芯片級(jí)載氣流速流向傳感器及其檢測(cè)控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了芯片級(jí)載氣流速流向傳感器，包括檢測(cè)腔、微加熱器、電流檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器、流向檢測(cè)器、半導(dǎo)體制冷片及分布在檢測(cè)腔腔體上的進(jìn)/出氣接口；所述檢測(cè)腔用于為載氣流速流向判別提供檢測(cè)空間；所述微加熱器用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度小范圍精準(zhǔn)控制；所述半導(dǎo)體制冷片用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度大范圍快速控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速恒定；所述電流檢測(cè)器用于實(shí)現(xiàn)微加熱器電流檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)載氣流速的快速測(cè)定；所述流向檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)傳感器腔內(nèi)載氣流向的辨識(shí)；所述溫度檢測(cè)器用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，作為檢測(cè)腔內(nèi)恒溫控制依據(jù)。本發(fā)明解決了原子熒光在線聯(lián)用一體化集成檢測(cè)痕量元素所需載氣超低流速的測(cè)量以及流向判別等技術(shù)問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】芯片級(jí)載氣流速流向傳感器及其檢測(cè)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)、低速氣體流動(dòng)檢測(cè)以及可編程片上系統(tǒng)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種適合微流控芯片一原子熒光在線聯(lián)用的芯片級(jí)低速載氣流速流向傳感器及其檢測(cè)、控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]以微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的微細(xì)加工技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展的微流控芯片因其具有高集成度、高效、快速、微量等優(yōu)點(diǎn)在生物分析、食品分析、化學(xué)分析和環(huán)境分析等領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注，已成為分析科學(xué)的研究前沿?zé)狳c(diǎn)之一。作為微型全分析系統(tǒng)(Miniaturized TotalAnalysis Systems,uTAS)的一種核心技術(shù),微流控芯片己經(jīng)成功地與多種分析方法(如質(zhì)譜檢測(cè)、電化學(xué)檢測(cè)和光學(xué)檢測(cè)等)相結(jié)合用于各種分析檢測(cè)。
[0003]近年來(lái)，針對(duì)于微流控芯片的在線聯(lián)用技術(shù)研究主要集中在微流控器件與相關(guān)儀器的接口。如微流控器件和質(zhì)譜儀(mass spectrometry, MS)之間的接口有電噴霧(Electrospray 1nizat1n, ESI)、基質(zhì)輔助激光解吸電離(Matrix-Assisted LaserDesorpt1n 1nizat1n, MALDI)等不同形式。目前仍然存在許多需要改進(jìn)的地方。如現(xiàn)階段許多成功地進(jìn)行復(fù)雜微流控操作的器件都采用玻璃做為材料，難以方便地加工高集成度的ESI噴嘴，多通道的微型ESI噴嘴只能通過(guò)微制造技術(shù)在硅或塑料進(jìn)行加工；南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院分析科學(xué)研究中心李峰等選擇XGY-1011A型非色散原子熒光光度計(jì)，針對(duì)芯片的集成化特點(diǎn)以及便于聯(lián)用，拋棄了 XGY-1011A原來(lái)的進(jìn)樣系統(tǒng)，通過(guò)直接在芯片上蝕刻了一條補(bǔ)充液通道，優(yōu)化了芯片設(shè)計(jì)、芯片-原子熒光接口、氣液分離器以及原子化器等，成功地消除了引入流體(補(bǔ)充液HC1、還原劑KBH4和氬氣)對(duì)芯片電泳分離的不利影響，在不需對(duì)儀器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)的前提下實(shí)現(xiàn)微芯片電泳-原子熒光檢測(cè)的聯(lián)用；這種僅僅在微流控器件與檢測(cè)儀器之間增加接口部件，很難實(shí)現(xiàn)真正意義上實(shí)現(xiàn)“芯片實(shí)驗(yàn)室”。
