DE4324040A1

DE4324040A1 - Massenstromsensor

Info

Publication number: DE4324040A1
Application number: DE19934324040
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Dr Sauer; Josef Dipl Ing Kleinhans; Hans Dipl Phys Hecht; Ulrich Dipl Phys Dr Kuhn; Eckart Dipl Ing Dr Reihlen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1993-07-17
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2013-07-18
Also published as: DE4324040B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Massenstromsensor nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der US-A-4 501 144 ist bereits ein Massenstromsensor mit einem im Luftstrom gelegenen Sensorelement bekannt, wobei auf dem Sensorelement ein Heizer und zwei Temperaturmeßfühler angeordnet sind. Von den beiden Temperaturmeßfühlern ist einer in Strömungs richtung vor und einer nach dem Heizer gelegen. Durch Anordnung der beiden Temperaturmeßfühler in einer Meßbrücke wird durch einen Ver gleich der Widerstandswerte das Sensorsignal gebildet. Die Tempera tur des Heizers wird derart geregelt, daß die Übertemperatur, d. h. die Temperaturdifferenz zwischen Heizer und Luftstrom, konstant ist. Eine konstante Übertemperatur hat jedoch den Nachteil, daß die Tem peraturabhängigkeit der Sensorkennlinie nicht vollständig kompen siert werden kann.

Aus der DE-A1 36 38 138 ist ein Massenstromsensor bekannt, bei dem die Übertemperatur eine Funktion der Lufttemperatur ist, um die Temperaturabhängigkeit der Sensorkennlinie zu kompensieren. Die Messung des Sensorsignals erfolgt durch die Messung der Spannung des Heizer-Widerstandes. Die Korrektur der Temperaturabhängigkeit der Kennlinie des Sensors ist aufgrund dieses Meßprinzips begrenzt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Massenstromsensor mit den kennzeichnenden Merk malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Tem peraturabhängigkeit der Kennlinie des Sensors noch besser korrigiert werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Massenstromsensors möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Übertemperatur des Heizers derart nachzuführen, daß die physikalisch unvermeidbaren Temperaturabhängigkeiten der Kennlinie, nämlich diejenigen der Wärmeleitung, der Wärmekapazität und der Viskosität des strömenden Mediums kompensiert werden.

Wenn die Regelmittel einen eigenen Heizertemperaturfühler aufweisen, so kann die Heizertemperatur unabhängig vom Zustand des Heizers gemessen werden. Um die Medientemperatur zuverlässig und ohne Beeinflussung durch andere Teile des Sensors zu messen, sind ein oder mehrere Medientemperaturfühler zweckmäßig. Die Geschwindigkeit, mit der der Sensor auf Änderungen der Strömungsintensität reagiert, wird dadurch erhöht, daß der Heizer, der Heizertemperaturfühler und weitere Temperaturmeßfühler auf einer dünnen dielektrischen Membran mit geringer Wärmekapazität angeordnet sind. Durch die Verwendung von Siliziumtechnologie wird die Herstellung der Sensoren besonders einfach und somit kostengünstig. Die Medientemperaturfühler befinden sich dann auf "Siliziumfestland".

In der einfachsten Ausführungsform ist der Heizer als ohmscher Widerstand und die Temperaturmeßfühler, die Medientemperaturfühler und der Heizertemperaturfühler als temperaturabhängige Widerstände ausgeführt. Besonders einfach werden sowohl die Auswertemittel wie auch die Regelmittel als analoge Brückenschaltungen ausgeführt. Durch mehrere einstellbare Widerstände in der Regelbrücke wird die Temperaturkompensation eingestellt.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Sensor, Fig. 2 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Sensor, Fig. 3 eine Schaltskizze der Auswertemittel und Fig. 4 eine Schaltskizze der Regelmittel. In Fig. 5 ist beispielhaft eine Funktion der Tempera tur des Heizers über der Temperatur des Mediums als Kennlinie auf getragen, die zur optimalen Temperaturkompensation führt. In den Fig. 6 und 7 sind Schaltungen angegeben, die eine solche bei spielhafte Kennlinie elektronisch selbständig einstellen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Massenstromsensor in der Aufsicht und in der Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie 1-1 ge zeigt. Auf einem Träger 30 ist ein Sensorelement 6 derart angeord net, daß es in dem durch den Pfeil 51 angedeuteten Medienstrom geleg en ist. Das Sensorelement 6 weist einen Rahmen 8 aus einkristalli nem Silizium und eine dielektrische Membran 7 auf. Auf der Membran 7 sind ein Heizer 1, zwei Temperaturmeßfühler 2, 3 und ein Heizertem peraturfühler 4 angeordnet. Auf dem Rahmen 8 ist ein Medientempera turfühler 5 gelegen. Es können in gleicher Art auch mehrere Medien temperaturfühler auf dem Rahmen angeordnet sein. Über Bondpads 33 und Bonddrähte 34 sind die auf dem Sensorelement 6 angeordneten Ele mente mit auf dem Träger 30 gelegenen Dickschichtschaltungen be stehend aus Dickschichtleiterbahnen 31 und Dickfilmwiderständen 32 verbunden. Auf der Unterseite der Membran 7 weist der Träger 30 beispielsweise ein Lüftungsloch 35 auf.

