CN111727365A - 集成的颗粒物传感器系统 - Google Patents

Abstract

一种用于感测流体中颗粒物的颗粒物传感器系统，其包括基板和设置在该基板上的盖。盖限定通过微流体系统的流动路径的至少一部分。传感器系统包括设置在盖和基板之间的内部空间中的颗粒物传感器。颗粒物传感器包括电连接至基板的集成传感器设备。通过颗粒物传感器限定流动路径。传感器系统包括流体循环设备，该流体循环设备设置在盖和基板之间的内部空间中，并且被配置为使流体沿着流动路径流过微流体系统。

Description

集成的颗粒物传感器系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月15日提交的美国专利申请序列号62/599,168的优先权，其全部内容通过引用并入本申请。

该申请通过引用并入以下申请：于2017年12月15日提交的美国专利申请序列号62/599,138；于2017年12月15日提交的美国专利申请序列号62/599,156；以及于2018年8月21日提交的美国专利申请序列号62/720,492。

背景技术

存在各种类型的颗粒物传感器，包括基于光散射的传感器，基于过滤器的光吸收的传感器，基于扩散电荷的传感器，基于重量过滤器分析的传感器，β(beta)衰减传感器，锥形元件振动微天平传感器以及光声学传感器。

发明内容

在一方面，一种用于感测流体中颗粒物的颗粒物传感器系统，包括基板和设置在该基板上的盖。盖限定通过微流体系统的流动路径的至少一部分。传感器系统包括设置在盖和基板之间的内部空间中的颗粒物传感器。颗粒物传感器包括电连接至基板的集成传感器设备。流动路径通过颗粒物传感器被限定。传感器系统包括流体循环设备，该流体循环设备设置在盖和基板之间的内部空间中，并且被配置为使流体沿着流动路径流过微流体系统。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

基板包括印刷电路板。

形成在基板中的通道限定通过微流体系统的流动路径的一部分。形成在基板的金属化层中的通道限定通过微流体系统的流动路径的一部分。

盖包括模制盖。

将盖胶合到基板上。

流体循环设备包括泵，风扇，加热器和超声喷嘴中的一个或多个。

用于流体循环设备的控制器电连接至基板。

系统包括与基板电连接的流量传感器。

系统包括加热器，该加热器电连接至基板并且被定位成加热流动路径的一部分中的流体。

系统包括设置在流体循环设备的入口处的过滤器。

用于流体循环设备的控制器，用于流体循环设备的电子组件和用于颗粒物传感器的微控制器中的一个或多个被设置在过滤器和流体循环设备之间的腔中。

系统包括尺寸分离部件。该尺寸分离部件由盖的内部形状限定。

基板包括用于流体循环设备的基座，通过微流体系统的流动路径的至少一部分被限定在基座中。

基板包括限定颗粒物传感器的第一部分的基部，并且其中盖限定颗粒物传感器的第二部分。形成在基部中的通道限定通过颗粒物传感器的流动路径的一部分。基部和盖包括模制部件。颗粒物传感器包括光学颗粒物传感器。基部和盖分别限定光学颗粒物传感器的喷嘴，孔和光阱中的一个或多个的至少一部分。颗粒物传感器包括基于过滤器的颗粒物传感器，并且其中，基部和盖分别限定基于过滤器的颗粒物传感器的过滤器壳体的至少一部分。基部和盖被配置为经由形状闭合件附接。

颗粒物传感器包括基于过滤器的颗粒物传感器。集成传感器设备包括光电检测器。

颗粒物传感器包括光学颗粒物传感器。集成传感器设备包括光电检测器。

光学颗粒物传感器的光电检测器和光源设置在基板上并与基板电连接。

光学颗粒物传感器包括流体流动导管，该流体流动导管被配置为在通过微流体系统的流动路径中引起流体压力的变化。

颗粒物传感器包括基于颗粒物在集成传感器设备的接收表面上的热电泳沉积而形成的颗粒物传感器。

在一方面，一种制造颗粒物传感器系统的方法包括：将颗粒物传感器设置在基板上，包括将颗粒物传感器的集成电路设备电连接至基板。该方法包括在基板上设置流体循环设备。该方法包括将盖定位在基板上以在盖和基板之间限定内部空间。颗粒物传感器和流体循环设备包含在内部空间中。盖限定通过颗粒物传感器系统的流动路径的至少一部分。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

该方法包括在基板中形成通道，该通道限定通过颗粒物传感器系统的流动路径的一部分。

该方法包括在盖中形成通道，该通道限定通过颗粒物传感器系统的流动路径的一部分。

该方法包括模制所述盖。

将流体循环设备设置在基板上包括，将流体循环设备设置在基板上的基座上。该方法包括形成基座，包括在基座中形成通道，该通道限定通过颗粒物传感器系统的流动路径的一部分。

该方法包括模制基部以限定颗粒物传感器的底部；以及将基部设置在PCB上以形成基板。将流体循环设备设置在基板上包括将流体循环设备设置在基部上。模制基部包括在基部中形成通道，该通道限定通过颗粒物传感器系统的流动路径的一部分。该方法包括经由形状闭合件将盖附接到基部。

该方法包括将盖胶合到基板上。

该方法包括将用于流体循环设备的控制器电连接至基板。

该方法包括将流量传感器电连接至基板。

该方法包括在入口处将过滤器设置到流体循环设备中。该方法包括将用于流体循环设备的控制器，用于流体循环设备的电子组件和用于颗粒物传感器的微控制器中的一个或多个设置在过滤器和流体循环设备之间的腔中。该方法包括确定腔的尺寸以衰减由流体循环设备引起的流体流动波动。

该方法包括在盖和基板中的一个或多个中限定尺寸分离部件。

该方法包括制造多个颗粒物传感器系统，包括：在基板上设置多个颗粒物传感器，包括将每个颗粒物传感器的集成电路设备电连接至基板，在基板上设置多个流体循环设备，以及将盖定位在基板上以限定多个不同的内部空间。每个内部空间中包含一个颗粒物传感器和一个流体循环设备。该方法包括切割基板以分离多个颗粒物传感器系统。

在一方面，一种使用颗粒物传感器系统感测流体中颗粒物的方法包括：通过操作设置在基板上的流体循环设备，使流体流过颗粒物传感器系统的流动路径。流动路径的至少一部分由颗粒物传感器系统的盖限定。使流体流过流动路径包括使流体流过设置在盖和基板之间的内部空间中的颗粒物传感器。颗粒物传感器包括电连接至基板的集成传感器设备。该方法包括通过颗粒物传感器检测流体中颗粒物的量。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