[0004]為此，以微流控芯片技術(shù)為基礎(chǔ)，深入開(kāi)展芯片電泳分離、芯片上在線聯(lián)用技術(shù)的研究，對(duì)于進(jìn)一步研究微流控芯片技術(shù)在生物、化學(xué)分析等領(lǐng)域的應(yīng)用具有十分重要的意義。實(shí)現(xiàn)微流控芯片——原子熒光在線聯(lián)用一體化集成實(shí)現(xiàn)痕量元素(如硒)快速檢測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵因素就是如何有效地實(shí)現(xiàn)載氣小劑量的有效控制，載氣低速流速測(cè)量，這將直接關(guān)系到后續(xù)痕量元素能否有效檢測(cè)。如載氣流速低可能導(dǎo)致氫化物釋放不完全或原子化效率低，從而使信號(hào)強(qiáng)度較弱，不能起到載氣的作用。但如果載氣流速過(guò)高，則會(huì)產(chǎn)生稀釋效應(yīng)，同樣造成信號(hào)強(qiáng)度減弱。針對(duì)于芯片級(jí)原子熒光在線聯(lián)用分析系統(tǒng)而言，載氣流速相對(duì)于傳統(tǒng)流速而言非常低，不能用常規(guī)的流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。因此，為了滿(mǎn)足微流控芯片——原子熒光在線聯(lián)用檢測(cè)需要，契合微型全分析系統(tǒng)要求自動(dòng)化、集成化、便攜化的特點(diǎn)，如何設(shè)計(jì)適合微流控芯片——原子熒光在線聯(lián)用的芯片級(jí)低速載氣流速流向傳感器及其檢測(cè)、控制系統(tǒng)成為微流控芯片——原子熒光在線聯(lián)用技術(shù)成為可能的關(guān)鍵所在。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于有效解決基于微流控芯片——原子熒光在線聯(lián)用一體化集成檢測(cè)痕量元素(如硒)所需載氣超低流速的測(cè)量以及流向判別等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于片上可編程系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建芯片級(jí)載氣流速流向傳感器及其檢測(cè)、控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的目的之一是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，芯片級(jí)載氣流速流向傳感器，包括檢測(cè)腔、微加熱器、電流檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器、電流檢測(cè)器、流向檢測(cè)器、半導(dǎo)體制冷片及分布在檢測(cè)腔腔體上的進(jìn)/出氣接口；
[0007]所述檢測(cè)腔用于為載氣流速流向判別提供檢測(cè)空間；
[0008]所述微加熱器，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度小范圍精準(zhǔn)控制；
[0009]所述半導(dǎo)體制冷片，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度大范圍快速控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速恒定；
[0010]所述電流檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)微加熱器電流檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)載氣流速的快速測(cè)定；
[0011]所述流向檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)傳感器腔內(nèi)載氣流向的辨識(shí)；
[0012]所述溫度檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，作為檢測(cè)腔內(nèi)恒溫控制依據(jù)。
[0013]進(jìn)一步，所述進(jìn)/出氣接口包括設(shè)置在檢測(cè)腔一側(cè)的第一進(jìn)/出氣接口、設(shè)置在檢測(cè)腔另一側(cè)的第二進(jìn)/出氣接口和第三進(jìn)/出氣接口，所述微加熱器包括第一微加熱器和第二微加熱器，所述流向檢測(cè)器包括第一流向檢測(cè)器和第二流向檢測(cè)器，所述溫度檢測(cè)器、第一流向檢測(cè)器與第二流向檢測(cè)器設(shè)置在雙層薄膜PCB頂層，電流檢測(cè)器與第一微加熱器、第二微加熱器設(shè)置在雙層薄膜PCB底層；所述第一流向檢測(cè)器、第一微加熱器、溫度檢測(cè)器、第二微加熱器和第二流向檢測(cè)器沿氣體流向方向依次分布在雙層薄膜PCB上；所述半導(dǎo)體制冷片設(shè)置于雙層薄膜PCB的下表面。
[0014]進(jìn)一步，還包括設(shè)置在半導(dǎo)體制冷片下表面的散熱層。
[0015]本發(fā)明的目的之二是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)、控制系統(tǒng)，包括芯片級(jí)載氣流速流向傳感器、接口電路和控制模塊；
[0016]所述芯片級(jí)載氣流速流向傳感器連接在減壓后的載氣管道與接芯片級(jí)氣液分離器的氣體管道之間實(shí)現(xiàn)低速載氣流速測(cè)量及流向判別；
[0017]所述接口電路連接于芯片級(jí)載氣流速流向傳感器與控制模塊之間，用于實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)載氣流速流向傳感器與控制模塊之間檢測(cè)及控制信號(hào)的放大、濾波以及傳輸?shù)?，從而?shí)現(xiàn)芯片級(jí)載氣流速流向傳感器檢測(cè)腔體內(nèi)微加熱器加熱控制、微加熱器PWM工作電流檢測(cè)、檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)、流向檢測(cè)器輸出信號(hào)辨識(shí)；
[0018]所述控制模塊，用于產(chǎn)生芯片級(jí)載氣流速流向傳感器實(shí)現(xiàn)控溫、流速測(cè)量、流向判別以及載氣管道流量控制所需的各種控制信號(hào)。
[0019]進(jìn)一步，所述芯片級(jí)載氣流速流向傳感器包括檢測(cè)腔、微加熱器、電流檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器、流向檢測(cè)器、半導(dǎo)體制冷片及分布在檢測(cè)腔腔體上的進(jìn)/出氣接口 ；