Das Sensorelement 6 ist mit den üblichen mikromechanischen Methoden hergestellt. Dabei ist beispielsweise an einen Siliziumwafer ge dacht, auf dessen Oberfläche eine dünne dielektrische Schicht abge schieden ist. Durch Herausätzen des Siliziums mit einer Ätzlösung, die die dünne dielektrische Schicht nicht angreift, wird die Membran 7 aus diesem Wafer herausstrukturiert. Durch Zerteilen mit einer Säge oder zusätzliche Ätzschritte wird dann der Wafer so zerlegt, daß der Rahmen 8 entsteht. Als Material für die Membran 7 eignen sich beispielsweise Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, aber auch andere Materialien wie beispielsweise dünne Kunststoffschichten sind denkbar. Wesentliches Merkmal der Membran 7 ist es, daß sie sowohl durch ihre dünne Ausgestaltung wie auch vom Material her nur eine geringe Wärmeleitung und Wärmekapazität aufweist.

Für den Träger 30 sind eine Vielzahl von Materialien vorstellbar, wie beispielsweise Aluminium, emaillierte Stahlsubstrate, Glas oder Keramikplatten aus Aluminiumoxid. Der Heizer 1, die Temperaturmeß fühler 2, 3, der Heizertemperaturfühler 4 und der Medientemperatur fühler 5 bestehen aus dünnen strukturierten metallischen Schichten. Als Material für diese metallischen Schichten ist beispielsweise Platin vorstellbar.

Zur Erzeugung dieser strukturierten metallischen Schichten wird zunächst die gesamte Oberfläche des Sensorelements 6 mit einem durchgehenden Metallfilm bedeckt. Durch Fotolithographie und Ätzen werden dann die Strukturen für den Heizer 1, die Temperaturmeßfühler 2, 3, den Heizertemperaturfühler 4 und den Medientemperaturfühler 5 aus der ganzflächigen Schicht herausgeätzt.

Bei dieser Vorgehensweise ist besonders vorteilhaft, daß alle die Temperatur messenden Elemente aus dem gleichen Material bestehen und somit auch die gleiche Temperaturabhängigkeit ihres Widerstands auf weisen. Dies kann insbesondere genutzt werden, wenn bei allen Tempe raturmessungen immer zwei Elemente in Differenz zueinander arbeiten, da sich so die durch eine gleichsinnige Temperaturänderung verur sachten Widerstandsänderungen gegeneinander aufheben. Weiterhin ist bei dieser Vorgehensweise positiv, daß die geometrischen Abstände aller Elemente zueinander, insbesondere die relativen Abstände der beiden Temperaturmeßfühler 2, 3 zum Heizer 1 nur durch eventuelle Fehler der bei der Fotolithographie verwendeten Maske bedingt sind. Diese Fehler können jedoch sehr einfach vermieden werden. Um den Meßeffekt zu verstärken ist es sehr gut möglich, anstelle der hier gezeigten einfachen Schleifen, Mäanderstrukturen zu verwenden. Auf den Träger 30, der z. B. aus Aluminium besteht, ist das Dickschicht substrat, z. B. Al₂O₃ aufgeklebt. Die Dickschichtschaltungen, bestehend aus Leiterbahnen 31 und Dickschichtwiderstandselementen 32 sind nur als eine mögliche Ausführungsform zu verstehen. Daher sind auch nur exemplarisch die Bonddrähte 34 zur Kontaktierung der Tem peraturmeßfühler 2, 3 gezeigt. In äquivalenter Weise sind auch der Heizer 1, der Heizertemperaturfühler 4 und der Medientemperaturfüh ler 5 kontaktiert.

