[发明专利]基于MEMS的流速传感器、流速测量电路及方法

权利要求书

1.一种基于MEMS的流速传感器，其特征在于，所述流速传感器包括芯片基底层、第一保护层、第二保护层、测流元件和感温元件，其中：

所述芯片基底层、第二保护层和第一保护层依次堆叠，所述测流元件和所述感温元件均置于所述第一保护层或第二保护层中，所述测流元件包括电阻值与温度成正相关关系的第一热电阻。

2.根据权利要求1所述的流速传感器，其特征在于，所述测流元件和所述感温元件沿着所述流速传感器的长度方向排列，或者，所述测流元件和所述感温元件沿着所述流速传感器的宽度方向排列。

3.根据权利要求1或2所述的流速传感器，其特征在于，所述感温元件包括电阻值与温度成正相关关系的第二热电阻，所述感温元件的电阻值与所述测流元件的电阻值之比大于5。

4.根据权利要求3所述的流速传感器，其特征在于，所述第一热电阻包括以下任一种：金、铜、铂或镍；和/或，所述第二热电阻包括以下任一种：金、铜、铂或镍。

5.根据权利要求3所述的流速传感器，其特征在于，所述测流元件上附着有以下任一种粘附层：钛粘附层、铬粘附层、镍粘附层或钛钨合金粘附层；和/或，所述感温元件上附着有以下任一种粘附层：钛粘附层、铬粘附层、镍粘附层或钛钨合金粘附层。

6.根据权利要求3所述的流速传感器，其特征在于，所述芯片基底层中设置有空腔，所述空腔位于所述芯片基底层的位置与所述测流元件位于所述第一保护层或者所述第二保护层中的位置相对应；和/或，所述芯片基底层的材质为以下任一种：氮化镓、砷化镓、石英、硅、聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯；和/或，所述第一保护层的材质为以下任一种：聚对二甲苯、二氧化硅、氧化铝、氮化硅或SU-8光刻胶；和/或，所述第二保护层的材质为以下任一种：聚酰亚胺、氮化硅、二氧化硅或氧化铪。

7.根据权利要求6所述的流速传感器，其特征在于，所述测流元件为迂回的线状结构；和/或，所述感温元件为迂回的线状结构。

8.根据权利要求7所述的流速传感器，其特征在于，所述流速传感器还包括设置于所述第一保护层或所述第二保护层的电极元件，所述电极元件与所述测流元件和/或所述感温元件电连接；所述第一保护层包括所述电极元件的引出孔。

9.根据权利要求8所述的流速传感器，其特征在于，所述电极元件为第一热电阻，或者，所述电极元件为第二热电阻。

10.一种应用权利要求1至9任一项所述的基于MEMS的流速传感器的流速测量电路，其特征在于，所述测量电路包括负反馈电路、数据处理系统以及两个外部电路精确电阻，其中：

所述测流元件、所述感温元件与所述两个外部电路精确电阻构成惠斯通电桥电路；

所述负反馈电路连接在所述惠斯通电桥电路的输出端与输入端之间；

所述惠斯通电桥电路的输出端与所述数据处理系统连接。

所述数据处理系统系统包括模数转换器、微控制器及其从属电路；或者，所述数据处理系统包括带有模数转换器的微控制器及其从属电路。

所述微控制器包括ARM系列或C8051系列。

11.根据权利要求10所述的流速测量电路，其特征在于，所述负反馈电路包括运算放大器、三极管和稳压电路，其中：

所述惠斯通电桥电路的输出端与所述运算放大器的输入端连接；

所述三极管的基极与所述运算放大器的输出端连接；

所述三极管的集电极与所述稳压电路连接；

所述三极管的发射极与所述惠斯通电桥电路的输入端连接。

12.一种应用权利要求1至9任一项所述的基于MEMS的流速传感器的流速测量方法，其特征在于，所述流速测量方法包括：

所述测流元件、所述感温元件与两个外部电路精确电阻构成惠斯通电桥电路；

在所述惠斯通电桥电路的输出端与输入端之间连接负反馈电路；

根据所述惠斯通电桥电路的输出信号确定流体的流量。

13.根据权利要求12所述的流速测量方法，其特征在于，在所述惠斯通电桥电路的输出端与输入端之间连接负反馈电路，包括：

将所述惠斯通电桥电路的输出信号输入到运算放大器的输入端；

将所述运算放大器的输出端连接三极管的基极，驱动所述三极管向所述惠斯通电桥电路的输入端提供负反馈；

其中，所述三极管的电源由稳压电路提供，所述稳压电路由稳压元件及其附属电路构成或者直接使用直流电源。