生的压差。
在一些实施方案中，可使用空气或另一种已知流体来校准电路300。例如，电路300可用于被配置为检测天然气的传感器中。天然气主要包括甲烷，但还可能含有其他气体，这些气体可能影响流体的热性质并由此影响传感器读数。这些影响可通过也监测流体的热性质并相应地校正传感器读数来补偿。又如，电路300可用于被配置为检测医学领域中流体的传感器中。麻醉气体可主要包括具有微量气体的空气，这些微量气体可影响热性质并由此影响传感器读数。如本文所述，这些影响可通过也监测流体的热性质并校正传感器读数来补偿。
现在参见图4，示出了电路400的另一个实施方案，其中电路400包括桥接电路410和加热器电路405。在一些实施方案中，电路400可与流量传感器同时使用，其中电路400可被配置为确定流体的热性质，但可不被配置为确定流体的流速。电路400可与上述电路300类似地起作用，其中电路400可仅包括一个上游电阻元件R1和一个下游电阻元件R2。
在一些实施方案中，当电路400与另一个用于检测流速的传感器一起使用时，电路400的供电频率可低于流量传感器。例如，当流量传感器可每1秒获取读数时，电路400(其被配置为确定流体的热性质)可每30秒获取读数。与上述电路300相比，这可减少功率使用。
图5是示例性流量传感器管芯500的顶视图。流量传感器管芯具有在膜504下方延伸的蚀刻腔体502。蚀刻腔体502有助于将膜504与流量传感器管芯500的衬底508热隔离。示例性流量传感器管芯500包括穿过膜504并横跨膜504延伸的狭缝510。在使用中，流量传感器管芯500被定位在流动通道中。
为了帮助解释流量传感器管芯500的操作，假设流体在箭头512所示的方向上流过流量传感器管芯500。当这样设置时，两个上游电阻元件RU1和RU2被定位在狭缝510上游的膜504上，并且两个下游电阻元件RD1和RD2被定位在狭缝510下游的膜504上。加热器电阻器Rh被定位在上游电阻元件RU1和RU2与下游电阻元件RD1和RD2之间。在所示的示例中，加热器电阻器Rh包括串联连接的两个腿部，其中一个腿部被定位在狭缝510的任一侧。示例性流量传感器管芯500是图2至图4中所示的示意性电路图的一种可能布局。该示例性流量传感器管芯500被认为是测试管芯，并且这些连接意于在流量传感器管芯500的外部进行。然而，如果需要，这些连接可在流量传感器管芯500上进行。
本文已描述了各种设备和方法，示例性实施方案或方面可包括但不限于：
在第一实施方案中，用于感测流体的流速的传感器包括：上游电阻元件，该上游电阻元件具有随温度变化的第一电阻；下游电阻元件，该下游电阻元件具有随温度变化的第二电阻，其中在流体的流动方向上，下游电阻元件位于上游电阻元件的下游，其中上游电阻元件和下游电阻元件操作性地连接到桥接电路中；至少一个尾电阻器，该至少一个尾电阻器被配置为确定流体的热导率，其中至少一个尾电阻器随温度稳定，并且其中至少一个尾电阻器电耦合到上游电阻元件或下游电阻元件中的至少一者；至少一个压力传感器，该至少一个压力传感器被配置为确定流体在流动方向上的压差；和电路，该电路被配置为使用压差和热导率来确定流体的运动粘度，并且补偿桥接电路的输出。
第二实施方案可包括根据第一实施方案所述的传感器，还包括加热元件，该加热元件被配置为加热流过流动通道的流体，其中至少一个尾电阻器电耦合到上游电阻元件、下游电阻元件或加热元件中的至少一者。
第三实施方案可包括根据第二实施方案所述的传感器，其中至少一个尾电阻器电耦合到加热元件，并且其中电路被配置为测量加热元件和尾电阻器之间的电压差，并且使用加热元件和尾电阻器之间测量的电压差来确定流体的热导率。
第四实施方案可包括根据第一实施方案至第三实施方案中任一项所述的传感器，其中电路被配置为使用流体的热导率和流体的运动粘度来确定流体流量校正因子。
第五实施方案可包括根据第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的传感器，其中至少一个压力传感器包括入口压力传感器和出口压力传感器。
第六实施方案可包括根据第一实施方案至第五实施方案中任一项所述的传感器，其中传感器包括流动通道。
第七实施方案可包括根据第六实施方案所述的传感器，其中压力传感器被配置为测量流动通道的入口和流动通道的出口之间的压差。
在第八实施方案中，用于确定流体流量的方法包括：向流量传感器中的桥接电路供电，其中桥接电路包括上游电阻元件、下游电阻元件和至少一个尾电阻器，该至少一个尾电阻器电耦合到上游电阻元件或下游电阻元件中的至少一者，其中流量传感器包括设置在流量传感器的流动通道中的至少一个压力传感器；使流体经由流动通道通过桥接电路；测量尾电阻器处的电压变化；基于测量的电压变化来确定流体的热导率；确定流动通道的入口和流动通道的出口之间的压差；以及使用热导率和压差确定流体的运动粘度。