Neben den Dickschichtwiderstandselementen 32 können noch weitere Elemente, wie beispielsweise Differenzverstärker oder ähnliches vorhanden sein. Weiterhin kann beispielsweise eine komplette Auswerteschaltung in das Silizium des Rahmens 8 integriert sein. Die Bondpads 33 würden dann nur noch dazu dienen, einen elektrischen Kontakt dieser Schaltkreise zur Außenwelt herzustellen. Ebenso könn ten weitere Schaltelemente auch in Dünnfilmtechnik auf dem Träger 30 oder dem Träger 52 realisiert sein. Die beiden Temperaturmeßelemente 2, 3 sind hier als temperaturempfindliche Widerstände ausgeführt, d. h. durch eine Messung ihres Widerstandes kann auf die Temperatur der Membran an dieser Stelle geschlossen werden.

Die beiden Temperaturmeßelemente 2, 3 werden vom Heizer 1 auf eine Temperatur erwärmt, die über der Temperatur des ungestörten strömen den Mediums liegt. Zwischen dem Medium und der Membran findet ein Wärmeaustausch statt, der von der Temperaturdifferenz zwischen der jeweiligen Stelle der Membran und dem Medium abhängt. Da der Temper aturmeßfühler 3 in Strömungsrichtung nach dem Heizer 1 gelegen ist, ist somit der Wärmeübergang vom Temperaturmeßelement 3 an das strö mende Medium geringer, da das Medium durch den Heizer 1 bereits eine höhere Temperatur aufweist. Die so entstehende Temperaturdifferenz zwischen dem Temperaturmeßfühler 2 und dem Temperaturmeßfühler 3 ist ein Maß für den Massenstrom des vorbeiströmenden Mediums. Durch die in Fig. 3 gezeigte Schaltung wird ein diese Temperaturdifferenz annäherndes Signal ausgewertet.

In der Fig. 3 ist eine Brückenschaltung gezeigt, wobei zwei Brückenzweige zwischen der Versorgungsspannung 10 angeordnet sind. Im einen Brückenzweig sind die beiden Temperaturmeßfühler 2, 3 in Reihe geschaltet. Im anderen Brückenzweig sind zwei weitere Wider stände 11, 12 ebenfalls in Reihe geschaltet. Die beiden weiteren Widerstände 11, 12 können beispielsweise durch die beiden in der Fig. 2 gezeigten Dickfilmwiderstandselemente 32 realisiert sein. Der Mittelabgriff 13 der beiden Brückenzweige ist mit dem Differenz bilder 14 verbunden. Dieser gibt ein Signal aus, das proportional zur Spannungsdifferenz an den beiden Punkten 13 ist.

Die beiden Temperaturmeßfühler 2, 3 sind so ausgeführt, daß sie bei der gleichen Temperatur den gleichen Widerstand aufweisen. Wenn dies aufgrund von Fertigungstoleranzen nicht der Fall ist, so müssen die Widerstände 11, 12 entsprechend eingestellt werden, so daß die Brücke bei gleicher Temperatur der beiden Temperaturmeßfühler 2, 3 ausgeglichen ist. Durch eine Temperaturdifferenz zwischen dem Tem peraturmeßfühler 2 und dem Temperaturmeßfühler 3 wird eine entspre chende Verstimmung der Brücke mit einem daraus resultierenden Aus gangssignal des Differenzbilders 14 verursacht.

In der Fig. 4 ist die Regelung der Übertemperatur des Heizers dar gestellt. Zwischen der Versorgungsspannung 20 ist eine Meßbrücke mit zwei Brückenzweigen angeordnet. Im einen Brückenzweig ist der Me dientemperaturfühler 5 mit einem weiteren Widerstand 22 in Reihe geschaltet. Weiterhin ist in Reihe zum Medientemperaturfühler 5 ein weiterer, einstellbarer Widerstand 24 gelegen. Im anderen Brücken zweig ist der Heizertemperaturfühler 4 in Reihe mit einem weiteren Widerstand 21 geschaltet. Der weitere Widerstand 21 ist einstellbar. Der Mittelabgriff 23 der beiden Brückenzweige ist mit einem Regler 25 verbunden. Der Regler 25 erzeugt eine Ausgangsspannung, die von der Differenz der beiden an den Mittelabgriffen 23 der Brückenzweige anliegenden Spannung abhängt.