[0020]所述檢測(cè)腔，用于為載氣流速流向判別提供檢測(cè)空間；
[0021]所述微加熱器，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度小范圍精準(zhǔn)控制；
[0022]所述半導(dǎo)體制冷片，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度大范圍快速控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速恒定；
[0023]所述電流檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)微加熱器電流檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)載氣流速的快速測(cè)定；
[0024]所述流向檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)傳感器腔內(nèi)載氣流向的辨識(shí)；
[0025]所述溫度檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，作為檢測(cè)腔內(nèi)恒溫控制依據(jù)。
[0026]進(jìn)一步，所述控制模塊包括PWM控制器、流向判別控制器、溫度數(shù)據(jù)采集控制器、PWM電流檢測(cè)控制器、電動(dòng)氣閥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、紅外處理控制器、Flash控制器、Keyboard控制器、LCD控制器和N1SII軟核處理器；
[0027]所述PWM控制器，用于芯片級(jí)載氣流速流向傳感器微加熱器的溫度精準(zhǔn)控制；
[0028]所述流向判別控制器，用于檢測(cè)腔內(nèi)流速判別；
[0029]所述溫度數(shù)據(jù)采集控制器，用于檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)采集；
[0030]所述PWM電流檢測(cè)控制器，用于檢測(cè)腔內(nèi)流速測(cè)量；
[0031]所述電動(dòng)氣閥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，用于電動(dòng)氣閥、減壓閥以及微型電動(dòng)抽氣泵的有序控制；
[0032]所述紅外處理控制器，用于紅外遙控?cái)?shù)據(jù)處理；
[0033]所述Flash控制器，用于控制集成系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的存儲(chǔ)；
[0034]所述Keyboard控制器，用于實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)中鍵盤(pán)輸入驅(qū)動(dòng)控制；
[0035]所述LCD控制器，用于實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)中液晶顯示驅(qū)動(dòng)的控制；
[0036]所述N1SII軟核處理器，用于實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)各模塊的智能控制。
[0037]進(jìn)一步，所述接口電路包括電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路、流向判別電路、流速測(cè)量電路、溫度采集電路、溫度控制電路、模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路、恒流與恒壓源電路；
[0038]所述電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中氣體管道開(kāi)/關(guān)實(shí)現(xiàn)、載氣鋼瓶輸出載氣流出量實(shí)現(xiàn)、流速控制以及微型電動(dòng)抽氣泵控制；
[0039]所述流向判別電路用于判別載氣流向；
[0040]所述流速測(cè)量電路用于實(shí)現(xiàn)微加熱器PWM工作電流檢測(cè)，在檢測(cè)腔內(nèi)恒溫時(shí)，依據(jù)工作微加熱器PWM工作電流可計(jì)算出載氣流速；
[0041]所述溫度采集電路用于實(shí)時(shí)檢測(cè)傳感器檢測(cè)腔內(nèi)溫度；
[0042]所述溫度控制電路用于輸出維持檢測(cè)腔內(nèi)溫度恒定所需的PWM波形，通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體制冷片、微加熱器加電時(shí)間控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速、精準(zhǔn)控溫；
[0043]所述模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路用于實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)模擬切換以及模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；
[0044]所述恒流與恒壓源電路用于溫度實(shí)時(shí)采集、流向判別提供精準(zhǔn)的恒流源及恒壓源。
[0045]進(jìn)一步，所述電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路包括電動(dòng)氣閥群驅(qū)動(dòng)電路、減壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和微型電動(dòng)抽氣泵驅(qū)動(dòng)電路；
