CN217358639U - 一种无损检测mems流量传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无损检测MEMS流量传感器，包含设置在管道一侧的红外辐射单元、设置在管道另一侧的红外接收单元；所述红外辐射单元包括设置在管道管壁上用于向外辐射红外波的黑体、设置在黑体外侧用于给黑体加热的加热电阻、设置在加热电阻周围且通过两条导线与加热电阻连接的电源；所述红外接收单元为MEMS红外热电堆传感器阵列，且接收端正对黑体，用于吸收黑体辐射出的红外波，并转化为直流电压；本实用新型安装在管道外部，实现了对管道无损伤测量其内部的流速大小，在工作时受环境干扰小、热污染低，具有更高的准确度，且由于不直接接触流体，无需要额外的防水、密封要求，对管道的内部流体无影响，具有成本低、安装方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及流量传感器技术领域，特指一种无损检测MEMS流量传感器。
背景技术
MEMS流量传感器芯片是以微电子技术(半导体制造技术)为基础，并结合微加工和精密机械加工等技术制造而成的流量传感器核心器件。目前基于MEMS技术的传感器芯片已广泛的应用于工业控制、汽车电子、医疗器械、分析仪器、空气质量检测等领域。与传统机械式流量计相比，MEMS流量传感器芯片具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、易于集成和实现智能化的特点。
但是现有传统的热敏电阻或热电堆式MEMS流量传感器，通常需要做防水处理后与管道中液体接触，工作时，传感器首先要通过施加电压进行发热，形成稳定的温度分布，当液体流过传感器时会带走一部分热量，打破原来的稳定温度分布，使得该传感器的两侧形成温度差，进而产生输出电信号；由于现有的热敏电阻或热电堆式MEMS流量传感器需要做防水处理后与管道中液体接触，不仅会受到环境的影响和干扰，且会导致可靠性问题，而且传感器有一部分衬底膜结构，非常薄，在装配过程也会导致传感器损耗。
实用新型内容
本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种无损检测MEMS流量传感器。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种无损检测MEMS流量传感器，包含设置在管道一侧的红外辐射单元、设置在管道另一侧的红外接收单元；
所述红外辐射单元包括设置在管道管壁上用于向外辐射红外波的黑体、设置在黑体外侧用于给黑体加热的加热电阻、设置在加热电阻周围且通过两条导线与加热电阻连接的电源；
所述红外接收单元为MEMS红外热电堆传感器阵列，且接收端正对黑体，用于吸收黑体辐射出的红外波，并转化为直流电压。
优选的，所述黑体通过烧结工艺制作在加热电阻上。
优选的，所述黑体由炭黑材料制成。
优选的，所述加热电阻由多晶硅材料制成。
优选的，所述MEMS红外热电堆传感器阵列采用多个矩阵排列的MEMS红外热电堆传感器构成。
优选的，每个所述MEMS红外热电堆传感器由多个热电偶串联构成的热电堆、滤波光、封装管壳形成。
由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
1、本实用新型采用红外测温的工作方式以获取流体的相关参数，如流速，与传统热敏电阻等方式相比具有更高的灵敏度；
2、本实用新型安装在管道外部，实现了对管道无损伤测量其内部的流速大小，在工作时受环境干扰小、热污染低，具有更高的准确度；
3、本实用新型由于不直接接触流体，无需要额外的防水、密封要求，对管道的内部流体无影响，具有成本低、安装方便等优点。
附图说明
下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：
附图1为本实用新型所述的无损检测MEMS流量传感器的剖面图；
附图2为本实用新型所述的无损检测MEMS流量传感器的俯视图。
其中：1、管道；2、加热电阻；3、黑体；4、电源；5、导线；6、管壁；7、MEMS红外热电堆传感器阵列。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
附图1-2为本实用新型所述的无损检测MEMS流量传感器，包含设置在管道1一侧的红外辐射单元、设置在管道1另一侧的红外接收单元；
所述红外辐射单元包括设置在管壁6上用于向外辐射红外波的黑体3、设置在黑体3外侧用于给黑体3加热的加热电阻2、设置在加热电阻2周围且通过两条导线5与加热电阻2连接的电源4；
所述红外接收单元为MEMS红外热电堆传感器阵列7，且接收端正对黑体3，用于吸收黑体3辐射出的红外波，并转化为直流电压。
进一步，所述黑体3通过烧结工艺制作在加热电阻2上，能大大增加连接强度。
进一步，所述黑体3由炭黑材料制成，便于通过烧结工艺制作在加热电阻2上。
进一步，所述加热电阻2由多晶硅材料制成，具有低成本、安全环保等优点。
进一步，所述MEMS红外热电堆传感器阵列7采用3×3个MEMS红外热电堆传感器构成，具有更高的准确度。
进一步，每个所述MEMS红外热电堆传感器由多个热电偶串联构成的热电堆、滤波光、封装管壳形成，由于是现有技术，故不再对其结构进行详细叙述。
本实用新型可以在不改变管道1内部环境的前提下测量流体的流速以及流体其它特性，例如流质等；工作时：电源4通过导线5给加热电阻2供电使其发热，位于加热电阻2表面的黑体3基于黑体辐射理论辐射出的红外波透过管壁6到达MEMS红外热电堆传感器阵列7，MEMS红外热电堆传感器阵列7吸收这些红外波，基于热电效应可将温差转化为直流电压；当有流体流经管道1时，该流体会吸收部分黑体3所辐射出来的红外波，从而导致MEMS红外热电堆传感器阵列7所产生直流电压发生变化，通过获取传感器单元中最大电压值可得出当前流体流速，并且通过红外热电堆传感器阵列的电压分布还可以测出其余流体参数，如流质等。
以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。
Claims (6)
1.一种无损检测MEMS流量传感器，其特征在于：包含设置在管道一侧的红外辐射单元、设置在管道另一侧的红外接收单元；
所述红外辐射单元包括设置在管道管壁上用于向外辐射红外波的黑体、设置在黑体外侧用于给黑体加热的加热电阻、设置在加热电阻周围且通过两条导线与加热电阻连接的电源；
所述红外接收单元为MEMS红外热电堆传感器阵列，且接收端正对黑体，用于吸收黑体辐射出的红外波，并转化为直流电压。
2.根据权利要求1所述的无损检测MEMS流量传感器，其特征在于：所述黑体通过烧结工艺制作在加热电阻上。
3.根据权利要求2所述的无损检测MEMS流量传感器，其特征在于：所述黑体由炭黑材料制成。
4.根据权利要求3所述的无损检测MEMS流量传感器，其特征在于：所述加热电阻由多晶硅材料制成。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的无损检测MEMS流量传感器，其特征在于：所述MEMS红外热电堆传感器阵列采用多个矩阵排列的MEMS红外热电堆传感器构成。
6.根据权利要求5所述的无损检测MEMS流量传感器，其特征在于：每个所述MEMS红外热电堆传感器由多个热电偶串联构成的热电堆、滤波光、封装管壳形成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221011541.0U CN217358639U (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 一种无损检测mems流量传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202221011541.0U CN217358639U (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 一种无损检测mems流量传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN217358639U true CN217358639U (zh) | 2022-09-02 |
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ID=83056588
Family Applications (1)
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| CN202221011541.0U Active CN217358639U (zh) | 2022-04-28 | 2022-04-28 | 一种无损检测mems流量传感器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN217358639U (zh) |
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2022
- 2022-04-28 CN CN202221011541.0U patent/CN217358639U/zh active Active
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