第九实施方案可包括根据第八实施方案所述的方法，其中至少一个尾电阻器是随温度稳定的。
第十实施方案可包括根据第八实施方案或第九实施方案所述的方法，其中桥接电路包括加热元件。
第十一实施方案可包括根据第十实施方案所述的方法，其中至少一个尾电阻器电耦合到加热元件，并且其中测量尾电阻器处的电压变化包括测量尾电阻器和加热元件之间的电压差。
第十二实施方案可包括根据第八实施方案至第十一实施方案中任一项所述的方法，其中确定压差包括将来自入口压力传感器的信号与来自出口压力传感器的信号进行比较。
第十三实施方案可包括根据第八实施方案至第十二实施方案中任一项所述的方法，还包括限制流体流过桥接电路附近的流动通道。
第十四实施方案可包括根据第八实施方案至第十三实施方案中任一项所述的方法，还包括使用热导率和运动粘度来确定流体流速校正因子。
第十五实施方案可包括根据第八实施方案至第十四实施方案中任一项所述的方法，还包括：确定通过传感器的流体流速；并基于所确定的流体运动粘度来调节所确定的流体流量。
在第十六实施方案中，用于感测通过流动通道的流体的流速的流量传感器包括：加热元件，该加热元件被配置为与流过流动通道的流体基本上直接热耦合；上游电阻元件，该上游电阻元件具有随温度变化的第一电阻；下游电阻元件，该下游电阻元件具有随温度变化的第二电阻，其中在流动通道中，下游电阻元件位于上游电阻元件的下游；至少一个尾电阻器，该至少一个尾电阻器被配置为指示流过流动通道的流体的热导率；和压力传感器，该压力传感器被配置为确定流过流动通道的流体在流动方向上的压差，其中：压差与热导率一起使用以确定流过流动通道的流体的运动粘度；上游电阻元件和下游电阻元件操作性地连接在桥接电路中；至少一个尾电阻器随温度稳定；并且至少一个尾电阻器电耦合到上游电阻元件、下游电阻元件或加热元件中的至少一者。
第十七实施方案可包括根据第十六实施方案所述的传感器，其中至少一个尾电阻器电耦合到加热元件，并且加热元件和尾电阻器之间测量的电压差指示流过加热元件的流体耗散的功率，并因此指示流体的热导率。
第十八实施方案可包括根据第十六实施方案或第十七实施方案所述的传感器，其中流体的热导率和流体的运动粘度用于确定流体流速校正因子。
第十九实施方案可包括根据第十六实施方案至第十八实施方案中任一项所述的传感器，其中流动通道限制流体流过桥接电路附近的流动通道。
第二十实施方案可包括根据第十六实施方案至第十九实施方案中任一项所述的传感器，其中压力传感器包括入口压力传感器和出口压力传感器。
尽管上文已经示出和描述了根据本文所公开的原理的各种实施方案，但在不脱离本公开的实质和教导的情况下，本领域的技术人员可以对其作出修改。本文所述的实施方案仅是代表性的而并非意在进行限制。许多变化、组合和修改都是可能的，且在本公开的范围之内。由于合并、整合和/或省略一个或多个实施方案的特征而得到的替代实施方案也在本公开的范围之内。因此，保护范围不受上面给出的描述的限制，而是由以下的权利要求限定，该范围包括权利要求书的主题的所有等价物。每一项权利要求作为进一步的公开内容并入说明书中，且权利要求书为一个或多个本发明的一个或多个实施方案。此外，任何上述优点和特征可涉及特定实施方案，但不应将这些公布的权利要求书的应用限制为实现任何或所有以上优点或具有任何或所有以上特征的方法和结构。
另外，本文所使用的章节标题是为了与37C.F.R.1.77的建议一致或者提供组织线索。这些标题不应限制或表征可以从本公开公布的任何权利要求书中所阐述的一个或多个发明。具体地并且以举例的方式，尽管标题可能是指“技术领域”，但权利要求书不应被该标题下所选择的语言限制为描述所谓的领域。此外，“背景技术”中的技术的描述不应被解读为承认某项技术是本公开中的任何一个或多个发明的现有技术。“发明内容”也不应被认为是在公布的权利要求中所阐述的一个或多个发明的限制性表征。此外，本公开中对单数的“发明”的任何提及不应被用于证明在本公开中仅有一个新颖点。根据从本公开公布的多个权利要求的限制，可以阐述多个发明，并且这些权利要求相应地限定了由其保护的一个或多个发明及其等同形式。在所有情况下，这些权利要求的范围应根据本公开按照权利要求自身的优点来考虑，而不应受到本文所陈述的标题的限制。
应当理解，使用广义的术语如“包含”、“包括”和“具有”提供对狭义的术语如“由…组成”、“基本上由…组成”和“基本上由…构成”的支持。针对实施方案的任何元件使用术语“任选地”、“可”、“可能”、“有可能地”等意指该元件是不需要的，或另选地，该元件是需要的，两种替代方案均在一个或多个实施方案的范围之内。另外，对示例的提及仅仅用于说明目的，并非意在是排他性的。
尽管本公开中提供了若干实施方案，但应当理解，在不脱离本公开的实质或范围的情况下可以通过许多其他具体形式来体现所公开的系统和方法。本发明示例应被认为是例示性的而非限制性的，并且本发明并非局限于本文中给出的细节。例如，可以将各种元件或部件结合或集成到另一个系统中，或者可以省略或不实现某些特征。