使流体流过流动路径包括使流体流过形成在基板中的通道。

使流体流过流动路径包括使流体流过形成在盖中的通道。

该方法包括通过电连接至基板的控制器控制流体循环设备的操作。

该方法包括通过电连接至基板的流量传感器检测流体的流速。

该方法包括加热流过流动路径的流体。

该方法包括通过颗粒物传感器上游的尺寸分离部件从流体中去除大于阈值尺寸的颗粒。

该方法包括衰减由流体循环设备引起的流体流动波动。

本文所述的颗粒物传感器和传感器系统可具有以下一项或多项优点。颗粒物传感器系统可以是紧凑且薄的，例如，因为颗粒物传感器系统的组件被设置在公共基板上，并且因为流体流动通道可以形成在基板，盖或两者中。颗粒物传感器系统的制造可以是有效且廉价的，因为该制造可以利用标准的微电子封装技术，并且因为可以以大规模并行的方式制造该传感器系统。

附图说明

图1是颗粒物传感器系统的图示。

图2A和2B分别是颗粒物传感器系统的尺寸分离部件的截面图和俯视图。

图3A和3B是加热器和流量传感器的图示。

图4是加热器和流量传感器的图示。

图5A和5B是加热器和流量传感器的图示。

图6是流速对时间的曲线图。

图7是颗粒物传感器系统的分解图。

图8A-8C是颗粒物传感器系统的分解图。

图9-11是流程图。

图12-14是基于光学的颗粒物传感器的图示。

图15是基于光学的颗粒物传感器的图示。

图16A和16B是基于光学的颗粒物传感器的图示。

图17A和17B是基于光学的颗粒物传感器的图示。

图18是流程图。

图19是移动计算设备的图示。

具体实施方式

我们在这里描述了颗粒物传感器系统，其中的组件安装在公共基板上，例如印刷电路板(PCB)基板上，并容纳在盖和基板之间。传感器系统结合了颗粒物传感器，例如基于光学的传感器，基于过滤器的传感器，基于接触的传感器或其他类型的传感器，它们安装在公共基板上并与其电连接。通过传感器系统的流体流动由流体循环设备驱动，该设备安装在同一基板上并与其电连接。通过传感器系统的流体流动路径可以由穿过基板或穿过盖的通道限定，或者可以由盖和基板之间的内部空间限定。

参照图1，颗粒物传感器系统100结合了颗粒物传感器10，该颗粒物传感器10被配置为检测诸如气溶胶的流体中的颗粒物。用于流体流过传感器系统100的微流体流动路径被定义为从入口106进入传感器系统，通过颗粒物传感器10并经由出口108流出传感器系统。通过传感器系统100的流体流动由诸如泵(例如，压电膜泵)，风扇，加热器，超声喷嘴的流体循环设备110或另一种类型的流体循环设备驱动。

颗粒物传感器可以是基于光学的传感器，其使用流体中颗粒物的光散射来检测颗粒物，如下文和PCT申请[No.代理案卷号45768-0038WO1]]所述，其内容通过引用整体并入本文。颗粒物传感器可以是基于接触的传感器，其使用热泳力来驱动颗粒物使其与传感器的接收表面接触，如PCT申请[[代理案卷号45768-0009WO1]]所述，其内容通过引用整体并入本文。颗粒物传感器可以是基于过滤器的传感器，如在PCT申请[[45768-0010WO1]]中所述，当颗粒物积聚在过滤器上时，该传感器检测过滤器的光学特性的变化，其内容通过引用整体并入本文。其他类型的颗粒物传感器也可以结合到颗粒物传感器系统100。

包括颗粒物传感器10和流体循环设备110的颗粒物传感器系统100的组件被安装在诸如印刷电路板(PCB)基板的公共基板102上。使用公共基板来集成传感器系统的组件使得颗粒物传感器系统100紧凑并且能够进行高效，廉价的组装。例如，其中组件被安装在单个PCB基板102上并与之集成的集成传感器系统100可以具有小于约3.5mm的高度，例如小于约1.5mm的高度，例如在约0.5mm至约2.5mm之间；并且占地面积小于约10×10mm 2。

在一些示例中，通过传感器系统100的微流体路径的一部分可以包括微流体通道，例如在PCB基板102中或在PCB基板102的金属化层(例如，铜层)中形成的凹陷区域或孔。在图1的示例中，来自传感器系统100的出口108是穿过PCB基板102的厚度形成的孔，并且进入流体循环设备110的入口104是形成在PCB基板102中的通道。在PCB基板102或PCB基板的金属化层中形成微流体通道可以有助于传感器系统100的紧凑配置。在PCB基板102或金属化层中形成微流体通道也可以有助于传感器系统100的成本有效生产，例如，因为可以通过在现有基板中形成通道来进行生产。

某些类型的颗粒物传感器包括PCB基板。当颗粒物传感器10本身包括PCB基板时，颗粒物传感器10的PCB基板可以与传感器系统100的PCB基板102相同。某些类型的颗粒物传感器包括集成电路基板，例如专用集成电路(ASIC)。这样的集成电路基板可以例如通过硅通孔(TSV)，背面重新分布层和焊球或通过引线接合安装在传感器系统100的PCB基板102上并与其电连接。在一些示例中，可将底部填充材料114设置在颗粒物传感器10与PCB基板102之间，例如以防止流体在颗粒物传感器10与PCB基板102之间流动。

颗粒物传感器10由安装在PCB基板102上并与之电连接的微控制器112控制。在一些示例中，微控制器112可以对从颗粒物传感器10输出的数据执行数据处理，例如以确定流体的特征。在一些示例中，微控制器112可以使数据被发送到外部计算设备以进行数据处理。微控制器112还可以控制传感器系统100的一个或多个其他组件的操作，包括例如流体循环设备110，加热器，流量传感器和其他组件。

盖120设置在PCB基板102上方，使得盖120和基板102之间的内部空间122限定了用于流体流过传感器系统100的微流体流动路径。传感器系统100的组件，例如颗粒物传感器10，流体循环设备110，微控制器112，加热器，流量传感器和其他组件，被设置在盖120和基板102之间的内部空间122中。盖120可以是模制件，例如，注射模制件，例如由塑料，树脂或液晶聚合物形成。可以使用粘合剂将盖120胶合到PCB基板102，以使得内部空间122相对于传感器系统100的外部密封

