CN1989404A - 差分热传感器 - Google Patents

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Abstract

一种传感器，包括至少两个传感器，例如外壳中的微传感器芯片。这种传感器可被设置成为：(i)绝对热导率传感器(10)，(ii)差分热导率传感器(70)，(iii)旋转传感器(100)，或(iv)定向传感器(44)。

Description

差分热传感器
本发明的技术领域
本发明涉及一种热传感器构件的设计和使用，其用于形成绝对热导率传感器和相对热导率传感器、旋转传感器和1-3轴线倾斜度(tilt)传感器或加速度传感器的环境补偿式传感器系统的实施例。
发明背景
对材料例如流体的热导率进行检测的热传感器，已经用于包括气相色谱法在内的多种应用中。
在气相色谱法中，将一定体积的未知气体试样注入到载气中，未知气体通过分离柱的作用而进行分离，并通过载气将分离后的样气成分传送到传感器并经过传感器，例如热导率传感器，该传感器检测未知气体的各种成分的固有热导率的变化。热导率传感器对未知气体中的热导率与载气热导率不同的任何成分作出响应。氦气由于其格外高的热导率而经常被用作载气。
当各气体成分经过热导率传感器时，热导率传感器的输出达到峰值，并且使用这些峰值来识别气体的各成分，这通过在相应峰值下的其洗脱时间和其区域浓度来实现。今天可用于执行上述功能的热导率传感器是比较笨重且昂贵的。
目前对流体、例如气体的热导率进行检测的绝对热导率传感器，可对流体的化学成分的变化作出响应，流体的化学成分通常是检测对象。然而。这些现有的绝对热导率传感器还会对温度、压力、定向(orientation)、加速度、振动、旋转和流量上的变化作出响应，而这通常是这些绝对热导率传感器的不适当响应。
通过明智地设置传感器外壳的尺寸以交换响应速度上一些损失，就可最大程度地减小会导致错误地检测到较大热导率的流动干扰。然而，降低温度、压力、湿度、定向或旋转的不合适影响通常需要使用另外的温度传感器、压力传感器和/或定向传感器。
此外，在气相色谱法系统中已经使用了差分(differential)热导率传感器组件，其中一个热导率传感器与携带注入试样之分离成分的出口载气流相接触，而另一热导率传感器与入口纯载气流相接触。目前认为，通过将这两个热导率传感器放置在彼此接近的位置，可最大程度地减小传感器所经受的温差，并且传感器暴露于相同的流速下。传感器通常定向在相同的方向上。
然而，在这个系统中，这两个热导率传感器可能会由于气相色谱法系统的分离柱上的压力降而暴露在不同但稳定的压力下。因而，这种气相色谱法系统就产生了包含由于这个压力降而引起的不合适误差因素的输出。此外，可得到的用于这些系统的差分热导率传感器通常制造成低容量，需要特别设计的热线风速计，这会导致系统非常昂贵。
本发明解决了这些问题或其它问题的其中一个或多个。
发明概要
根据本发明的一个方面，绝对热导率传感器包括外壳和第一及第二微结构。外壳具有通道，其暴露于有待于确定其绝对热导率的试样流体中。第一微结构传感器具有微加热器和至少一个温度敏感型微传感器，第一微结构传感器安装在外壳上，以便暴露于通道中的试样流体中。第二微结构传感器具有微加热器和至少一个温度敏感型微传感器，第二微结构传感器安装在外壳上，使其只与参比流体接触，并且与通道中的试样流体成分的变化隔离开，但不与温度、压力、定向和加速度上的普通变化(common change)隔离。
根据本发明的另一方面，旋转传感器包括外壳和第一及第二微结构。外壳具有轴对称的密封腔室，其包含流体和旋转轴线。第一微结构传感器安装在外壳上，以便暴露于密封腔室内的流体中，并且第一微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器。第二微结构传感器安装在外壳上，以便暴露于密封腔室内的流体中，第二微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器，并且第一和第二微结构传感器相对于轴线安装，以便基于传感器对流体相对于外壳的流动具有高灵敏度来检测外壳围绕轴线的旋转。