[0046]所述電動(dòng)氣閥群驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電動(dòng)氣閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)氣體管道內(nèi)氣體的進(jìn)、排氣有序控制；
[0047]所述減壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)載氣輸出量的精準(zhǔn)控制；
[0048]所述微型電動(dòng)抽氣泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)微型電動(dòng)抽氣泵，用于排空檢測(cè)腔內(nèi)空氣。
[0049]進(jìn)一步，所述流向判別電路包括橋式電路、放大電路、低通濾波電路；
[0050]所述橋式電路，通過(guò)流向檢測(cè)器與電阻構(gòu)成橋式電路，檢測(cè)出因載氣流動(dòng)造成電橋不平衡的輸出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)載氣流向判別；
[0051]所述放大電路，用于放大電橋的輸出信號(hào)；
[0052]所述濾波電路，用于濾除放大后電橋的輸出信號(hào)的雜波干擾。
[0053]進(jìn)一步，所述流速測(cè)量電路包括雙電壓跟隨器、電流監(jiān)測(cè)電路、放大電路、RMS至DC轉(zhuǎn)換電路，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)載氣流速測(cè)量；
[0054]所述雙電壓跟隨器，連接在電流檢測(cè)器兩輸出端口與電流監(jiān)測(cè)電路之間，起隔離作用，防止前后級(jí)相互干擾；
[0055]所述電流監(jiān)測(cè)電路，用于實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)，使輸出電壓正比于監(jiān)測(cè)電流；
[0056]所述放大電路，用于放大電流監(jiān)測(cè)電路輸出的電壓信號(hào)；
[0057]所述RMS至DC轉(zhuǎn)換電路，用于實(shí)現(xiàn)PWM工作電流轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。
[0058]有益技術(shù)效果:本發(fā)明針對(duì)特定芯片級(jí)流速流向傳感器(為微流控芯片——原子熒光在線聯(lián)用一體化集成而設(shè)計(jì)的載氣流速測(cè)量及流向判別傳感器)，基于恒溫型熱線風(fēng)速測(cè)量原理，雙閉環(huán)控溫原理實(shí)現(xiàn)載氣流速測(cè)量以及檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速恒定。它包括芯片級(jí)載氣流速流向傳感器、芯片級(jí)載氣流速流向傳感器檢測(cè)、控制接口電路以及基于SOPC技術(shù)芯片級(jí)載氣流速流向傳感器的檢測(cè)、控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)架構(gòu)靈活、升級(jí)換代容易、控制方式便捷、具有功耗低、靈敏度高的檢測(cè)與控制集成系統(tǒng)；采用SOPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制系統(tǒng)架構(gòu)能解決采用傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)功能升級(jí)困難，維護(hù)性差以及設(shè)計(jì)的靈活性較低等問(wèn)題，能有效地簡(jiǎn)化系統(tǒng)的構(gòu)造、縮短從概念到實(shí)現(xiàn)的距離。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0059]圖1為基于芯片級(jí)載氣流速流向傳感器的檢測(cè)、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖2為芯片級(jí)載氣流速流向傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖3為電動(dòng)氣閥群及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制原理示意圖；
[0062]圖4為流向判別電路示意圖；
[0063]圖5為流速測(cè)量電路示意圖；
[0064]圖6為溫度采集電路示意圖；
[0065]其中，載氣流速流向傳感器1、流速測(cè)量電路2、溫度采集電路3、流向判別電路4、恒流、恒壓源電路5、模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路6、散熱器驅(qū)動(dòng)電路7、電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路8、鍵盤(pán)輸入電路9、紅外接收電路10、紅外遙控器11、PWM電流檢測(cè)控制器12、散熱控制器13、電動(dòng)氣閥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器14、鍵盤(pán)輸入控制器15、紅外處理控制器16、溫度數(shù)據(jù)采集控制器17、溫度智能控制器18、N10S II 19、流向判別控制器20、PWM控制器21、IXD控制器22、SDRAM控制器23、Flash控制器24、溫度控制電路25、IXD顯示26、SDRAM 27、Flash 28、芯片氣液分離器接口 29、檢測(cè)腔30、第一加熱器電極引腳31-1、第二加熱器電極引腳31-2、溫度檢測(cè)器電極引腳32、經(jīng)減壓后的載氣管道33、第一流向檢測(cè)器34-1、第二流向檢測(cè)器34-2、第一微加熱器35-1、第二微加熱器35-2、第一流向檢測(cè)電極引腳36_1、第二流向檢測(cè)電極引腳36-1、第一電流檢測(cè)電極引腳37-1、第二電流檢測(cè)電極引腳37-2、電流檢測(cè)器38、溫度檢測(cè)器39、雙層薄膜PCB底層40、第一進(jìn)/出氣接口 42、PDMS腔體外壁43、第三進(jìn)/出氣接口 44、第二進(jìn)/出氣接口 45、雙層薄膜PCB頂層46、半導(dǎo)體制冷片47、散熱器48、載氣鋼瓶50、微型電動(dòng)抽氣泵51、電動(dòng)氣閥52、減壓閥53、芯片氣液分離器54。