在诸如图1所示的一些示例中，盖120可以胶合到颗粒物传感器10的顶部，颗粒物传感器10的侧面或两者上，例如，使得流体流过传感器系统100的唯一路径穿过颗粒物传感器10。某些类型的颗粒物传感器10包括盖，例如模制盖，并且颗粒物传感器10的盖可以与传感器系统100的盖120相同。

在图1的示例中，流体循环设备110安装在PCB基板102上并在盖120与PCB基板102之间的内部空间122中。流体循环设备110驱动流体流过传感器系统100。流体循环设备110可以是泵，例如压电膜泵(如图1所示)，扩散泵或微喷射泵；风扇；或其他类型的流体循环设备。流体循环设备110可以由控制器116控制，控制器116可以包括电荷泵或升压转换器，以产生用于流体循环设备的工作电压。在一些示例中，控制器可以使用诸如电容器和电感器118之类的电子组件来产生工作电压。例如，控制器116可以从小于大约5V(例如5.0V，3.3V，2.5V或1.8V)的电压供应给系统以产生例如大约80V的工作电压。

控制器116以及电容器和电感器118可以安装在PCB基板102上并与之电连接。通过与流体循环设备110本身安装在同一PCB基板102上的控制器116对流体循环设备110的控制有助于确保用于操作流体循环设备110的高电压(例如20-300V)不会伤害操作人员或损坏传感器系统100附近的其他电子设备。在一些示例中，例如，当流体循环设备的工作电压相对较低时，诸如电容器和电感器118之类的电子组件可以集成到控制器116中。

在一些示例中，可以将传感器系统100的高压组件(例如控制器116)，电子组件(例如电容器和电感器118)或流体循环设备110的膜设置在与传感器系统100中的流体隔离的腔室中。该配置可以提供进一步的保护，以帮助确保用于操作流体循环设备110的高压不会造成伤害或损坏。

在一些示例中，大于阈值尺寸的颗粒物可能是不希望的。例如，小颗粒物，例如直径小于约2.5μm的颗粒物，在空气质量测量中可能特别重要，而较大颗粒物可能较少受到关注。然而，较大颗粒物有时会阻塞或影响颗粒物传感器10的运行。传感器系统100可以包括尺寸分离部件124，例如冲击器，虚拟冲击器，旋风分离器，扩散筛过滤器，或另一种尺寸分离部件，其可以防止大于阈值尺寸的颗粒物流入颗粒物传感器10。例如，尺寸分离部件124可以被配置为去除直径大于约5μm、大于约10μm或大于约20μm的颗粒物。在一些示例中，诸如当颗粒物传感器10不受较大颗粒物的存在不利影响时，尺寸分离部件124可以不包括在传感器系统100中。

尺寸分离部件124可以是冲击器，例如虚拟冲击器，其利用流体中颗粒物的惯性来从流体流动路径中去除较大颗粒物进入颗粒物传感器10。例如，尺寸分离部件124可以是具有分流路径的冲击器，其中分流路径的一部分具有通向颗粒物传感器10的急转弯，而另一分流部分是直线的并且绕过了颗粒物传感器10。具有较小惯性的较小颗粒可以改变方向，并跟随进入颗粒物传感器10的流动路径的急转弯。较大颗粒具有较大的惯性，并且不易改变方向；这些较大颗粒沿着直线流动路径并绕过颗粒物传感器10。

图2A和2B分别示出了实施为虚拟冲击器的示例尺寸分离部件124的截面图和俯视图。流动通道的输入部分202在交叉部200处被划分为主要流动通道204和次要流动通道206，每个通道204、206被设计为承载来自输入部分202的总流体流动的相应部分。例如，主要流动通道204中的流体流量与次要流动通道206中的流体流量之比可以为大约20：1，大约15：1、大约10：1，大约5：1或其他量。在交叉部200处，主要流动通道304急转弯(例如，约90°)，而次要流动通道206继续保持直线。主要流动通道204通向颗粒物传感器10；而次要流动通道206绕过颗粒物传感器。当流体流入交叉部200时，具有相对较低惯性的较小颗粒物能够转到主要流动通道204的急转弯并流入颗粒物传感器10以进行测量。具有相对较高惯性的较大颗粒物不能转到急转弯，而绕过颗粒物传感器10而直接流入次要流动通道206。

在图2A和2B的示例中，尺寸分离部件124由盖120的内部的形状以及在PCB基板102的金属化层210中形成的结构(例如，通道)形成。在一些示例中，除了或代替在PCB基板102或盖120的金属化层中，尺寸分离部件124可以由在PCB基板102中形成的结构(例如，通道)形成。在一些示例中，尺寸分离部件124可以由盖120的内部的形状形成，例如，没有在PCB基板102中或在PCB基板的金属化层中形成的结构。在一些示例中，例如，如图8A-8C所示，尺寸分离部件124可以形成在传感器系统的模制部件中或传感器系统的两个模制部件之间。

再次参考图1，传感器系统100可以包括位于微流体流动路径的入口106处的加热器130。加热器130，例如电阻加热器，可以加热流入传感器系统100的流体，以减小流过该系统的流体的湿度。降低流体的湿度可以防止传感器系统100中的凝结问题，例如错误的传感器读数或水滴阻碍流体流经微流体通道的一部分通过传感器。加热器130还可以帮助降低传感器系统100的交叉灵敏度，例如，使传感器系统100能够在不同环境条件的范围内可靠地执行。

传感器系统100可以包括用于检测通过传感器系统100的流体的质量或体积流率的流量传感器。在一些示例中，流量传感器可以是独立的设备，例如热膜风速计。在一些示例中，加热器130可以用作流量传感器，以例如基于流过加热器130的空气的温度变化来检测流体的流速。在一些示例中，例如当由通过流体循环设备110的操作条件(例如，电压或频率)充分准确地限定流量时，可以省略流量传感器。

图3A和3B示出了示例加热器130，例如微热板。在传感器100的俯视图10中，图3A示出了加热器130沿线A-A'的截面图。图3B示出了加热器沿线B-B'的截面图。加热器130包括膜302，例如设置在覆盖层120和PCB基板102之间的内部空间中的介电膜。可以在介电膜中形成加热元件304，例如电阻加热器，例如加热线圈。在一些示例中，加热器130可以包括一个或多个温度传感器305，例如，以监视系统中的流体温度或为基于温度的流量确定提供数据。加热器130还包括围绕膜302的边缘的支撑结构306(显示为部分306a-306d)，例如用以为膜302提供结构稳定性。例如，支撑结构306可以是基于硅的支撑结构。例如，通过将硅刻蚀到膜下方以使硅制成的加热器，如EP1065475中所述，其全部内容通过引用合并于此。