根据本发明的又一方面，差分热导率传感器包括外壳和第一及第二微结构。外壳具有通道，其暴露于有待确定其热导率的流体中。第一微结构传感器安装在外壳上，以便暴露于通道中的流体中，并且第一微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器。第二微结构传感器安装在外壳上，以便暴露于通道中的流体中，第二微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器，这两个通道具有精确相同的形状，并且第一和第二微结构传感器安装在外壳上，使得在第一和第二微结构传感器与通道之间具有最小的距离，以及围绕每个单独的传感器的最小死体积，以便在由温度、压力、流体速度、定向和加速度方面的未受控差异所引起的干扰最小的条件下，最大程度地提高差分流体特性测量的灵敏度和时间分辨能力。
根据本发明的又一方面，差分热导率传感器包括外壳和第一及第二传感器。外壳具有暴露于未经处理的流体下的通道，所述流体的热导率有待于在处理所述流体之前被确定。第一传感器安装在第一外壳上，以便暴露于通道的第一部分中的未经处理的流体下。第二传感器安装在第二紧密地协同定位的外壳上，以便暴露于同一通道的第二部分中的已经处理的流体下。
根据本发明的另一方面，定向传感器包括外壳和第一及第二微结构传感器。外壳具有密封的腔室，其包含流体和旋转轴线。第一微结构传感器安装在外壳上，以便暴露于密封腔室内的流体中，并且第一微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器。第二微结构传感器安装在外壳上，以便暴露于密封腔室内的流体中，第二微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器，并且第一和第二微结构传感器安装成彼此相对而形成大致90度的角度，以便检测外壳的双轴线定向，或者安装成彼此相对而形成180度的角度，以便检测外壳的单轴线定向。
附图简介
这些及其它特征和优点将从结合附图对本发明的详细描述中变得更为清楚，其中：
图1显示了根据本发明第一实施例的绝对热导率传感器；
图2显示了一种处理器，其可用于处理两个差分微结构流量传感器的输出；
图3显示了根据本发明第二实施例的定向传感器；
图4显示了根据本发明第三实施例的可用于气相色谱法中的差分热导率传感器；
图5和图6显示了根据本发明第四实施例的旋转传感器；和
图7显示了一种三轴线旋转传感器，其包含三个如图5和图6中所示的旋转传感器。
详细描述
图1显示了根据本发明第一实施例的绝对热导率传感器10。如图1中所示，绝对热导率传感器10包括安装在外壳16上的第一微结构传感器12和第二微结构传感器14。
例如，第一微结构传感器12可包括由固定在外壳16上的第一安装部件20来支撑的第一微结构18。装配在第一安装部件20的凹槽中的第一O形密封圈22密封在外壳16和第一安装部件20之间以免泄漏。
例如，第二微结构传感器14可包括由固定在外壳16上的第二安装部件26来支撑的第二微结构24。安装在第二安装部件26的凹槽中的第二O形密封圈28密封在外壳16和第二安装部件26之间以免泄漏。
各个第一和第二微结构18和24例如可根据美国专利No.4,683,159中所公开的微桥(microbridge)构造而成。因而，第一和第二微结构18和24例如可各自构造成一个或多个温度敏感型微传感器，其用于检测微加热器所发出的热量。更具体地说，第一和第二微结构18和24可各自包括位于一对温度敏感型微传感器之间的微加热器。
外壳16具有通道30，通道30支承流体，其热导率有待检测。第一微结构18暴露于通道30的流体中。然而，隔膜32将第二微结构24相对于通道30中的流体密封起来。填充流体填充了形成于隔膜32和第二微结构24之间的腔室。这种填充流体例如可以是惰性气体或液体，其理论上接近在试样流体与第一传感器相接触时通常所遇到的流体平均成分。
第一护罩34用于防护第一微结构18，以免流体对流，流体对流对于检测通道30中的流体热导率的精度有负面影响。第二护罩36设于第二微结构24和隔膜32之间。第一和第二护罩34和36可以类似于美国专利No.6,322,247中所公开的护罩25，并且可作为外壳16的一部分而包含进来。
绝对热导率传感器10可实现对通道30中的所监测流体的成分上的细小变化进行检测，并且在无法得到加压的试样流和/或参比流的情况下是适用的。
第二微结构24用于从第一微结构18的输出中消除流体压力、温度、加速度、定向等环境条件上的变化。因而，第一微结构18的输出就经受了来自于这种环境条件的最小干扰。