【具體實(shí)施方式】
[0066]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0067]實(shí)施例一
[0068]圖2示出了芯片級(jí)載氣流速流向傳感器結(jié)構(gòu)圖；如圖所示，芯片級(jí)載氣流速流向傳感器1，其特征在于:包括檢測(cè)腔30、微加熱器35-1、35-2，電流檢測(cè)器38、溫度檢測(cè)器39、流向檢測(cè)器34-1、34-2，半導(dǎo)體制冷片47及分布在檢測(cè)腔30腔體上的進(jìn)/出氣接口 43、44,45 ;所述檢測(cè)腔30用于為載氣流速流向判別提供檢測(cè)空間；所述微加熱器35-1、35-2，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度小范圍精準(zhǔn)控制；所述半導(dǎo)體制冷片47，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度大范圍快速控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速恒定；所述電流檢測(cè)器38，用于實(shí)現(xiàn)微加熱器電流檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)載氣流速的快速測(cè)定；所述流向檢測(cè)器34-1、34-2，用于實(shí)現(xiàn)傳感器腔內(nèi)載氣流向的辨識(shí)；所述溫度檢測(cè)器39，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，作為檢測(cè)腔內(nèi)恒溫控制依據(jù)。
[0069]所述進(jìn)/出氣接口包括設(shè)置在檢測(cè)腔一側(cè)的第一進(jìn)/出氣接口 43、設(shè)置在檢測(cè)腔另一側(cè)的第二進(jìn)/出氣接口 45和第三進(jìn)/出氣接口 44，所述微加熱器包括第一微加熱器35-1和第二微加熱器35-2，所述流向檢測(cè)器包括第一流向檢測(cè)器34-1和第二流向檢測(cè)器34-2，所述溫度檢測(cè)器39、第一流向檢測(cè)器34-1與第二流向檢測(cè)器34_2設(shè)置在雙層薄膜PCB頂層46,電流檢測(cè)器38與第一微加熱器35-1、第二微加熱器35_2設(shè)置在雙層薄膜PCB底層40 ;所述第一流向檢測(cè)器34-1、第一微加熱器35-1、溫度檢測(cè)器39、第二微加熱器35-2和第二流向檢測(cè)器34-2沿氣體流向方向依次分布在雙層薄膜PCB上；所述半導(dǎo)體制冷片47設(shè)置于雙層薄膜PCB的下表面；所述半導(dǎo)體制冷片47下表面還設(shè)置有散熱層48 ；雙層薄膜PCB底層40與半導(dǎo)體制冷片47采用導(dǎo)熱絕緣硅膠粘接在一起，散熱器48緊貼半導(dǎo)體制冷片47。
[0070]在本實(shí)施例中，加熱器及電流檢測(cè)器(位于底層)銅線寬度為1mm，銅層厚度35um，線間距為Imm ;溫度檢測(cè)器(位于頂層)與底層微加熱器應(yīng)上下嚴(yán)格對(duì)應(yīng)；流向檢測(cè)器(位于頂層)分布于溫度檢測(cè)器兩側(cè)，其銅線寬度為0.1mm，銅層厚度35um，線間距為0.1mm ;所述檢測(cè)腔采用聚二甲基娃氧燒(polydimethylsiloxane, PDMS)整體燒注而成,其腔體空間為28_X10_X2mm。
[0071]所述第一微加熱器35-1的一端設(shè)置有第一電流檢測(cè)電極37-1,另一端設(shè)置有第一加熱電極31-1 ;所述第二微加熱器的一端設(shè)置有第二電流檢測(cè)電極37-2、另一端設(shè)置有第二加熱電極31-2 ;所述電流檢測(cè)器38設(shè)連接在第一電流檢測(cè)電極37-1與第二電流檢測(cè)電極37-2之間。
[0072]實(shí)施例二
[0073]本發(fā)明還提供一種芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)控制系統(tǒng)，如圖1所示，芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)控制系統(tǒng)包括芯片級(jí)載氣流速流向傳感器1、接口電路Jl和控制模塊；
[0074]所述芯片級(jí)載氣流速流向傳感器連接在減壓后的載氣管道與接芯片級(jí)氣液分離器的氣體管道之間實(shí)現(xiàn)低速載氣流速測(cè)量及流向判別；
[0075]所述接口電路Jl連接于芯片級(jí)載氣流速流向傳感器與控制模塊之間，用于實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)載氣流速流向傳感器與控制模塊之間檢測(cè)及控制信號(hào)的放大、濾波以及傳輸?shù)?，從而?shí)現(xiàn)芯片級(jí)載氣流速流向傳感器檢測(cè)腔體內(nèi)微加熱器單元加熱控制、微加熱器PWM工作電流檢測(cè)、檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)、流向檢測(cè)器輸出信號(hào)辨識(shí)；
