以更快的速度來測量氣體流量 30多年以來,采用在鋼毛細管外壁環繞線圈的測量方法,一直是質量流量精確測量及定量給料的標準方法。一項由瑞士製造商Sensirion公司開發的新技術,將這一物理測量原理集成到一種小型的熱傳感器中,其特點是在一塊CMOS微芯片上集成了全部信號調理電路。利用此項技術,再結合專門開發的傳感器封裝,可生產出一種成本更低、響應速度比以前產品快 10倍(150毫秒)、以及精度明顯提高(在10~100% 全刻度讀數範圍內精度為測量值的0.8%)的流量測量係統
 將傳感器與估值電路集成在一塊CMOSweixinpianshang,kequebaozaibuchanshengzaoshengtongshiyouyongyoujiaogaoceliangjingdudeqingkuangxia,jianglingmindemonixinhaofangdayijilianghua。zhezhongchuanganqihaibaokuoyongyuwendubuchangdewenduchuanganqi、用於傳感器元件功能控製的附加智能以及其他低功率性能等。 可控發熱元件安裝在壓穩薄膜的中間位置,溫度傳感器則對稱地安裝在發熱元件朝流量方向的上、下xia行xing通tong路lu上shang。流liu過guo壓ya穩wen薄bo膜mo的de任ren何he流liu量liang都dou會hui導dao致zhi熱re傳chuan輸shu,並bing由you此ci而er產chan生sheng出chu精jing確que的de可ke測ce量liang信xin號hao。由you於yu薄bo膜mo所suo具ju有you的de低di熱re質zhi量liang,故gu傳chuan感gan器qi可ke在zai1.7 毫秒 (1/e)的短時間內對氣體流量變化做出迅速反應。
 片載估值電路可對產生出的模擬傳感器信號進行編程、高精度放大以及估值。一般地講,氣體流量傳感器可測量僅有500毫微伏的傳感電壓,而且具有長期穩定性且不產生噪聲。兩個相同的集成式16位A/D變換器將流量傳感器以及其他溫度傳感器產生的模擬信號量化為0.7毫秒的數據包,而與輸出相連的集成及數字式20weixianxinghuadanyuan,zeduitedingfeixianxingchuanganqidemeiyiceliangshujubaojinxingxiaozheng,tongshiyongwenduxinhaolaiduikenengchanshengdewenduxiaoyingjinxingbuchang,ranhouzaizaiyigekebianchengzhouqineiduijingguoxianxinghuaxiaozhenghoudeshujubaojinxingpingjun,jichanshengchusudujikuaiqiejingdujigaodechuanganqixinhao。
 精確、快捷 熱質量流量控製器性能的決定性因素是控製速度。對於傳統的熱質量流量控製器(MFC)而言,其傳感器元件一般都具有數秒鍾的反應時間。因此,為加快好的MFC的de控kong製zhi速su度du,可ke在zai信xin號hao改gai變bian前qian對dui傳chuan感gan器qi的de反fan應ying進jin行xing分fen析xi,並bing提ti前qian利li用yong附fu加jia電dian路lu來lai對dui可ke能neng產chan生sheng的de最zui終zhong值zhi進jin行xing估gu計ji。這zhe能neng產chan生sheng量liang級ji接jie近jin一yi秒miao的de更geng快kuai控kong製zhi速su度du,但dan要yao付fu出chu更geng高gao的de係xi統tong成cheng本ben及ji更geng低di的de控kong製zhi穩wen定ding性xing代dai價jia。由you於yuCMOS質量流量傳感器的熱反應速度大約要快1000倍,因此可實現直接、且速度快很多的控製。
 MFC的de另ling一yi個ge重zhong要yao特te性xing是shi它ta的de精jing度du及ji基ji本ben的de可ke再zai現xian性xing。在zai這zhe一yi點dian上shang,信xin號hao調tiao理li電dian路lu的de穩wen定ding性xing及ji抗kang幹gan擾rao能neng力li以yi及ji傳chuan感gan器qi的de偏pian移yi靈ling活huo性xing等deng,顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。通tong過guo將jiang傳chuan感gan器qi元yuan件jian及ji偏pian移yi補bu償chang估gu值zhi電dian路lu對dui稱cheng地di集ji成cheng在zai傳chuan感gan器qi芯xin片pian中zhong,CMOS氣流傳感器通常可達到小於全刻度讀數0.01%的年偏移穩定性,以及0.8%測量值的精度。 這種高動態範圍可改變對相應測量儀器的選擇及使用。控製器精度是用設置點百分比(%SP)、而不是用全刻度百分比(%FS)來表示,這意味著同樣的MFC可用於400 sccm(標準立方厘米)及40 sccm的不同量程,且都具有0.8%設置點的測量精度。而在以前,運用傳統技術的MFC要求有單獨的、針對每一量程來校準的儀器。