因此，图2显示了一种从第一微结构18的输出中消除环境条件变化的装置。如图2中所示，第一微结构18的温度敏感型微传感器(带箭头)联接在Wheatstone桥的相对的两个引脚(leg)上，该桥具有两对相对的端子，一对用于接收桥的输入电势，另一对用于形成桥输出，该桥输出联接在第一差分放大器38的输入端子上。类似地，第二微结构24的温度敏感型微传感器(带箭头)联接在Wheatstone桥的相对的两个引脚上，该桥具有两对相对的端子，一对接收桥的输入电势，另一对形成桥输出，该桥输出联接在第二差分放大器40的输入端子上。
因而，第一差动放大器38的输出为第一微结构18提供了输出，而第二差动放大器40的输出为第二微结构24提供了输出。第三差分放大器42从第二差分放大器40的输出中减去第一差分放大器38的输出，从而从第一微结构18的输出中基本上消除了环境影响，例如流体压力、温度、定向等的影响。(图中没有显示第一和第二微结构18和24的微加热器的电源，但该电源是传统电源。)
如果要检测空气/燃料比，那么，可通过使用绝对热导率传感器10来消除由环境湿度所造成的任何检测误差。因而，绝对热导率传感器10就使得无需另外的用以检测周围空气的湿度传感器。在现有技术的装置中，当基准传感器暴露于周围空气中时，为了提高发动机入口处的空气/燃料比的检测精度，需要另外的湿度传感器。
图3显示了根据本发明第二实施例的定向传感器44。如图3中所示，定向传感器44包括安装在外壳50上的第一微结构传感器46和第二微结构传感器48。
例如，第一微结构传感器46可包括由固定在外壳50上的第一安装部件54来支撑的第一微结构52。安装在第一安装部件54的凹槽中的第一O形密封圈56密封在外壳50和第一安装部件54之间，以防止泄漏。
例如，第二微结构传感器48可包括由固定在外壳50上的第二安装部件60来支撑的第二微结构58。安装在第二安装部件60的凹槽中的第二O形密封圈62密封在外壳50和第二安装部件60之间，以防止泄漏。
例如，第一和第二微结构52，58可各自根据美国专利No.4,683,159中所公开的微桥构造而成。作为备选，第一微结构52和第二微结构58可各自为如下所述的微型部件。因而，如本专利中所示，第一和第二微结构52和58可各自包括位于一对温度敏感型微传感器之间的微加热器。
虽然没有显示出，但是，如上所述，可为第一和第二微结构52和58提供护罩，例如护罩34和36。作为备选，可参照图1和图5来提供护罩，例如护罩34和36，并且可在没有这种护罩的条件下操作如图3，4，6和7中所示的装置。
外壳50具有密封腔室64，其包含第一微结构52和第二微结构58所共用的流体。隔膜66将密封腔室64密封起来，使得第一和第二微结构52和58暴露于密封腔室64内的共用流体中。填充流体填充密封腔室64。例如，这种填充流体可以是惰性气体或液体，其理论上接近一般在试样流体与第一传感器相接触时所遇到的流体平均成分。
因为第一和第二微结构52和58安装成彼此相对地形成90度的角度，并且共用液体(或加压气体)被密封在密封腔室64中，所以，仅带有第一和第二微结构52和58的定向传感器44就作为带有温度和压力补偿的双轴线定向传感器来工作。也就是说，作用在密封腔室64中的流体动力学上的重力影响产生了来自第一和第二微结构52和58不同的响应，并且可用作定向传感器44的定向指示。
图2的电路可用于处理第一和第二微结构52和58的输出，以便提供第三差分放大器42的输出，其指示了差分热导率传感器44的双轴线定向，并且补偿了温度和压力。作为备选，可提供第三微结构来检测腔室64中的流体，在这种情况下，可为第一和第三微结构提供图2中的第一电路，可为第二和第三微结构提供图2中的第二电路，并可为第一和第二微结构提供图2中的第三电路。因而，每一对微结构就用于从定向输出中消除环境条件如流体压力、温度、定向等的影响。每一对传感器一起代表用于三条空间轴线中一条轴线的倾斜度传感器或加速度传感器。
还如图3中所示，可以提供具有安装部件和O形密封圈的第三微结构68，使得第一、第二和第三微结构52，58和68彼此正交，并且使微结构68也暴露于流体腔室64内的流体中。利用这个第三微结构68，定向传感器44就成为三轴线定向传感器。