[0076]所述控制模塊，用于產(chǎn)生芯片級(jí)載氣流速流向傳感器實(shí)現(xiàn)控溫、流速測(cè)量、流向判別以及載氣管道流量控制所需的各種控制信號(hào)；如用于控制電動(dòng)氣閥52及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)氣閥有序控制、減壓閥電機(jī)精準(zhǔn)控制(實(shí)現(xiàn)載氣量精準(zhǔn)調(diào)節(jié))以及檢測(cè)腔內(nèi)空氣的排出；如控制CD4051模擬電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)流向判別信號(hào)、溫度信號(hào)、微加熱器工作電流的有序采集控制；輸出PWM控溫波形，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度的精準(zhǔn)控溫等。
[0077]所述芯片級(jí)載氣流速流向傳感器如圖2所示。
[0078]所述控制模塊包括PWM控制器21、流向判別控制器20、溫度數(shù)據(jù)采集控制器17、PWM電流檢測(cè)控制器12、散熱控制器13、電動(dòng)氣閥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器14、紅外處理控制器16、Flash控制器24、Keyboard控制器15、LCD控制器22和N1SII軟核處理器19 ；
[0079]所述PWM控制器21，用于芯片級(jí)載氣流速流向傳感器微加熱器的溫度精準(zhǔn)控制；
[0080]所述流向判別控制器20，用于檢測(cè)腔內(nèi)流速判別；
[0081]所述溫度數(shù)據(jù)采集控制器17，用于檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)采集；
[0082]所述PWM電流檢測(cè)控制器12，用于檢測(cè)腔內(nèi)流速測(cè)量；
[0083]所述散熱控制器13，輔助維持檢測(cè)腔內(nèi)溫度恒定；
[0084]所述電動(dòng)氣閥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器14，用于電動(dòng)氣閥、減壓閥以及微型電動(dòng)抽氣泵51的有序控制；
[0085]所述紅外處理控制器16，用于紅外遙控?cái)?shù)據(jù)處理；
[0086]所述Flash控制28器24，用于控制集成系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的存儲(chǔ)；
[0087]所述Keyboard控制器15，用于實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)中鍵盤(pán)輸入驅(qū)動(dòng)控制；
[0088]所述IXD控制器22，用于實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)中液晶顯示驅(qū)動(dòng)的控制；
[0089]所述N1SII軟核處理器19，用于實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)各模塊的智能控制；
[0090]所述SDRAM控制器23，用于控制集成系統(tǒng)中數(shù)據(jù)緩存存儲(chǔ)器進(jìn)行同步；
[0091]所述溫度智能控制器18，通過(guò)智能溫度控溫算法(如模糊PID控溫算法)控制輸出PWM波形實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體制冷片、微加熱器加電時(shí)間控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速、精準(zhǔn)控溫；
[0092]所述PWM電流檢測(cè)控制器12、散熱控制器13、電動(dòng)氣閥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器14、鍵盤(pán)輸入控制器15、紅外處理控制器16、溫度數(shù)據(jù)采集控制器17、溫度智能控制器18、N1S II19、流向判別器20、PWM控制器21、IXD控制器22、SDRAM控制器23、Flash控制器24通過(guò)SOPC技術(shù)封裝在單一 FPGA芯片中。
[0093]所述接口電路包括電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路8、流向判別電路4、流速測(cè)量電路2、溫度采集電路3、溫度控制電路25、模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路6、恒流與恒壓源電路5 ;
[0094]所述電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路與電動(dòng)氣閥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器連接，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中氣體管道開(kāi)/關(guān)實(shí)現(xiàn)、載氣鋼瓶50輸出載氣流出量實(shí)現(xiàn)、流速控制以及微型電動(dòng)抽氣泵控制；如圖3所示，所述電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路包括電動(dòng)氣閥群驅(qū)動(dòng)電路、減壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和微型電動(dòng)抽氣泵驅(qū)動(dòng)電路；所述電動(dòng)氣閥群驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電動(dòng)氣閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)氣體管道內(nèi)氣體的進(jìn)、排氣有序控制；所述減壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)載氣輸出量的精準(zhǔn)控制；所述微型電動(dòng)抽氣泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)微型電動(dòng)抽氣泵，用于排空檢測(cè)腔內(nèi)空氣。