Der Heizer 1 ist auf die Ausgangsspannung des Reglers 25 geschaltet. Wie durch die Pfeile angedeutet, befinden sich der Heizer 1 und der Heizertemperaturfühler 4 im thermischen Kontakt, d. h., daß der Hei zertemperaturfühler 4 annähernd die Temperatur des Heizer 1 auf weist. Die weiteren Widerstände 21, 22, 24 können beispielsweise durch Dickschichtwiderstände 32 auf dem Träger 52 realisiert sein.

Um die Funktion der Brücke nach Fig. 4 zu erläutern, wird zunächst davon ausgegangen, daß sich die Temperatur des strömenden Mediums nicht ändert. In diesem Fall bleibt die Spannung am Mittelabgriff 23 des Zweiges, in dem der Medientemperatursensor 5 angeordnet ist, konstant. Eine Regelung der Heizertemperatur wird daher nur durch den anderen Brückenzweig, in dem der Heizertemperaturfühler 4 ange ordnet ist, erreicht.

Der Heizer 1 und der Heizertemperaturfühler 4 sind im thermischen Kontakt, d. h. daß der Heizertemperaturfühler 4 die Temperatur des Heizers 1 mißt. Veränderungen der Temperatur des Heizers 1, bei spielsweise durch eine Erhöhung der Durchflußmenge verursacht, be wirken eine Verstimmung des Brückenzweiges, in dem der Heizertempe raturfühler angeordnet ist derart, daß die Heizleistung für den Heizer 1 erhöht wird. Entsprechendes gilt wenn die Temperatur des Heizers 1 erhöht wird.

Durch diese Regelung wird somit erreicht, daß die Temperatur des Heizers 1 einen konstanten Wert aufweist. Dieser Wert wird nun variiert, indem man die Wirkung des zweiten Brückenzweiges, in dem der Medientemperaturfühler 5 angeordnet ist, berücksichtigt. Durch die einstellbaren Widerstände 21, 22 und 24 kann dabei eine in wei ten Bereichen beliebige Abhängigkeit gewählt werden.

Die in der Fig. 4 gezeigte Regelschaltung für die Heizertemperatur stellt zugleich eine Auswerteschaltung für den Luftmassensensor dar, da das Ausgangssignal des Reglers 25 ein Maß für die vorbeiströmende Luftmenge ist. Diese Schaltung wird daher beispielsweise in der DE 36 38 138 als komplette Auswerteschaltung für den Luftmassensen sor verwendet. Diese Schaltung läßt jedoch keine vollständige Kom pensation der Temperaturabhängigkeit der Kennlinie zu. Um den Heizer 1 auch in dem Fall, daß keinerlei Medium strömt auf einer bestimmten Übertemperatur zu halten, muß bereits in diesem Fall eine gewisse Verstimmung der Brücke vorhanden sein, da sonst keine Spannung am Heizer 1 anliegen würde.

Wenn die Heizerspannung als Sensorausgangssignal herangezogen werden soll, stellt die Heizerruhespannung einen Offset der Kennlinien dar, der gegebenenfalls eine Temperaturabhängigkeit aufweist. Dieser Nullpunktoffset der Kennlinie führt auch bei entsprechender Ausge staltung der einstellbaren Widerstände 21, 24 zu einem Restfehler über der Temperatur, der nicht kompensierbar ist. Dieser Nachteil wird dadurch umgangen, daß eine separate Auswerteschaltung für das Sensorsignal nach der Fig. 3 verwendet wird, deren Kennlinie auf grund des verwendeten Meßprinzips exakt durch den Nullpunkt führt.