膜302连接到盖120，使得膜302的两个表面暴露于PCB基板102和盖120之间的内部空间。例如，膜302可以通过阻挡柱308连接到盖120，该阻挡柱连接到支撑结构306。阻挡柱308可以定向成与加热元件304的表面基本正交。在一些示例中，阻挡柱308可以与盖120成为一体，例如以相同的模制工艺形成。阻挡柱308可以通过粘合剂(例如胶水)固定到支撑结构306上。在一些示例中，阻挡柱可以与支撑结构306成为一体，并通过粘合剂(例如胶水)固定至盖120。

支撑结构306的两个相对的侧面306a，306b通过粘合剂312(例如胶水)固定到PCB基板102。在一些示例中，粘合剂可以是导电粘合剂，并且可以通过侧面306a，306b中的一个或多个存在导电路径，例如，使得可以通过来自PCB基板102的信号来控制加热器120。支撑结构306的另外两个侧面306c，306d没有被固定或以其他方式连接到PCB基板102；但是，在支撑结构306的侧面306c，306d与PCB基板102之间存在间隙。因此，胶水的高度确定间隙的高度。

阻挡柱308和支撑结构306一起帮助限定穿过传感器系统的微流体通道的一部分314。阻挡柱308防止流体在膜302与盖120之间流动，而是引导流体流过膜302与PCB基板102之间的微流体通道的部分314。支撑结构的侧面306a，306b形成微流体通道的部分314的侧壁，引导流体停留在膜302与PCB基板102之间。阻挡柱迫使流体流在膜302和PCB基板102之间通过，使得系统中的所有流体被加热器130加热。

图4示出了示例加热器130'，其中，支撑结构306的侧面306a，306b附接到PCB基板102的金属化层316，例如铜层。例如，将支撑结构的侧面306a，306b连接到金属化层316的粘合剂312可以是导电粘合剂，从而可以通过来自PCB基板102的信号来控制加热器120'。在此，胶水的高度加上金属化层的高度决定了间隙的尺寸。在图4的配置中，可以形成穿过加热器130'的硅通孔，以将加热器130'的顶侧与加热器130'的背侧连接。

图5A和5B分别示出了示例加热器130"，130'"，其中支撑结构306未附接到盖120。盖120分别通过阻挡柱318、320直接附接到PCB基板102，例如使用粘合剂322、324。流体通过分别形成在PCB基板102中的流体通道326、328进入微流体通道的部分314'，314"。

也可以使用流体流经加热器的其他配置。在图5A和5B的示例中，流体通道形成在PCB基板中。在一些示例中，可以在PCB基板的金属化层中形成流体通道。在一些示例中，形成在PCB基板和/或PCB基板的金属化层中的流体通道可以用作用于使流体离开加热器的出口通道。

在一些示例中，可以使用流体循环设备112的控制器116代替加热器130，例如，使得来自泵驱动器芯片或其他类型的控制器116的废热加热传感器系统100中的流体。在一些示例中，来自微控制器112的废热可以用来代替加热器130以加热传感器系统100中的流体。

再次参考图1，安装在PCB基板102上并电连接至PCB基板102的微控制器112控制颗粒物传感器10的操作。微控制器112还可以用于处理来自颗粒物传感器10的原始数据，例如，用于计算传感器读数。例如，对于光学传感器，微控制器112可以使用检测到的脉冲数量和每个脉冲的脉冲高度来计算流过传感器系统100的流体中的颗粒物的估计质量(例如，以μg为单位)。

在一些示例中，微控制器112可以将来自流量传感器(例如，加热器130中的流量传感器)的原始数据与来自颗粒物传感器10的原始数据结合使用，以计算流体中颗粒物的每单位体积的估计质量(例如，μg/m 3)。在一些示例中，微控制器可以获得流体循环设备110的驱动频率，并且可以将该信息与来自颗粒物传感器10的原始数据结合使用以计算流体中颗粒物每单位体积的估计质量。在一些示例中，微控制器可以使用由加热器130中的温度传感器305测量的温度，流体循环设备110的驱动频率来估计流速，并且可以将流速与来自颗粒物传感器10的原始数据结合使用,以计算流体颗粒物中每单位体积的估计质量。在一些示例中，传感器系统的用户可以例如通过对微控制器112进行编程或通过将微控制器112用作数据传输设备来将原始数据传输至外部计算设备以处理原始数据。

在这里示出的示例中，温度传感器305与加热器130集成在一起。在一些示例中，传感器系统可以包括具有温度传感器的单独芯片。在一些示例中，温度传感器可以与微控制器112集成在一起。

在一些示例中，例如对于光学颗粒物传感器10，光学散射传感器可以提供脉冲长度数据，该脉冲长度数据与传感器10内部的流体的速度以及传感器系统100中的流体的流速成比例。微控制器112可以结合来自光学颗粒物传感器10的原始数据使用脉冲长度数据，来计算流体中颗粒物每单位体积的估计质量。

在一些示例中，微控制器112可以控制流体循环设备110的频率或驱动电压以获得目标流速。在这种方法中，尺寸分离部件124的尺寸特性取决于流量，其可以保持恒定。

在一些示例中，过滤器140被定位在流体循环设备110的入口104的上游，例如，以防止颗粒物阻塞入口104或流体循环设备的机构(例如，阀；用于膜泵的膜143；用于扩散泵的扩散器或喷嘴；或用于微喷射泵的喷嘴)。过滤器140可以是例如膜过滤器或纤维过滤器。防止颗粒物到达流体循环设备110可以帮助防止性能下降并且可以延长流体循环设备110的寿命。

在一些示例中，诸如当流体循环设备110是泵，例如膜泵时，流过该泵的流体流是不连续的。在泵循环的前半段中，流体被吸入泵中；在循环的后半段，流体从泵中排出。流经泵的流体的这种不连续性可以传播，从而引起沿着通过传感器系统100的流动路径的流体流速的波动。对于某些类型的颗粒物传感器10，例如基于光学的传感器(如下所述)，这种流体流速的波动会不利地影响传感器的测量结果，从而使传感器系统100不太能够产生准确的数据。流体流速的波动也可能不利地影响传感器系统100的其他组件的操作。例如，尺寸分离部件124的功能可以取决于流体流速；流速的波动会影响到达颗粒物传感器10的颗粒物的尺寸。