每对第一、第二和第三微结构52，58和58可由相应的电路(例如图2中所示的电路)进行处理，以提供三个单独的输出，其共同指示三条轴线的定向。作为备选，可提供第四微结构来检测腔室64中的流体。在这种情况下，可为第一和第四微结构提供图2中的第一电路，可为第二和第四微结构提供图2中的第二电路，并可为第三和第四微结构提供图2中的第一电路，以便提供一种三轴线定向输出。因而，第四微结构用于消除定向输出中的环境条件，例如流体压力、温度、定向等的影响。
图4显示了根据本发明第三实施例的差分热导率传感器70。例如，差分热导率传感器70可用于气相色谱法。如图4中所示，差分热导率传感器70包括安装在外壳76上的第一微结构传感器72和第二微结构传感器74。
第一微结构传感器72例如可包括由固定在外壳76上的第一安装部件80来支撑的第一微结构78。装配在第一安装部件80的凹槽中的第一O形密封圈82密封在外壳76和第一安装部件80之间，以防止泄漏。
第二微结构传感器74例如可包括由固定在外壳76上的第二安装部件86来支撑的第二微结构84。装配在第二安装部件86的凹槽中的第二O形密封圈88密封在外壳76和第二安装部件86之间，以防止泄漏。
第一和第二微结构78和84例如可各自根据美国专利No.4,683,159中所公开的微桥构造而成。因而，如本专利中所示，第一和第二微结构78和84可各包括位于一对温度敏感型微传感器之间的微加热器。
外壳76具有流动路径90，流动路径90具有包含沿一个方向经过第一微结构78的流体的第一部分，以及其中流体以相反方向经过第二微结构84的第二部分。在图4所示的示例中，流动路径90中的流体沿着第一微结构78从左向右地流过第一部分，并且沿着第二微结构84从右向左地流过第二部分。如图4中的示例所示，流动路径90的第一部分和第二部分彼此平行。在气相色谱法中，流动路径90的第一部分(第一微结构78暴露于该部分下)携带参比气体，而流动路径90的第二部分(第二微结构84暴露于该部分下)携带分开的参比气体和试样气体。
当用于实现低成本的气相色谱法差分热导率传感器时，差分热导率传感器70就可实现对被迫经过紧密间隔开的第一和第二微结构78和84的两个相等流之间的细小成分差异进行检测。压力降，例如加在限制物上的压力降，可用于迫使该流动经过通道90。
为了实现良好的测量时间分辨能力，应该最大程度地减小第一和第二微结构78和84各自与通道90之间的距离。另外，在第一和第二微结构78和84周围可提供最小的死体积，例如≤5nL，在此处，第一和第二微结构与通道90对接。例如，可用填料或塞子填充第一微结构78和外壳76之间的空间的容积，使得如图4中所示，第一微结构78的下表面和填料或塞子的下表面就沿着通道90的第一部分而形成了平滑的表面和/或与外壳76共面的表面。类似地，可用填料或塞子填充第二微结构84和外壳76之间的空间的容积，使得如图4中所示，第二微结构84的上表面和填料或塞子的上表面就沿着通道90的第二部分而形成了平滑的表面和/或与外壳76共面的表面。如下所述的Microbrick传感器的使用可用于最大程度地减小这种死体积。
图2的电路可用于按照与处理第一和第二微结构18和24的输出相同的方式来处理第一和第二微结构78和84的输出，使得第一差分放大器38的输出可用于识别流过通道90的流体的成分。
图5和图6显示了根据本发明第四实施例的旋转传感器100。如图5中所示，旋转传感器100包括安装在外壳106上的第一微结构传感器102和第二微结构传感器104。
第一微结构传感器102例如可包括由固定在外壳106上的第一安装部件110来支撑的第一微结构108。装配在第一安装部件110的凹槽中的第一O形密封圈112密封在外壳106和第一安装部件110之间，以防止泄漏。
第二微结构传感器104例如可包括由固定在外壳106上的第二安装部件116来支撑的第二微结构114。装配在第二安装部件116的凹槽中的第二O形密封圈118密封在外壳106和第二安装部件116之间，以防止泄漏。
第一和第二微结构108和114例如可各自根据美国专利No.4,683,159中所公开的微桥构造而成。因而，如本专利中所示，第一和第二微结构108和114可各包括位于一对温度敏感型微传感器之间的微加热器。
外壳106具有包含流体的环形腔室120。因此，第一和第二微结构108和114暴露于环形腔室120内的流体中。包含在环形腔室120中的流体可以是气体，例如氮气、氩气，等等。作为备选，包含在环形腔室120中的流体可以是液体，例如水、庚烷、油，等等。
