[发明专利]MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路

说明书

本发明提供了一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，属于流量传感器技术领域，所述电路包括：第一温度检测电阻、第二温度检测电阻、加热电阻、闭环反馈电路、第一恒流源、第二恒流源；第一温度检测电阻设置在传感器的进气口处，加热电阻和第二温度检测电阻相邻设置在传感器的中部；第一恒流源与第一温度检测电阻的一端连接，第二恒流源与第二温度检测电阻的一端连接；第一恒流源与第一温度检测电阻的第一共接端接入闭环反馈电路的第一输入端，第二恒流源与第二温度检测电阻的第二共接端接入闭环反馈电路的第二输入端；闭环反馈电路的输出端与加热电阻连接，能够精确保证传感器进气温度与加热区温度差ΔT恒定。

技术领域

本发明属于流量传感器技术领域，更具体地说，是涉及一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路。

背景技术

MEMS热膜式流量传感器以托马斯提出的“流体的放热量或吸热量与该流体的质量流量成正比”的理论为基础，利用热源对传感器敏感元件加热，当气体流入时发生强迫对流热传递，使敏感器件温度场发生改变，温度场变化量与气体之间存在一定的函数关系，以此来测量气体流量值。

参考图1，图1为MEMS热膜式流量传感器的典型结构图示，传感器中间是加热电阻3及加热电阻的温度检测电阻4，加热电阻3上下游对称分布着流量检测电阻2，该电阻是正温度系数的热敏电阻，进气口是温度加测电阻1。该传感器的测量原理为：加热电阻3通电形成加热区，加热区的温度比环境温度高60～110℃。没有气体流过时，加热区电阻上下温度场对称分布，如图中实线所示；当有气体流过时，温度场变化为图中虚线状态，气流导致上游检测电阻温度降低，电阻减小，同时发热区的热量被气流带向下游从而导致下游的检测电阻温度升高，电阻增加。进气温度与加热区温度差ΔT始终保持恒定，即传感器工作在恒温差模式，则上下游检测电阻产生温度差ΔT1随气体流量变化而变化，传感器中的上下游检测电阻构成惠斯通电桥，将气体流量导致的温度差信号ΔT1转变为电压信号。因此亟需一种能够精确保证传感器进气温度与加热区温度差ΔT恒定的控制电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，能够实现精确保证传感器进气温度与加热区温度差ΔT恒定的控制电路。

第一方面，为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，包括：第一温度检测电阻、第二温度检测电阻、加热电阻、闭环反馈电路、第一恒流源、第二恒流源；

所述第一温度检测电阻设置在传感器的进气口处，所述加热电阻和所述第二温度检测电阻相邻设置在所述传感器的中部；

所述第一恒流源与所述第一温度检测电阻的一端连接，所述第二恒流源与所述第二温度检测电阻的一端连接；

所述第一恒流源与所述第一温度检测电阻的第一共接端接入所述闭环反馈电路的第一输入端，所述第二恒流源与所述第二温度检测电阻的第二共接端接入所述闭环反馈电路的第二输入端；所述闭环反馈电路的输出端与所述加热电阻连接。

进一步地，所述闭环反馈电路包括：差分放大器和三极管；

所述差分放大器的同相输入端为所述闭环反馈电路的第一输入端，所述差分放大器的反向输入端为所述闭环反馈电路的第二输入端，所述差分放大器的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管发射极为所述闭环反馈电路的输出端。

进一步地，所述第一温度检测电阻的另一端接地。

进一步地，所述第二温度检测电阻的另一端接地。

进一步地，所述第一温度检测电阻的阻值R₁＝R_1-0+k₁T₁，其中R_1-0为第一温度检测电阻0℃时的阻值，k₁为第一温度检测电阻的温度系统，T₁为传感器进气口温度。