[实用新型]基于MEMS技术的差压流量传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种差压流量传感器，尤其是一种基于MEMS技术的差压流量传感器。

背景技术

在工业生产、日常生活中，流量作为能源计量及其重要的组成部分之一，对于科学实验计量、经济核算以及工程生产都具有及其重要的意义。从上两个世纪的石油、机械、冶金到航空、热电等不同领域的流量检测，现在已经深入发展到了医疗器械、汽车电子等诸多领域。

不同流体的性状、流动条件、流动状态以及感测机理的复杂多样给流体的测量带来了诸多不便，同时也使得流量计的测量原理、测量精度、适用条件以及价格多样化。

压差流量计是一种测定流量的仪器，例如中国专利CN200810012819.4所示，一般由一次装置和二次装置组成，一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，二次装置称显示仪表，它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示。

差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)，节流装置是在管道中安装的一个局部收缩元件，最常用的有孔板、喷嘴和文丘里管，二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表。

传统的差压式流量(如孔板等)仪表都是属于节流式差压流量仪表，其工作原理都是基于封闭管道中流体质量守恒(连续性方程)和能量守恒(伯努利方程)两个定律。

质量守恒：流体在一个封闭的管道中流动，当遇到节流件时，在节流件前后它的质量是不变的，用连续性方程表示为：

V1×A1×ρ1＝V2×A2×ρ2(液体为：V1×A1＝V2×A2)。

能量守恒：用伯努利方程来表示为是指封闭管道中流体的压力和流速有如下的关系：

P+1/2V2ρ＝常数

对于安装有节流件的管道则有：

P1+1/2×(V1)2×ρ1＝P2+1/2×(V2)2×ρ2

式中：A1、A2分别是节流件前后的截面积；V1、V2分别是A1、A2处的流速；P1、P2分别是A1、A2处的压力；ρ1、ρ2分别是A1、A2处的流体密度。

此类流量计由于具有一次装置和二次装置，体积无法做到很小，并且重量重，集成度低，因此流量计的自身结构会导致测量时产生的压损较大，只适合大流量介质流动的测量，同时由于受现场流体环境(温度、压力等)和自身客观条件限制，测量精度不高，对低流速流量介质流动反应不灵敏，偏差大，不适合低流量介质流量的测量，所以，对于生活家电用品领域的应用受到限制。

而MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器，与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产的特点，其在流量计行业的应用具有较大的前景，但是由于MEMS芯片体积小，因此给流量计的封装和制造造成了困难。

并且，当其应用于液体流量测量时，需要对MEMS芯片及相关电路进行可靠的防水密封，这就进一步增加了制造难度。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于MEMS技术的差压流量传感器。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

基于MEMS技术的差压流量传感器，用于低流速流量监测，包括设置于同一外壳的内腔中的MEMS差压传感器芯片封装体及信号处理电路板，所述MEMS差压传感器芯片封装体设置于所述信号处理电路板上并与其连接通信，且所述MEMS差压传感器芯片封装体的去向压力导压口与信号处理电路板上的通孔共轴，以及与所述外壳上的一个导通孔共轴且四周密封连接，所述MEMS差压传感器芯片封装体的来向压力导压口与外壳上的另一导通孔共轴且四周密封连接；所述MEMS差压传感器芯片封装体及信号处理电路板通过填充所述外壳的内腔的防水密封层密封固定，所述信号处理电路板上连接引出线缆，所述引出线缆延伸到所述外壳和防水密封层外。

优选的，所述的基于MEMS技术的差压流量传感器，其中：所述MEMS差压传感器芯片封装体包括量程在0-10kPa的硅压阻式差压芯片，其压力应变膜为微米级并采用恒流源或恒压源供电。

优选的，所述的基于MEMS技术的差压流量传感器，其中：所述MEMS差压传感器芯片封装体与信号处理电路板通过键合线连接通信，所述键合线的弧高度小于60μm，且其包覆于防水胶层中。