 可靠、安全 矽芯片流量傳感器的兩個弱項是壓阻與傳感器盒(封裝)的(de)緊(jin)密(mi)性(xing)。因(yin)此(ci)在(zai)開(kai)發(fa)流(liu)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)同(tong)時(shi),人(ren)們(men)也(ye)在(zai)開(kai)發(fa)一(yi)種(zhong)用(yong)於(yu)電(dian)氣(qi)接(jie)觸(chu)的(de)集(ji)成(cheng)氣(qi)流(liu)通(tong)道(dao)及(ji)真(zhen)空(kong)玻(bo)璃(li)套(tao)管(guan)。玻(bo)璃(li)套(tao)管(guan)技(ji)術(shu)已(yi)被(bei)證(zheng)明(ming)是(shi)一(yi)種(zhong)用(yong)於(yu)極(ji)緊(jin)密(mi)及(ji)插(cha)入(ru)封(feng)裝(zhuang)的(de)最(zui)佳(jia)真(zhen)空(kong)技(ji)術(shu)。現(xian)在(zai),由(you)矽(gui)芯(xin)片(pian)製(zhi)成(cheng)的(de)氣(qi)體(ti)流(liu)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)完(wan)全(quan)采(cai)用(yong)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)來(lai)密(mi)封(feng),但(dan)隻(zhi)將(jiang)玻(bo)璃(li)及(ji)鍍(du)金(jin)管(guan)腳(jiao)用(yong)作(zuo)密(mi)封(feng)材(cai)料(liao)。
 電子儀器的可靠性基本上取決於電接觸點的數量,由不良焊點形成的電接觸可隨時間變得極不可靠。對於CMOSens傳感器而言,全部模擬信號處理都在同一塊芯片上進行,因此擁有可消除易使微弱模擬信號受噪聲影響的焊點的優勢。 應用 測量精度、動態範圍及高集成度,使得 CMOS 傳感器特別適用於性能與成本最重要的 OEM應用。典型應用包括分析儀器、過程控製設備、校準係統、醫學應用(例如麻醉流量計)甚至燃料電池等。 目前流量控製器中所采用的 Sensirion 公司生產的 CMOS 傳感器的例子包括:B焤kert公司現場總線控製及高端MFC、V歡tlin / Insentys公司經濟高效的Red-y SMART 以及 Sensirion 公司的 PerformanceLine 等。 而其他特性也開辟了一些全新的應用,CMOS 芯片的高集成度首次實現了能用電池來供電的係統。以COMPACT係列,V歡tlin/Insentys 公司生產出可用一塊AA鋰電池連續工作2萬小時(超過兩年)的熱質量流量計。 局限 所有以前實現的CMOSens解決方案大都局限於最大10巴的工作壓強。理論上可有更高的工作壓強,但並不是經常能這樣。傳統的MFC可在超過 200巴的工作壓強下使用,因此如果您需要一種可在極高工作壓強下使用的 MFC,您目前還需要依靠傳統的技術。 另一劣勢是帶有玻璃鈍化層的矽直接與氣體相接觸,鑒於這一原因,建議在測量極為粗糙的氣體時,使用帶不鏽鋼毛細管的傳統 MFC,而且這也適用於那些要求有光潔不鏽鋼表麵的高純度處理。 高性能與低係統成本的結合,使CMOSens技術在經過30年(nian)的(de)鋼(gang)毛(mao)細(xi)管(guan)熱(re)質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)以(yi)後(hou),有(you)可(ke)能(neng)創(chuang)造(zao)出(chu)一(yi)種(zhong)全(quan)新(xin)的(de)測(ce)量(liang)儀(yi)器(qi)。但(dan)鋼(gang)毛(mao)細(xi)管(guan)流(liu)量(liang)計(ji)在(zai)可(ke)預(yu)計(ji)的(de)將(jiang)來(lai)仍(reng)不(bu)會(hui)完(wan)全(quan)被(bei)取(qu)代(dai)。在(zai)壓(ya)強(qiang)極(ji)高(gao)以(yi)及(ji)被(bei)測(ce)氣(qi)體(ti)極(ji)為(wei)粗(cu)糙(cao)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong),傳(chuan)統(tong)MFC在短期內無疑仍為首選的氣體流量計,但如果性能或成本是最重要的因素,則CMOSens將很快成為新的標準。 Sensirion公司的PerformanceLine型流量控製器 由Sensirion 公司(www.sensirion.com) 提供的CMOSens PerformanceLine流量控製器基於全新的CMOSens技ji術shu。傳chuan感gan器qi芯xin片pian上shang的de高gao係xi統tong集ji成cheng,與yu傳chuan統tong的de流liu量liang控kong製zhi器qi相xiang比bi,具ju有you更geng高gao的de性xing能neng價jia格ge比bi。密mi封feng於yu不bu鏽xiu鋼gang封feng裝zhuang中zhong的de傳chuan感gan器qi,可ke在zai極ji為wei惡e劣lie的de條tiao件jian下xia使shi用yong。PerformanceLine最重要的特性如下: ◆ 精度:設置點的0.8%(在10%至100%測量範圍內); ◆ 控製速度:t98 = 150 毫秒(新設置點達到2%精度所用時間); ◆控製範圍:1:1000; ◆數字校準、線性化及溫度補償; ◆模擬接口; ◆ 針對OEM的低係統成本等。
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