Durch die Kombination der beiden Schaltungen zur Temperaturregelung nach Fig. 4 und Auswertung nach Fig. 3 wird somit die Kennlinie des Sensors gegenüber der Temperatur sehr viel besser abgleichbar als dies bei jeder einzelnen Schaltung möglich ist. Insbesondere ist es möglich, die Temperaturabhängigkeit der physikalischen Konstanten der Luft, wie beispielsweise die Temperaturabhängigkeit der Visko sität, der Wärmeleitfähigkeit und der Wärmekapazität zu berücksich tigen, ohne daß dabei ein nicht kompensierbarer Nullpunktfehler in der Kennlinie entsteht. Weiterhin kann die Temperaturabhängigkeit des Differenzbilders 14 und des Reglers 25 berücksichtigt werden.

Eine optimale Kompensation läßt sich erzielen, indem die Temperatur abhängigkeit zwischen Heizer und Medium in geeigneter Weise reali siert wird. Die Funktion T_H = f(T_M), die zu einer optimalen Temperaturkompensation der Kennlinie führt, ist in Abb. 5 wie dergegeben. Dabei ist die Temperatur T_H die Durchschnittstempera tur entlang der Heizerbahn, T_M ist die Temperatur des Mediums. Die Abhängigkeit ist leicht nichtlinear und läßt sich gut durch ein Polynom zweiten Grades mit positiven Koeffizienten annähern.

Eine Schaltung, die diese Abhängigkeit elektronisch selbsttätig einstellt ist in Abb. 6 dargestellt.

Die Brückenschaltung nach Fig. 6 liegt zwischen Versorgungsspannung Ub, die über Klemme 40 zugeführt wird und Masse. Sie umfaßt die eigentliche Brücke mit den Widerständen 41 bis 47, wobei die Wider stände 41, 45 und 47 nominal temperaturunabhängige Widerstände, bei spielsweise handelsübliche Schichtwiderstände und Dickschicht-Pla narwiderstände mit einem Temperaturkoeffizienten von betragsmäßig maximal wenigen hundert ppm/Kelvin sind.

Der Widerstand 42, der sogenannte Kompensationswiderstand, der Widerstand 43, der sogenannte Zuleitungswiderstand und der Wider stand 46, der sogenannte Medientemperaturfühler sowie der Widerstand 44, der sogenannte Heizfühler sind Temperaturfühler, d. h. sie sind mit einem ein eindeutigen Temperaturgang, d. h. mit umkehrbar eindeutigem Temperaturgang behaftete ohmsche Widerstände. Diese Widerstände können als Medientemperaturfühler aufgefaßt werden. Ihre Temperaturabhängigkeit läßt sich z. B. durch einen Widerstandsverlauf:

R(T) = R(0°C)(1+aT+gT²)

angeben, wobei die Koeffizienten a größer und g kleiner als Null sind, wobei ihr Wert abhängig ist vom Widerstandsmaterial und von der Herstellung.

Neben den Widerständen 41 bis 47 ist ein Heizwiderstand vorgesehen, der das Bezugszeichen 48 trägt und dem Heizfühler 44 so zugeordnet ist, daß der Heizer und der Heizfühler 44 annähernd die gleiche Temperatur aufweisen. Die Widerstände 42, 43 und 46 befinden sich annähernd auf Medientemperatur.

Die von den genannten Widerständen geformte Brücke wird aus einer temperaturunabhängigen Konstantspannungsquelle über Klemme 40 mit der Spannung Ub versorgt. Die Brückendifferenzspannung Ud wird in einem Regelverstärker 49 verstärkt, dessen Ausgang den Heizwider stand 48 speist.

Der Reglerausgang ist weiterhin über ein Bauelement 50 auf den in vertierenden Eingang zurückgekoppelt. 50 kann durch eine reale oder komplexe Übertragungsfunktion beschrieben werden und kann auch bei Schaltungen nach Fig. 3 oder 4 eingesetzt werden. Die Eigenerwär mung der Widerstände 42, 43, 44 und 46 durch die Brückenquerströme IQ1 und IQ2 ist aufgrund entsprechender Widerstandswahl und Wärmeab führung möglichst gering zu halten.

Durch Erwärmung des Heizwiderstandes 48 und somit des Heizfühlerwi derstandes 44 regelt der Regler 49 die Brückendifferenzspannung Ud zu Null. Dies ist die Regelbedingung. Das Rückkoppelelement 50 sorgt für ausreichende Stabilität des Regelkreises. Der aus Bauelement 50 in die Brücke eingespeiste Strom I50 ist in erster Näherung vernach lässigbar. Es ist damit die Regelbedingung festgelegt durch:

(R41+R42)/R47 = (R43+R44)/(R46+R45)

wobei mit R41, R42 usw. die zu den Widerständen gehörenden Wider standswerte gemeint sind.