此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将在各个实施方案中被描述和示出为分立或独立的技术、系统、子系统和方法与其他系统、模块、技术或方法结合或集成。被示出或讨论为彼此直接耦合或通信的其他项可以通过一些接口、设备或中间部件间接耦合或通信，而不论是通过电、机械还是其他方式进行这种耦合或通信。本领域技术人员可确定并且在不脱离本文所公开的实质和范围的情况下可以作出变化、替换和变更的其他示例。

Claims (10)

1.一种用于感测流体的流速的传感器(100)，所述传感器包括：
上游电阻元件(Rup-1)，所述上游电阻元件具有随温度变化的第一电阻；
下游电阻元件(Rdwn-1)，所述下游电阻元件具有随温度变化的第二电阻，其中在所述流体的流动方向上，所述下游电阻元件(Rdwn-1)位于所述上游电阻元件(Rup-1)的下游，其中所述上游电阻元件(Rup-1)和所述下游电阻元件(Rdwn-1)操作性地连接在桥接电路(310)中；
至少一个尾电阻器(Rtail-1)，所述至少一个尾电阻器被配置为确定所述流体的热导率，其中所述至少一个尾电阻器(Rtail-1)是随温度稳定的，并且其中所述至少一个尾电阻器(Rtail-1)电耦合到所述上游电阻元件(Rup-1)和所述下游电阻元件(Rdwn-1)中的至少一者；
至少一个压力传感器(120,122)，所述至少一个压力传感器被配置为确定所述流体在所述流动方向上的压差；和
电路，所述电路被配置为使用所述压差和所述热导率来确定所述流体的运动粘度，并且补偿所述桥接电路(310)的输出。
2.根据权利要求1所述的传感器，还包括加热元件(Rheater)，所述加热元件被配置为加热流过流动通道(104)的所述流体，其中所述至少一个尾电阻器(Rtail-1)电耦合到所述上游电阻元件(Rup-1)、所述下游电阻元件(Rdwn-1)或所述加热元件(Rheater)中的至少一者。
3.根据权利要求2所述的传感器，其中所述至少一个尾电阻器(Rtail-1)电耦合到所述加热元件(Rheater)，并且其中所述电路被配置为测量所述加热元件(Rheater)和所述尾电阻器(Rtail-1)之间的电压差，并且使用所述加热元件(Rheater)和所述尾电阻器(Rtail-1)之间所测量的电压差来确定所述流体的所述热导率。
4.根据权利要求1所述的传感器，其中电路被配置为使用所述流体的所述热导率和所述流体的所述运动粘度来确定流体流量校正因子。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述至少一个压力传感器包括入口压力传感器(120)和出口压力传感器(122)。
6.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器包括流动通道(104)，并且其中所述压力传感器(120,122)被配置为测量所述流动通道(104)的入口(106)和所述流动通道(104)的出口(108)之间的所述压差。
7.一种用于确定流体流量的方法，所述方法包括：
向流量传感器(110)中的桥接电路(310)供电，其中所述桥接电路(310)包括上游电阻元件(Rup-1)、下游电阻元件(Rdwn-1)和至少一个尾电阻器(Rtail-1)，所述至少一个尾电阻器电耦合到所述上游电阻元件(Rup-1)或所述下游电阻元件(Rdwn-1)中的至少一者，其中所述流量传感器(110)包括设置在所述流量传感器(110)的流动通道(104)中的至少一个压力传感器(120,122)；
使所述流体经由所述流动通道(104)通过所述桥接电路(310)；
测量所述尾电阻器(Rtail-1)处的电压变化；
基于所测量的电压变化来确定所述流体的所述热导率；
确定所述流动通道(104)的入口和所述流动通道(104)的出口之间的压差；以及
使用所述热导率和所述压差确定所述流体的所述运动粘度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一个尾电阻器(Rtail-1)是随温度稳定的。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述桥接电路(310)包括加热元件(Rheater)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述至少一个尾电阻器(Rtail-1)电耦合到所述加热元件(Rheater)，并且其中测量所述尾电阻器(Rtail-1)处的所述电压变化包括测量所述尾电阻器(Rtail-1)和所述加热元件(Rheater)之间的所述电压差。
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