所述電動(dòng)氣閥群及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括ULN2003A構(gòu)成的電動(dòng)氣閥群驅(qū)動(dòng)電路、38D05固態(tài)繼電器構(gòu)成的減壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及微型電動(dòng)抽氣泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；所述ULN2003A構(gòu)成的電動(dòng)氣閥群驅(qū)動(dòng)電路，用于打開(kāi)/關(guān)閉相應(yīng)進(jìn)/出氣管道上的電動(dòng)氣閥，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)氣閥的有序控制；所述38D05固態(tài)繼電器構(gòu)成的減壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及微型電動(dòng)抽氣泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，用于減壓閥精準(zhǔn)控制，調(diào)節(jié)載氣流量大小以及微型電動(dòng)抽氣泵的控制。
[0095]所述流向判別電路4連接于模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路與流向檢測(cè)器之間，用于判別載氣流向；如圖4中的虛線框所示，所述流向判別電路4包括橋式電路、放大電路、低通濾波電路；所述橋式電路，通過(guò)流向檢測(cè)器與電阻構(gòu)成橋式電路，檢測(cè)出因載氣流動(dòng)造成電橋不平衡的輸出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)載氣流向判別；所述放大電路，用于放大電橋的輸出信號(hào)；所述濾波電路，用于濾除放大后電橋的輸出信號(hào)的雜波干擾。
[0096]所述流速測(cè)量電路2連接于模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路與微加熱器之間，用于實(shí)現(xiàn)微加熱器PWM工作電流檢測(cè)，在檢測(cè)腔內(nèi)恒溫時(shí)，依據(jù)工作微加熱器PWM工作電流可計(jì)算出載氣流速；如圖5中的虛線框所示，所述流速測(cè)量電路2包括雙電壓跟隨器、電流監(jiān)測(cè)電路、放大電路、RMS至DC轉(zhuǎn)換電路，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)載氣流速測(cè)量；所述雙電壓跟隨器，連接在電流檢測(cè)器兩輸出端口與電流監(jiān)測(cè)電路之間，起隔離作用，防止前后級(jí)相互干擾；所述電流監(jiān)測(cè)電路，用于實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)，使輸出電壓正比于監(jiān)測(cè)電流；所述放大電路，用于放大電流監(jiān)測(cè)電路輸出的電壓信號(hào)；所述RMS至DC轉(zhuǎn)換電路，用于實(shí)現(xiàn)PWM工作電流轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。
[0097]所述溫度采集電路3，連接于模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路與溫度檢測(cè)器之間，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)傳感器檢測(cè)腔內(nèi)溫度；如圖6中的虛線框所示，所述溫度采集電路3，用于實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)放大、濾波等功能，包括電壓跟隨器、AD620構(gòu)成的第一級(jí)放大電路、0P07構(gòu)成的第二級(jí)放大電路、0P07構(gòu)成的有源低通濾波電路。
[0098]所述溫度控制電路25，輸入端與PWM控制器連接，輸出端分別與半導(dǎo)體制冷片和微加熱器連接，用于輸出維持檢測(cè)腔內(nèi)溫度恒定所需的PWM波形，通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體制冷片、微加熱器加電時(shí)間控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速、精準(zhǔn)控溫；
[0099]所述模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路17，輸入端分別與流向判別電路、溫度采集電路、流速測(cè)量電路連接，輸出端分別與流向判別控制器、溫度數(shù)據(jù)采集控制器、PWM電流檢測(cè)控制器連接，用于實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)模擬切換以及模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；
[0100]所述恒流與恒壓源電路5用于溫度實(shí)時(shí)采集、流向判別提供精準(zhǔn)的恒流源及恒壓源。
[0101]所述接口電路還包括與紅外處理控制器連接的紅外接收電路10、與鍵盤(pán)輸入控制器連接的鍵盤(pán)輸入電路9、連接于散熱控制器與散熱器之間的散熱器驅(qū)動(dòng)電路7、與Flash控制器連接的Flash28、與SDRAM控制器連接的SDRAM27、與IXD控制器連接的IXD顯示器26。