如图5的侧剖视图和图6的顶视图所示，外壳106能够绕轴线122旋转。当外壳106开始旋转时，由于惯性的缘故，环形腔室120中的流体将倾向于相对第一和第二微结构传感器102和104而保持不动。因此，微结构传感器102和104将经历代表旋转、旋转速度、旋转加速度和/或倾斜度的流动，同时消除了例如由定向、压力和周围温度方面的变化所造成的干扰。对于这种应用场合，为了实现更大的惯性效应，环形腔室120中的填充流体优选是液体。
对液体粘性(阻尼)、空腔壁平滑度、腔室高度和宽度/半径之比的适当选择，就使得可在灵敏度和运行后的误差之间找到折衷，所述灵敏度和运行后的误差具有特有的指数级增长倍数和衰减倍数，使得可对于所关注的规定的角度范围来实现所需旋转速度的去卷积(deconvolution)。
通过从第一和第二微结构108和124的微传感器中减去相反的流信号，可有效地求和计算旋转效应，并且消除了线性加速度和环境的影响。图2的电路可用于这个目的。
另外，可将两个旋转传感器100安装成彼此正交，以便提供一种双轴线旋转传感器，如图7中所示，三个旋转传感器100可安装成彼此正交，从而提供一种三轴线旋转传感器。
绝对热导率传感器10，定向传感器44，差分热导率传感器70和旋转传感器100同时地消除了一阶的温度、压力和定向的影响，这种影响会干扰单独的或单个的热导率(TO)传感器的操作。
当系统无法得到加压的参比流体时，绝对热导率传感器10就检测静态流体的浓度变化，从而将这种静态参比基准内置在传感器中。因此，绝对热导率传感器10可用于检测静态流体(气体或液体)，例如空气、工艺流和/或流体储存罐(飞机油罐，燃料电池处理罐等等)内的气体或液体成分上的细小变化。
当系统，例如气相色谱法系统可使用参比流时，差分热导率传感器70就检测流动流体(气体或液体)的浓度变化。另外，在添加试样体积并将其分离成多种成分之前和之后，差分热导率传感器70可用于检测载气流上的细小变化。此外，差分热导率传感器70具有亚毫秒级的响应时间。
通过利用填充在腔室120中的流体的惯性，或者利用由第一和第二微结构108和114的微加热器引起的微小热对流，旋转传感器100就单独地或顺序地(但不是同时地)检测(利用密封在如图5所示的微结构中的流体)旋转或加速度，以便检测定向或加速度。
现成的相对较高容量的微桥或微膜传感器芯片可用作传感器10，44，70和100的微结构18，24，52，58，78，84，108和114，以实现低成本的差分热导率传感器。因此，传感器10，44，70和100就比以前的热导率传感器更便宜，同时提供了良好的精度和对环境条件的不灵敏性。
上面已经讨论了本发明的某些变型。本发明领域的技术人员将可以想到其它的变型。例如，如上所述，现成的微桥或微膜传感器芯片可用作传感器10，44，70和100的微结构18，24，52，58，78，84，108和114。
此外，提出了微桥作为微结构18，24，52，58，78，84，108和114的示例。微桥是包括加热器、上游温度敏感型微传感器和下游温度敏感型微传感器在内的微装置，其形成为跨在一般位于硅衬底中的井(well)之上的桥。作为替代，各微结构18，24，52，58，78，84，108和114可以是美国专利申请序列号10/150,851和10/337,746中所述的相应MicrobrickTM。这种类型的装置包括形成于大致实心衬底例如硅衬底上的微加热器、上游温度敏感型微传感器和下游温度敏感型微传感器。
此外，图2显示了可用于在两个微结构传感器的输出之间形成差异的处理器。然而，图2的处理器可采用例如计算机、逻辑门电路，可编程逻辑阵列和/或其它电路或装置的备选形式，以形成在两个或多个微结构传感器的输出之间的差异。
因此，本发明的详细描述被视为仅仅是说明性的，并用于为本领域中那些技术人员讲述实现本发明的最佳模式的目的。在基本上不脱离本发明范围的条件下，可修改细节，并且保留对属于所附权利要求范围内的所有变型的专用权利。

Claims (37)

1.一种绝对热导率传感器，包括：
具有通道的外壳，所述通道暴露于其绝对热导率有待确定的试样流体中；
具有微加热器和至少一个温度敏感型微传感器的第一微结构传感器，其中，所述第一微结构传感器安装在所述外壳上，以便暴露于所述通道内的试样流体中；
具有微加热器和至少一个温度敏感型微传感器的第二微结构传感器，其中，所述第二微结构传感器安装在所述外壳上，使其只与参比流体接触，并且与所述通道内的试样流体成分变化隔离，但不与温度、压力/定向和加速度上的普通变化隔离。
