[发明专利]微流量计和用于制造微流量计的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量流体的流速的技术。本发明尤其涉及一种装置或微型装置以及所述装置或微型装置的制造方法，所述装置通过允许对两个腔之间的压力差进行测量的单臂电桥来实施流速的测量。

背景技术

现存许多用于测量流速的方法（热线、科里奥利效应等）。

一种有效、精确和简单的方法包括使用两个被连续定位在流体通道中并由流体扼流部分隔开的压力传感器。在流体扼流部中由粘性耗散引发的压力差（称为压降）通过两个压力传感器来测量。流速和压力差之间存在已知的比例关系。因此，对压力差的测量允许确定流速。

形成有两个不同的压力传感器的示例性流量计在图1中示出并且在文件US6446513B1、US20050204828中和在Sensor Actuate.a–Phys77,167（1999）中刊出的R.E.Oosterbroek等人的论文中描述。流体在通过被定位在装置的下部部分中的入口孔51进入之后流经中心通道56。所述流体通过出口孔54流出，所述出口孔54同样被定位在所述装置的下部部分中。压阻式传感器58、60一方面允许测量所述通道56上游的入口部分中的压力变化并且另一方面允许测量所述通道56的下游的出口部分的压力变化。所述装置通过两个基层62、64形成，入口通道52和出口通道54在下部基层62中形成，所述中心通道因此在所述上部基层64的下部部分中形成，其中，两个贯通通道允许分别在所述装置的入口侧和出口侧通向压阻式传感器。

另一配置包括使用单个压差传感器，形成压力传感器的膜片的每个表面面向由压降分离的腔。所述配置的示例在Cho等人于1993年在Sensors and Actuators A:Physical36:47–56中刊出的题为《具有内置自测的高性能的微流量计》的论文中描述。然而，由于电绝缘的原因，优选地，将测量装置（传感器和电装置）与流体部分适当的分离。由于所述测量装置在所述压力传感器的膜片的表面的其中一个表面上，不可使用具有不同传感器的配置，因此必然涉及所述流体与所述表面两者的接触。由于结构上的原因，同样优选的是将电平与流体液位分开。

此外，具有单臂电桥的电路是已知的，如图2所示，每个所述电桥包括4个电阻R1-R4和R＇1-R＇4，图2还示出了在这种系统中所涉及到的电连接。

所述电路需要至少8个连接垫76。

进一步，单臂电桥的测量链包括由数个部件（尤其是电子放大器和模拟/数字转换器）形成的电子设备。在两个电桥的情况下，如同图2，两个测量值必须被放大并且必须确定所述两个测量值的差。所述差可在模拟转换之后被计算，但是为了最小化信息的降级，优选地，在所述模拟转换之前确定所述差。因此，所述测量链包括至少3个差分放大器80、80＇、81。现在每个所述放大器必须通电。因此，这种电路体积大并且耗电很多。

因此提出了发现一种新的流速测量装置的问题，从而允许减少针对现有技术的装置的上述缺点。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种流量计或微流量计，所述流量计或微流量计为MEMS型的，所述流量计或微流量计包括通过通道连接的第一腔和第二腔，所述第一腔设置有第一可变形的膜片（或所述第一腔的包括第一可变形的膜片的壁）并且包括第一应变计和第二应变计，所述第二腔设置有第二可变形的膜片（或所述第二腔的包括第二可变形的膜片的壁）并且包括第三应变计和第四应变计，所述四个应变计形成单臂电桥。

每个所述应变计能够提供表现相应的膜片的变形的特征的信号，所述变形在流量计的流体的流动的作用下发生。

所述四个应变计形成单臂电桥，当流体经过所述第一腔、然后经过所述通道、然后经过所述第二腔流动时，所述单臂电桥允许测量所述第一腔和所述第二腔之间的压差。

所述流量计可制成单个部件。

所述流量计包括两个膜片，所述两个膜片各自面向一个腔，所述两个腔由通过具有小截面的第一通道形成的压降来分离。所述装置进一步包括采用单臂电桥形式的测量装置，所述单臂电桥包括2个与所述第一膜片有关的或在所述第一膜片上的应变计和2个与所述第二膜片有关的或在所述第二膜片上的应变计。单个单臂电桥提供了执行在流量计中流动的流体的流速的测量的可能性。

包括被定位在所述两个腔中的电阻的单臂电桥的使用允许对电缆的整体进行简化以及减少由所述测量消耗的能量。