图6是流体流速随时间变化的曲线图。示出泵中流体的流速的曲线600表明在泵执行其泵送循环时流速的显著波动。曲线602示出了颗粒物传感器10处的流体的流速。从曲线602可以看出，该系统影响波动的某种衰减。不受理论的束缚，认为这种衰减可能是由于在颗粒物传感器10和泵110之间的通道中存在流体。但是，对于某些颗粒物传感器10，即使曲线602中所示的波动也会对传感器性能产生不利影响。

传感器系统100可以被配置为进一步减轻这些波动，从而导致通过颗粒物传感器的流体流速更加恒定。例如，如下面进一步讨论的，可以将泵110上游的过滤器140中的一个或多个以及泵110和过滤器140之间的内部空间122的体积设计为实现流体流速波动的衰减。

再次参考图1，在一些示例中，过滤器140可对流体流速的波动具有衰减作用。例如，可以选择过滤器140的特征，例如过滤器的流体阻力(例如，过滤器中的孔的尺寸或体积分数)，以实现减轻波动的流体阻力。在一些示例中，可以使过滤器140的流体阻力与跨过过滤器140的压降平衡，该压降使得泵110能够在每个循环中泵送目标流体量。

在一些示例中，可以调节泵110和过滤器10之间的腔142的体积以实现期望的衰减量。例如，受传感器系统100的尺寸约束，可以使腔的体积更大，例如最大化。在一些示例中，传感器系统100的组件，例如微控制器112，流体循环设备110的控制器116，高压电源118或其他组件，可以设置在腔142中，以使腔142能够在遵守传感器系统100的尺寸约束的同时，使其变大。

再次参考图6，曲线604示出了对于具有过滤器140的系统的颗粒物传感器10处的流体的流速，该过滤器140被设计成实现减小波动的流体阻力并且具有大的腔142。从曲线604可以看出，与曲线602相比，波动被显著衰减。在这种配置中，由于波动的显著衰减，颗粒物传感器10处的流速基本上与泵送周期无关，这有助于提高传感器性能。图6中的其他曲线示出了改变泵110与过滤器10之间的腔142的体积V1以及过滤器与颗粒物传感器10的出口之间的内部空间122的体积V2的影响。从图6可以看出，这些体积通常会影响波动的衰减程度。

在一些示例中，为了减轻波动，例如通过盖120的配置形成壁，以将泵110周围的流体量与颗粒物传感器10中的流体量分开。壁的存在可有助于进一步衰减波动，例如，因为泵膜仅直接影响壁的泵侧的流体。

在一些示例中，传感器系统100的其他组件可以有助于增强对波动的衰减。例如，当颗粒物传感器10是具有诸如喷嘴形流体流导管(如下所述)的流体流导管的基于光学的传感器时，跨流体流导管的流体压力的下降可以帮助使流体流速平滑。

图7示出了示例性颗粒物传感器系统700的分解图。颗粒物传感器系统700与上述传感器系统100共享许多组件。在传感器系统700中，流体循环设备710设置在基座712上，例如模制塑料模具，其安装在PCB基板102上。流体循环设备710例如通过引线接合电连接至PCB基板102。进入流体循环设备710的流体流入口被限定在基座712中，例如而不是PCB基板102中(如图1所示)。盖120设置在PCB基板102上，使得流体循环设备710，基座712和传感器系统700的其他组件设置在盖720和基板102之间的内部空间内。例如，盖720被胶合到PCB基板102上以形成传感器系统的流体密封内部。

图8A-8C示出了示例性颗粒物传感器系统800的分解图。颗粒物传感器系统800与上述传感器系统100共享许多组件。在传感器系统800中，形成基部802，例如模制组件，以限定传感器系统800的各种组件的底部。例如，基部802可以限定用于流体循环设备810的基座，包括到流体循环设备810中的入口806。基部802可以限定颗粒物传感器10的底部804(例如，下面描述的用于基于光学的传感器的喷嘴，孔和光阱的底部804；用于基于过滤器的传感器的过滤器壳体或颗粒物传感器10的其他部分)。基部802可以限定区域808，可以在其中放置诸如微控制器112，流体循环设备控制器116的组件以及诸如电容器和电感器118的电子组件。在基部802中限定冲击器824。盖820例如通过模制形成以限定传感器系统100的各个组件的顶部，并且其定位在基部802上方以形成完整的传感器系统800。例如，盖820和基部802可以被配置为经由形状闭合件进行附接。

参照图9，在用于使用传感器系统检测流体中的颗粒物的示例过程中，例如，通过由诸如泵或风扇之类的流体循环设备的操作来使包含颗粒物的流体流过颗粒物传感器系统(900)，该流体循环设备由电连接至传感器系统的PCB基板的控制器控制。在一些示例中，至少一些流动路径由传感器系统的盖的形状形成。在一些示例中，传感器系统的基板可以包括设置在PCB基板上的模制基部，并且流动路径中的至少一些可以由模制基部的形状形成。

流体被加热(902)，例如以减少湿度并防止传感器系统中的凝结问题。例如，使用诸如热膜风速计之类的流量传感器或基于热的流速传感器来检测流体的流速(904)。通过尺寸分离设备，例如虚拟冲击器，从流体去除大于阈值尺寸的颗粒(906)。

流体流过电连接至PCB基板的颗粒物传感器(908)。流体中的颗粒物的量由颗粒物传感器检测(910)。例如，颗粒物传感器可以是基于光学的传感器，质量敏感传感器，电容传感器，包括波导的传感器，基于过滤器的传感器或另一类型的传感器。

此处描述的颗粒物传感器系统可以并行制造，例如用于高效和低成本的制造。例如，可以在单个PCB基板上并行制造多个颗粒物传感器系统，例如数百个传感器，并且可以将PCB基板分割为单独的传感器系统。

参照图10，在用于并行制造多个颗粒物传感器系统的示例过程中，可以采用标准的微电子封装技术来进行有效的低成本制造。在一些示例中，流体流动通道形成在PCB基板中(150)，以限定通过多个传感器系统中的每一个的流体流动路径的一部分。例如，流体流动通道可以形成为限定进入流体循环设备的入口和每个传感器系统的出口。