2.根据权利要求1所述的绝对热导率传感器，其特征在于，所述第一微结构传感器提供第一输出，所述第二微结构传感器提供第二输出，并且所述绝对热导率传感器还包括一种配置成可将所述第一输出和第二输出组合起来以减少温度、压力、定向和加速度对绝对热导率测量的影响的装置。
3.根据权利要求2所述的绝对热导率传感器，其特征在于，所述装置包括差分放大器。
4.根据权利要求1所述的绝对热导率传感器，其特征在于，还包括在所述通道与形成所述传感器周围的空间的第二微结构传感器之间的密封件，其中，所述空间只包含参比流体，而不包含其热导率有待于确定的试样流体。
5.根据权利要求4所述的绝对热导率传感器，其特征在于，所述流体包括气相、液相和混合相的材料组中的任何一种。
6.根据权利要求1所述的绝对热导率传感器，其特征在于，所述第一和第二微结构传感器是紧密接近且平行地安装的。
7.根据权利要求1所述的绝对热导率传感器，其特征在于，所述第一和第二微结构传感器由商业上可获得的低成本的微结构组装而成。
8.根据权利要求7所述的绝对热导率传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括微桥。
9.根据权利要求7所述的绝对热导率传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括Microbrick(TM)。
10.根据权利要求7所述的绝对热导率传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括微膜结构。
11.一种旋转传感器，包括：
外壳，其具有包含流体和旋转轴线的密封的轴对称的腔室；
安装在所述外壳上，从而暴露于所述密封腔室内的流体中的第一微结构传感器，其中，所述第一微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器；和
安装在所述外壳上，从而暴露于所述密封腔室内的流体中的第二微结构传感器，其中，所述第二微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器，并且所述第一和第二微结构传感器相对于所述轴线安装成可基于传感器对流体相对于所述外壳流动的高灵敏度来检测所述外壳围绕所述轴线的旋转。
12.根据权利要求11所述的旋转传感器，其特征在于，还包括这样的装置，其设置成可减去来自第一和第二微结构中的相反流信号，从而有效地求和计算旋转效应，并消除线性加速度和环境影响。
13.根据权利要求11所述的旋转传感器，其特征在于，所述流体包括气体。
14.根据权利要求11所述的旋转传感器，其特征在于，所述流体包括液体。
15.根据权利要求11所述的旋转传感器，其特征在于，所述液体包括高密度、低粘性且化学惰性的液体，例如Fluorinert(TM)。
16.根据权利要求11所述的旋转传感器，其特征在于，所述第一和第二微结构传感器彼此平行地安装在所述外壳的轴线的相对两侧，从而可检测所述外壳围绕所述轴线的旋转。
17.根据权利要求11所述的旋转传感器，其特征在于，所述第一微结构传感器提供第一输出，所述第二微结构传感器提供第二输出，并且所述旋转传感器还包括一种配置成可将所述第一输出和第二输出组合起来以减少对所述外壳旋转测量的环境影响的装置。
18.根据权利要求11所述的旋转传感器，其特征在于，两个以上的传感器暴露于旋转的流体流中，以便所述两个以上的传感器可进行切换，以用作两对倾斜度传感器和加速度传感器，并检测双轴线倾斜度或加速度。
19.根据权利要求11所述的旋转传感器，其特征在于，所述第一和第二微结构传感器由可获得的低成本的微结构组装而成。
20.根据权利要求19所述的旋转传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括微桥。
21.根据权利要求19所述的旋转传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括Microbricks(TM)。
22.根据权利要求19所述的旋转传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括微膜结构。
23.一种差分热导率传感器，包括：