Werden die Temperaturabhängigkeiten für die Widerstände 41 bis 47 in die obengenannte Gleichung eingesetzt und nach der Heizertemperatur aufgelöst, ergibt sich eine Abhängigkeit der Heizertemperatur von der Medientemperatur wie in Abb. 5 dargestellt. Es gilt also:

T_H = a0+a1_*T_M+a2_*T² _M

wobei durch entsprechende Widerstandswahl die Koeffizienten a0, a1, a2 größer als Null sind.

Dies ist die gewünschte Abhängigkeit der Heizertemperatur T_H von der Temperatur des Mediums T_M. Die Abhängigkeit ist leicht nicht linear und ist näherungsweise ein Polynom zweiten Grades mit posi tiven Koeffizienten.

Üblicherweise streuen die Brückenwiderstände um ihren Sollwert, so daß die Koeffizienten a0, a1, a2 ebenfalls um ihre Sollwerte streu en. Es sind daher die Widerstände 41, 45, 47 als abgleichbare Dick schichtplanarwiderstände ausgeführt. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß alle drei Koeffizienten a0, a1, a2 durch Trimmen der Widerstände 41, 45, 47 von den Ist- in die jeweiligen Sollwerte überführt werden können. Ein Abgleich der Temperaturfühler 42, 43, 44, 46 kann daher entfallen.

Eine alternative Schaltung zur Schaltung nach Fig. 6 ist in Fig. 7 angegeben. Es sind dabei gleiche Bauelement wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Brücke ist dabei der Heizfühler 44 durch den Heizwiderstand substituiert. Die Brücke wird direkt durch den Reglerausgang gespeist. Die Erwärmung der Brückenelemente 41, 42, 43, 44, 45, 46 und 47 durch die Brückenquerströme IQ1 und IQ2 ist dabei aufgrund entsprechender Widerstandswahl und Wärmeabführung möglichst gering zu halten.

Der Heizwiderstnd 48 wird dagegen durch den Brückenquerstrom IQ1 erwärmt. Da die gleiche Regelbedingung gilt wie für die Schaltung nach Fig. 6, ist die Funktion der in Fig. 7 dargestellten Schaltung identisch mit der in Fig. 6 dargestellten Schaltung. Bei der Schaltung gemäß Fig. 7 kann jedoch auf den Heizfühler 44 verzichtet werden.

Claims

1. Massenstromsensor mit einem im Medienstrom gelegenen Sensor element (6) auf dem mindestens ein Heizer (1) und mindestens zwei Temperaturmeßfühler (2, 3) derart angeordnet sind, daß der Heizer (1) die Temperaturmeßfühler (2, 3) erwärmt, wobei jeweils mindestens ein Temperaturmeßfühler (2, 3) in Strömungsrichtung vor und einer nach dem Heizer (1) gelegen ist, wobei die Temperaturmeßfühler (1) und (2) symmetrisch zum Heizer (1) angeordnet sind, mit Auswertemit teln, die durch Messung der Signale der Temperaturmeßfühler (2, 3) ein Sensorsignal bilden und mit Regelmitteln, die die Übertemperatur des Heizers (1), d. h. die Temperaturdifferenz relativ zum ungestör ten Medienstrom, regeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel die Übertemperatur des Heizers (1) in Abhängigkeit von der Tempera tur des Medienstroms regeln.

2. Massenstromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel die Übertemperatur des Heizers (1) derart regeln, daß die Temperaturabhängigkeit der Kennlinie, die durch die Wärme leitung, die Wärmekapazität oder die Viskosität des strömenden Mediums induziert wird, aufgehoben wird.

3. Massenstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Regelmittel einen Heizertemperaturfüh ler (4) aufweisen, der die Temperatur des Heizers (1) mißt.

4. Massenstromsensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel mindestens einen Medien temperaturfühler (5) aufweisen, der die Temperatur des strömenden Mediums mißt.

5. Massenstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer (1), der Heizertemperatur fühler (4) und die Temperaturmeßfühler (2, 3) auf einer dünnen, dielektrischen Membran (7) angeordnet sind, die an einem Rahmen (8) aus einkristallinem Silizium aufgespannt ist.

6. Massenstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer (1) als ohmscher Widerstand ausgeführt ist.

7. Massenstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßfühler (2, 3), der Medientemperaturfühler (5) und der Heizertemperaturfühler (4) als temperaturabhängige Widerstände ausgeführt sind.

8. Massenstromsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßfühler (2, 3), der Medientemperaturfühler (5) und der Heizertemperaturfühler (4) aus demselben Material bestehen.

9. Massenstromsensor nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Auswertemittel als Brückenschaltung mit zwei zwischen einer Versorgungsspanung (10) liegenden Brückenzweigen aus gebildet ist, wobei im einen Brückenzweig die beiden Temperaturmeß fühler (2, 3) und im anderen Brückenzweig zwei weitere Widerstände (11, 12) jeweils in Reihe geschaltet sind, und daß aus dem Signal des Mittelabgriffs 13 der beiden Brückenzweige durch Differenzbil dung das Sensorsignal gebildet wird.

10. Massenstromsensor nach Anspruch 6 bis Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel für die Temperatur des Heizers (1) als Brückenschaltung mit zwei zwischen einer Versorgungsspannung (20) liegenden Brückenzweigen ausgebildet ist, daß im einen Brücken zweig der Medientemperaturfühler (5) in Reihe mit mindestens einem weiteren Widerstand (22) und im anderen Brückenzweig der Heizer temperaturfühler (4) in Reihe mit mindestens einem weiteren Wider stand (21) geschaltet ist, und daß aus dem Signal des Mittelabgriffs (23) der beiden Brückenzweige durch Differenzbildung das Signal zur Steuerung der Heizertemperatur gebildet wird.

11. Massenstromsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden weiteren Widerstände (21, 22) einstellbar ist und mindestens ein zusätzlicher einstellbarer Widerstand (24) in Reihe zum Medientemperaturfühler (5) geschaltet ist.

12. Massenstromsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Medientemperaturfühler (5), der Heizertemperaturfühler (4) und die weiteren Widerstände (21, 22) verschiedene Temperaturabhängig keiten des Widerstandes aufweisen.

13. Massenstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die einen Zusammenhang zwischen der Heiztemperatur (T_H) und der Medientemperatur (T_M) erzeugt, der näherungsweise durch ein Poly nom zweiten Grades mit positivem Koeffizienten dargestellt wird.

14. Massenstromsensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeit gegeben ist durch die Gleichung:
T_H = a0+a1_*T_M+a2_*T_M ²
wobei a0, a1, a2 < größer als Null sind.

15. Massenstromsensor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich net, daß die temperaturunabhängigen Widerstände (41, 45, 47) als Schichtwiderstände oder Dickschichtplanarwiderstände ausgebildet sind und die übrigen Widerstände als ohmsche Widerstände mit eindeutigem Temperaturgang, wobei die temperaturunabhängigen Widerstände abgeglichen werden.

16. Massenstromsensor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung den Zusammenhang zwi schen der Heiztemperatur (T_H) und der Medientemperatur (T_M) selbständig elektronisch einstellt.

17. Massenstromsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zur Erzeugung des gewünschten Zusammenhangs zwischen der Heiztemperatur (T_H) und der Medientemperatur (T_M) und die Auswertemittel eine Brückenschaltung bilden und die Wider stände (41, 42, 43, 44) einen ersten Brückenzweig und die Widerstände (45, 46, 47) den anderen Zweig bilden, wobei dem Regler (49) die Brückenspannung zugeführt wird und der Ausgang des Reglers (49) über den Widerstand (48) auf Masse liegt und über einen Widerstand (50) auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt wird.

18. Massenstromsensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zur Erzeugung des gewünschten Zusammenhangs zwischen der Heiztemperatur (T_H) und der Medientemperatur (T_M) und die Auswertemittel eine Brückenschaltung bilden und die Widerstände (41, 42, 43, 48) einen ersten Brückenzweig und die Widerstände (45, 46, 47) den anderen Zweig bilden, wobei dem Regler (49) die Brückenspannung zugeführt wird und der Ausgang des Reglers (49) mit den Widerständen (41, 47) der Brückenzweige in Verbindung steht und über den Widerstand (50) auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt wird.