诸如流体循环设备，流体循环设备控制器之类的传感器系统组件，诸如电容器和电感器之类的电子组件，微控制器，加热器，流量传感器以及其他组件，都安装在PCB基板上并与其电连接(152)。例如，安装和电气连接可以包括TSV，背侧重新分配层和焊球；或引线接合。在一些示例中，安装可以包括固化附接元件，例如底部填充层或粘合剂。过滤器位于每个流体循环设备的入口处(154)。

颗粒物传感器安装在PCB基板上并与之电连接(156)。在一些示例中，PCB基板可以充当颗粒物传感器的基板。在一些示例中，颗粒物传感器包括诸如ASIC的集成电路，并且所述集成电路例如通过TSV，背侧重新分配层和焊球；或引线接合电连接至PCB基板。

盖可通过例如模制形成，如注射模制(158)。盖可以形成为限定通过多个传感器系统中的每一个的流体流动路径的一部分。盖可以形成以限定尺寸分离部件。盖可以形成以在每个流体循环设备和对应的颗粒物传感器之间限定大容积的腔。盖例如通过粘合剂附接到PCB基板(160)，以限定多个内部空间，在所述内部空间中设置了颗粒物传感器和传感器系统的其他组件。

具有附接的组件和盖的PCB基板例如通过切割PCB基板而被分割成单独的颗粒物传感器系统(162)。

参照图11，在用于并行制造多个颗粒物传感器系统的示例过程中，例如通过诸如注射模制之类的模制来形成基部(250)。基部被模制成限定传感器系统的各种组件的底部，包括用于流体循环设备的基座和颗粒物传感器的组件的底部。基部例如通过粘合剂附接到PCB(252)，以形成用于传感器系统的基板。

诸如泵之类的流体循环设备被安装在基部上并且例如通过引线接合电连接至PCB(254)。传感器系统的其他组件(例如，流体循环设备控制器)，电子组件(例如，电容器和电感器)，微控制器，加热器，流量传感器以及其他组件被安装在PCB上，并通过例如引线接合电连接至PCB(256)。过滤器位于每个流体循环设备(258)的入口处。在一些示例中，过滤器可以与基部一体地形成，而不是分开放置。

盖可通过例如注射模制形成(260)。盖可以被模制以限定传感器系统的组件的顶部，包括颗粒物传感器的组件的顶部。盖与基部对准并附接到基部(262)。

具有附接的基部，组件和上述的PCB基板例如通过切割PCB基板而被分割成单独的颗粒物传感器系统(264)。

参照图12，基于光学的颗粒物传感器20包括光源22(例如，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，发光二极管(LED)，激光二极管或另一类型的光源)，该光源22可操作以向反射表面28发射光。反射表面28使发射的光沿着路径30重定向通过一个或多个光孔34a，34b，使得光路径30通过颗粒-光相互作用腔室40。流体流过流体流动导管32，该流体流动导管32可以基本上垂直于光路30。在图13的示例中，光路径30在x方向上并且流体流动导管32在z方向上。当流体流过导管32时，光束在颗粒-光相互作用腔室40中与流体中的颗粒物相互作用。相互作用将一些光散射到可操作以检测散射光的光检测器24(例如，光电二极管)。不与颗粒物相互作用的光继续行进到光阱腔室36中，以防止光反射回检测器24。

在图12的示例中，光源22和光检测器24位于同一平面上。例如，光源22和检测器24可以安装在基板26(例如，图1中的传感器系统100的PCB基板102)上并且电连接至基板26。在颗粒-光相互作用腔室40中以光检测器24的视野内的角度散射的光被光检测器24接收。例如，以大约45°至大约135°之间的角度散射的光可以到达光检测器24。

在一些示例中，例如在图12的传感器20中，可以提供光管或其他波导42以将散射的光导向光检测器24，例如，这有助于为光检测器24提供较大的视野，并减小从颗粒-光相互作用腔室40到检测器24的有效距离。

在一些示例中，反射表面28可以是棱镜形状的结构上的镜子或反射涂层，例如以使得能够在包装工具上进行小型化和并行处理。

检测器24可以被实现为例如可操作以测量单个颗粒的信号的光学光电传感器。在这种情况下，脉冲高度与颗粒尺寸成正比，脉冲计数率与检测到的颗粒数量相对应。如果已知分析体积的量(例如，空气流速，测量时间)，则可以例如从检测到的颗粒数量中得出浓度。可以基于假定的折射率和密度来计算质量。在一些示例中，检测器24可以被实现为光度计或浊度计。检测器24可以被集成到例如半导体芯片中，该半导体芯片还可以包括用于读取，放大和处理信号的电子设备。在某些情况下，处理电路可以位于单独的芯片中。

在一些示例中，诸如第二光电二极管的第二光检测器44可以被安装在基板26上。第二光检测器44可以用作参考光检测器以监视从光源22发射的光功率。第二检测器44可以例如放置在光源22旁边或在光阱腔室36中的孔的下方。

参照图13和图14，颗粒物传感器20包括壳体60，该壳体可以附接在其上安装了光源22和检测器24的基板26上。壳体60具有下区段90和上区段92，例如通过粘合剂彼此附接。下区段90和上区段92中的每一个例如可以由塑料或树脂制成，并且可以例如通过注射模制形成。颗粒物传感器20a的组件例如通过模制与下区段90和上区段92一体地形成，从而提供了简单且低成本的制造过程。当附接在一起时，下区段和上区段共同限定了包括孔34A，34B的光束路径30以及流体流动导管32，颗粒-光相互作用腔室40和光阱腔室36。

形成在下区段90中的腔36A限定了光阱腔室36的第一(下部)部件，并且形成在上区段92中的腔36B限定光阱腔室36的相应的第二(上部)部件。形成在下区段90中的半锥形凹口32A限定流体流动导管32的第一(下部)部件，形成在上区段92中的半锥形凹口32B限定流体流动导管32的第二(上部)部件。流体流动导管32包括：流体入口部分96，其将流体引导至颗粒-光相互作用腔室40中；以及流体出口部分98，其将流体引导远离颗粒-光相互作用腔室40。