具有通道的外壳，所述通道暴露于其热导率有待确定的流体中；
安装在所述外壳上，从而暴露于所述通道内的流体中的第一微结构传感器，其中，所述第一微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器；和
安装在所述外壳上，从而暴露于所述通道内的流体中的第二微结构传感器，其中，所述第二微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器，其中，所述两个通道具有精确相同的形状，并且所述第一和第二微结构传感器安装在所述外壳上，使得在所述第一和第二微结构传感器和所述通道之间存在最小的距离，以及在每个单独的传感器周围的最小死体积，以便在由温度、压力、流体速度、定向和加速度方面的未受控差异所引起的干扰最小的条件下，最大程度地提高差分流体特性测量的灵敏度和时间分辨能力。
24.根据权利要求23所述的差分热导率传感器，其特征在于，所述最小死体积≤5nL。
25.根据权利要求23所述的差分热导率传感器，其特征在于，所述差分热导率传感器具有亚毫秒级的响应时间。
26.根据权利要求23所述的差分热导率传感器，其特征在于，所述第一和第二微结构传感器由可获得的低成本的微结构组装而成。
27.根据权利要求26所述的差分热导率传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括微桥。
28.根据权利要求26所述的差分热导率传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括Microbricks(TM)。
29.根据权利要求26所述的差分热导率传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括微膜结构。
30.根据权利要求23所述的差分热导率传感器，其特征在于，所述第一微结构传感器提供第一输出，所述第二微结构传感器提供第二输出，并且所述差分热导率传感器还包括一种配置成可将所述第一输出和第二输出组合起来以便基本上消除了对流体热导率测量的环境影响的装置。
31.根据权利要求23所述的差分热导率传感器，其特征在于，还包括一种设置成可从所述第一和第二微结构传感器彼此之中减去所述第一和第二微结构传感器的输出的装置。
32.一种差分热导率传感器，包括：
外壳，其具有暴露于未经处理的流体中的通道，所述流体的热导率有待于在处理流体之前被确定；
第一传感器，其安装在第一外壳上，从而暴露于所述通道第一部分中的未经处理的流体中；和
第二传感器，其安装在第二紧密协同定位的外壳上，从而暴露于同一通道的第二部分中的已经处理的流体中。
33.根据权利要求32所述的差分热导率传感器，其特征在于，所述通道的第一部分和第二部分彼此平行，使得所述这两种已经处理的流体和未经处理的流体可在到达紧密协同定位的差分热传感器之前(例如通过平行的流动通道)使温度均衡。
34.一种定向传感器，包括：
外壳，其具有包含流体和旋转轴线的密封腔室；
安装在所述外壳上，从而暴露于所述密封腔室内的流体中的第一微结构传感器，所述第一微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器；和
安装在所述外壳上，从而暴露于所述密封腔室内的流体中的第二微结构传感器，其中，所述第二微结构传感器包括微加热器和至少一个温度敏感型微传感器，并且所述第一和第二微结构传感器安装成彼此相对地形成大致90度的角度，以便检测所述外壳的双轴线定向，或者安装成彼此相对地形成180度的角度，以便检测所述外壳的单轴线定向。
35.根据权利要求34所述的定向传感器，其特征在于，所述第一微结构传感器提供第一输出，所述第二微结构传感器提供第二输出，并且所述定向传感器还包括这样的装置，其配置成可将所述第一输出和第二输出组合起来，以便对测量所述外壳定向时的最大信号和/或定向轴线数量进行优化。
36.根据权利要求34所述的定向传感器，其特征在于，所述第一和第二微结构传感器由可获得的低成本的微结构组装而成。
37.根据权利要求36所述的定向传感器，其特征在于，所述可获得的低成本的微结构包括来自微桥、微膜和Microbricks(TM)的其中一种结构。
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