形成在下区段90中的第一孔99与光源的光轴对准(在图13和14中未示出)，并且还与反射表面28对准。反射表面28设置在由壳体的上区段102中的腔29B和下区段90中的相应腔29A限定的光反射腔室中。因此，结合起来，壳体60的下区段和上区段90、92也限定光反射腔室。光源发出的光穿过孔99朝向反射表面28，在图13和图14的实现中，进入上区段92中。反射表面28被定向成使光束重定向通过孔34A，34B并进入颗粒-光相互作用腔室40，在此处光束与通过导管32的流体流相交并且可以与流体中的颗粒物相互作用。形成在下区段90中的第二孔97与光检测器24的光轴对准(图13和14中未示出)。被颗粒物散射到检测器24的视野内的光可以穿过孔97，以被检测器24感测。

通过例如通过注射模制来形成壳体60的下区段90和上区段92，流体流动导管32和颗粒-光相互作用腔室40可以形成单个整体单元，使得它们之间的距离不取决于机械对准公差。此外，在某些情况下，模块的总高度可以仅为几毫米(例如2mm)。其他尺寸可能适用于某些实现。这种紧凑的颗粒物传感器模块可以帮助将要测量的流体聚焦到与光发生相互作用的小区域，从而可以在合理的测量时间内分析全部或至少大部分泵送流体(例如气溶胶)。

参照图15，在基于光学的颗粒物传感器580的示例中，诸如VCSEL之类的光源22被安装在并电连接至诸如颗粒物传感器系统的PCB基板102之类的PCB基板上(见图1)。光检测器24，例如以ASIC芯片实现的光电二极管，也安装在PCB基板102上并与之电连接。在图15的示例中，光源22和光检测器24通过引线接合582、584电连接至PCB基板102。在一些示例中，该连接可以通过硅通孔，背侧重新分配层和焊球来进行。

壳体60的下区段90和上区段92限定用于颗粒物传感器580的内部空间。在此被实现为棱镜的反射表面28将由光源22发出的光重定向到颗粒-光相互作用腔室40中。在腔室40中，流体流过流体流动导管32，该流体流动导管32基本垂直于由反射表面28反射的光的路径。在颗粒-光相互作用腔室40中以大致90°角散射的光穿过孔552，通过波导42(在此实现为光管)，并且被光检测器24接收。颗粒-光相互作用腔室40中的颗粒物被光阱腔室36吸收。

在一些示例中，传感器580的内壁可以涂覆有非反射涂层，例如黑色涂层，例如阿克塔尔黑(Acktar black)。在一些示例中，用于壳体的下区段90和上区段92的组装的对准标记也可以使用阿克塔尔黑来制造。

参照图16A和图16B，在示例性的基于光学的颗粒物传感器680中，光源22和光检测器24被安装在基板102上(例如，特定物质传感器680可以如图7的传感器10所示而设置)。在这种配置中，光源22和光检测器24可以通过TSV，背侧重新分配层和焊球电连接到PCB基板。壳体60的下区段90直接设置在基板102上。将光从颗粒-光相互作用腔室40引导至光检测器24的波导42被安装在光检测器上。由于光-颗粒相互作用区域到光管的距离更短，到达光检测器的散射光的量增加。

参照图17A和图17B，示例性的基于光学的颗粒物传感器780具有与图16A和图16B中所示的类似的配置，并且还包括设置在光阱腔室36中的参考光检测器782，例如，以为光源22发出的光的量提供参考测量。

参照图18，为了制造基于光学的颗粒物传感器，可以例如使用注射模制技术分别制造壳体60的每个区段90、92(550)。光源22和光检测器24安装在PCB(例如，图1中的传感器系统100的PCB 102)上(552)，并且壳体60的下区段90附接到(例如，通过粘合剂)到PCB上(554)。壳体60的第二区段92附接(例如，通过粘合剂)到壳体的第一区段90(556)。在一些示例中，区段90、92可具有对准特征，该对准特征有助于在组装期间将壳体60的第二区段92与壳体60的第一区段90对准。

在一些示例中，壳体60的下区段90可以与基部一体地形成，并且壳体60的上区段92可以与盖一体地形成(例如，如关于图8和图11所描述的)。

在一些实施方式中，前述制造方法可以作为晶片级工艺的一部分来执行。晶片级工艺允许同时制造多个模块。在晶片级工艺中，多个光源和光检测器安装在基板(例如PCB)上。在附接了形成壳体的第一区段和第二区段的晶片或模制材料之后，可以将堆叠物分割(例如，通过切割)成单独的颗粒物传感器。可以例如根据上述组装过程将颗粒物传感器组装成颗粒物传感器系统。

参照图19，可以将诸如上述那些的颗粒物传感器系统650结合到诸如移动电话(如图所示)，平板电脑或可穿戴计算设备之类的移动计算设备652中。颗粒物传感器系统650可由用户操作，例如，在移动计算设备652上执行的应用的控制下，以进行空气质量测试。可以在移动计算设备652的显示屏654上显示测试结果，例如以向用户提供关于用户环境中的空气质量的基本即时的反馈。

此处描述的颗粒物传感器系统也可以结合到其他设备中，例如空气净化器或空调单元；或用于其他应用，例如汽车应用或工业应用。

已经描述了多个实施例。然而，将理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。例如，上述某些步骤可能与顺序无关，因此可以按照与上述顺序不同的顺序执行。

其他实施方式也在所附权利要求的范围内。

Claims (52)

1.一种用于感测流体中颗粒物的颗粒物传感器系统，该系统包括：

基板；

盖，其设置在所述基板上，所述盖限定通过所述微流体系统的流动路径的至少一部分；

颗粒物传感器，其设置在所述盖和所述基板之间的内部空间中，所述颗粒物传感器包括电连接至所述基板的集成传感器设备，其中，所述流动路径通过所述颗粒物传感器被限定；以及

流体循环设备，其设置在所述盖和所述基板之间的内部空间中，并被配置为使流体沿着所述流动路径流过所述微流体系统。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述基板包括印刷电路板。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中在所述基板中形成的通道限定通过所述微流体系统的流动路径的一部分。

4.根据权利要求3所述的系统，其中在所述基板的金属化层中形成的通道限定通过所述微流体系统的流动路径的一部分。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述盖包括模制盖。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述盖被胶合到所述基板上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述流体循环设备包括泵、风扇、加热器和超声喷嘴中的一个或多个。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中用于所述流体循环设备的控制器电连接至所述基板。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括与所述基板电连接的流量传感器。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括加热器，所述加热器电连接至所述基板并且被定位成加热所述流动路径的一部分中的流体。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括设置在所述流体循环设备的入口处的过滤器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，用于所述流体循环设备的控制器、用于所述流体循环设备的电子组件、和用于所述颗粒物传感器的微控制器中的一个或多个被设置在所述过滤器和所述流体循环设备之间的腔中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括尺寸分离部件。

14.根据权利要求13所述的系统，其中尺寸分离部件由所述盖的内部形状限定。

15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述基板包括用于所述流体循环设备的基座，通过所述微流体系统的流动路径的至少一部分被限定在所述基座中。

16.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述基板包括限定所述颗粒物传感器的第一部分的基部，并且其中所述盖限定所述颗粒物传感器的第二部分。

17.根据权利要求16所述的系统，其中形成在所述基部中的通道限定通过所述颗粒物传感器的流动路径的一部分。

18.根据权利要求16或17所述的系统，其中所述基部和所述盖包括模制部件。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的系统，其中所述颗粒物传感器包括光学颗粒物传感器，并且其中，所述基部和所述盖分别限定所述光学颗粒物传感器的喷嘴、孔和光阱中的一个或多个的至少一部分。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的系统，其中所述颗粒物传感器包括基于过滤器的颗粒物传感器，并且其中，所述基部和所述盖分别限定基于过滤器的颗粒物传感器的过滤器壳体的至少一部分。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的系统，其中所述基部和所述盖被配置为经由形状闭合件附接。

22.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述颗粒物传感器包括基于过滤器的颗粒物传感器，并且其中，所述集成传感器设备包括光电检测器。

23.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述颗粒物传感器包括光学颗粒物传感器，并且其中所述集成传感器设备包括光电检测器。

24.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述光学颗粒物传感器的光电检测器和光源设置在所述基板上并与所述基板电连接。

25.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述光学颗粒物传感器包括流体流动导管，所述流体流动导管被配置为在通过所述微流体系统的流动路径中引起流体压力的变化。

26.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述颗粒物传感器包括基于颗粒物在所述集成传感器设备的接收表面上的热电泳沉积而形成的颗粒物传感器。

27.一种制造颗粒物传感器系统的方法，所述方法包括：

将颗粒物传感器设置在基板上，包括将颗粒物传感器的集成电路设备电连接至所述基板；

在所述基板上设置流体循环设备；以及

将盖定位在所述基板上以在所述盖和所述基板之间限定内部空间，所述颗粒物传感器和所述流体循环设备包含在所述内部空间中，所述盖限定通过所述颗粒物传感器系统的流动路径的至少一部分。

28.根据权利要求27所述的方法，包括在所述基板中形成通道，所述通道限定通过所述颗粒物传感器系统的流动路径的一部分。

29.根据权利要求27或28所述的方法，包括在所述盖中形成通道，所述通道限定通过所述颗粒物传感器系统的流动路径的一部分。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的方法，包括模制所述盖。

31.根据权利要求27至30中任一项所述的方法，其中将所述流体循环设备设置在所述基板上包括将所述流体循环设备设置在所述基板上的基座上。

32.根据权利要求31所述的方法，包括形成所述基座，包括在所述基座中形成通道，所述通道限定通过所述颗粒物传感器系统的流动路径的一部分。

33.根据权利要求27至32中任一项所述的方法，包括：

模制基部以限定所述颗粒物传感器的底部；以及

将所述基部设置在PCB上以形成所述基板。

34.根据权利要求33所述的方法，其中将所述流体循环设备设置在所述基板上包括将所述流体循环设备设置在所述基部上。

35.根据权利要求33或34所述的方法，其中模制基部包括在所述基部中形成通道，所述通道限定通过所述颗粒物传感器系统的流动路径的一部分。

36.根据权利要求33至35中任一项所述的方法，包括经由形状闭合件将所述盖附接到所述基部。

37.根据权利要求27至36中任一项所述的方法，包括将所述盖胶合到所述基板上。

38.根据权利要求27至37中任一项所述的方法，包括将用于所述流体循环设备的控制器电连接至所述基板。

39.根据权利要求27至38中任一项所述的方法，包括将流量传感器电连接至所述基板。

40.根据权利要求27至39中任一项所述的方法，包括在入口处将过滤器设置到所述流体循环设备中。

41.根据权利要求40所述的方法，包括将用于所述流体循环设备的控制器、用于所述流体循环设备的电子组件、和用于所述颗粒物传感器的微控制器中的一个或多个设置在所述过滤器和所述流体循环设备之间的腔中。

42.根据权利要求41所述的方法，包括确定所述腔的尺寸以衰减由所述流体循环设备引起的流体流动波动。

43.根据权利要求27至42中任一项所述的方法，包括在所述盖和所述基板中的一个或多个中限定尺寸分离部件。

44.根据权利要求27至43中任一项所述的方法，包括：

制造多个颗粒物传感器系统，包括：

在所述基板上设置多个颗粒物传感器，包括将每个颗粒物传感器的集成电路设备电连接至所述基板，

在所述基板上设置多个流体循环设备，以及

将所述盖定位在所述基板上以限定多个不同的内部空间，每个内部空间中包含一个颗粒物传感器和一个流体循环设备；以及

切割所述基板以分离所述多个颗粒物传感器系统。

45.一种使用颗粒物传感器系统感测流体中颗粒物的方法，所述方法包括：

通过操作设置在基板上的流体循环设备，使所述流体流过所述颗粒物传感器系统的流动路径，所述流动路径的至少一部分由所述颗粒物传感器系统的盖限定，包括：

使所述流体流过设置在所述盖和所述基板之间的内部空间中的颗粒物传感器，所述颗粒物传感器包括电连接至所述基板的集成传感器设备；以及

通过所述颗粒物传感器检测所述流体中颗粒物的量。

46.根据权利要求45所述的方法，其中使所述流体流过流动路径包括使所述流体流过形成在所述基板中的通道。

47.根据权利要求45或46所述的方法，其中使所述流体流过流动路径包括使所述流体流过形成在所述盖中的通道。

48.根据权利要求45至47中任一项所述的方法，包括通过电连接至所述基板的控制器控制所述流体循环设备的操作。

49.根据权利要求45至48中任一项所述的方法，包括通过电连接至所述基板的流量传感器检测所述流体的流速。

50.根据权利要求45至49中任一项所述的方法，包括加热所述流过所述流动路径的流体。

51.根据权利要求45至50中任一项所述的方法，包括通过所述颗粒物传感器上游的尺寸分离部件从所述流体中去除大于阈值尺寸的颗粒。

52.根据权利要求45至51中任一项所述的方法，包括衰减由所述流体循环设备引起的流体流动波动。

Images