[0102]工作前，芯片級(jí)載氣流速流向傳感器流向檢測(cè)器34-2、34_1分別分布在接經(jīng)減壓后的載氣管道33 —側(cè)、接芯片氣液分離器29 —側(cè)，關(guān)閉第一進(jìn)/出氣接口 42、第二進(jìn)/出氣接口 45電動(dòng)氣閥管道，打開(kāi)第三進(jìn)/出氣接口 44電動(dòng)氣閥管道，并啟動(dòng)微型電動(dòng)抽氣泵將流速流向檢測(cè)腔內(nèi)空氣排盡，而后關(guān)閉第三進(jìn)/出氣接口 44電動(dòng)氣閥管道以及微型電動(dòng)抽氣泵。工作時(shí)，首先通過(guò)溫度智能控制器控制半導(dǎo)體制冷片快速升至設(shè)定溫度附近，隨后采用微加熱器動(dòng)態(tài)小范圍控溫，使檢測(cè)腔內(nèi)溫度恒溫在設(shè)定溫度，然后控制打開(kāi)第一進(jìn)/出氣接口 42、第二進(jìn)/出氣接口 45電動(dòng)氣閥管道，采用流向檢測(cè)器判別載氣流向、采用電流檢測(cè)器檢測(cè)出微加熱器工作電流(工作時(shí)，檢測(cè)腔內(nèi)恒定在設(shè)定溫度)，通過(guò)微加熱器工作電流從而換算出載氣流速，實(shí)現(xiàn)低速載氣流速測(cè)定及流向判別。
[0103]本發(fā)明能夠有效解決基于微流控芯片——原子熒光在線聯(lián)用一體化集成檢測(cè)痕量元素(如硒)所需載氣超低流速的測(cè)量以及流向判別等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，也適用于其它小流量氣體檢測(cè)。
[0104]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.芯片級(jí)載氣流速流向傳感器，其特征在于:包括檢測(cè)腔(30)、微加熱器(35-1、35-2)、電流檢測(cè)器(38)、溫度檢測(cè)器(39)、流向檢測(cè)器(34_1、34_2)、半導(dǎo)體制冷片(47)及分布在檢測(cè)腔腔體上的進(jìn)/出氣接口(43、44、45)； 所述檢測(cè)腔用于為載氣流速流向判別提供檢測(cè)空間； 所述微加熱器，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度小范圍精準(zhǔn)控制； 所述半導(dǎo)體制冷片，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度大范圍快速控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速恒定； 所述電流檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)微加熱器電流檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)載氣流速的快速測(cè)定； 所述流向檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)傳感器腔內(nèi)載氣流向的辨識(shí)； 所述溫度檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，作為檢測(cè)腔內(nèi)恒溫控制依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片級(jí)載氣流速流向傳感器，其特征在于:所述進(jìn)/出氣接口包括設(shè)置在檢測(cè)腔一側(cè)的第一進(jìn)/出氣接口(43)、設(shè)置在檢測(cè)腔另一側(cè)的第二進(jìn)/出氣接口(45)和第三進(jìn)/出氣接口(44)，所述微加熱器包括第一微加熱器(35-1)和第二微加熱器(35-2)，所述流向檢測(cè)器包括第一流向檢測(cè)器(34-1)和第二流向檢測(cè)器(34-2)，所述溫度檢測(cè)器(39)、第一流向檢測(cè)器與第二流向檢測(cè)器設(shè)置在雙層薄膜PCB頂層，電流檢測(cè)器與第一微加熱器、第二微加熱器設(shè)置在雙層薄膜PCB底層；所述第一流向檢測(cè)器、第一微加熱器、溫度檢測(cè)器、第二微加熱器和第二流向檢測(cè)器沿氣體流向方向依次分布在雙層薄膜PCB上；所述半導(dǎo)體制冷片設(shè)置于雙層薄膜PCB的下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芯片級(jí)載氣流速流向傳感器，其特征在于:還包括設(shè)置在半導(dǎo)體制冷片(47)下表面的散熱層(48)。
4.一種芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括芯片級(jí)載氣流速流向傳感器、接口電路和控制模塊； 所述芯片級(jí)載氣流速流向傳感器連接在減壓后的載氣管道與接芯片級(jí)氣液分離器的氣體管道之間實(shí)現(xiàn)低速載氣流速測(cè)量及流向判別； 所述接口電路連接于芯片級(jí)載氣流速流向傳感器與控制模塊之間，用于實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)載氣流速流向傳感器與控制模塊之間檢測(cè)及控制信號(hào)的放大、濾波以及傳輸?shù)?，從而?shí)現(xiàn)芯片級(jí)載氣流速流向傳感器檢測(cè)腔體內(nèi)微加熱器單元加熱控制、微加熱器PWM工作電流檢測(cè)、檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)、流向檢測(cè)器輸出信號(hào)辨識(shí)； 所述控制模塊，用于產(chǎn)生芯片級(jí)載氣流速流向傳感器實(shí)現(xiàn)控溫、流速測(cè)量、流向判別以及載氣管道流量控制所需的各種控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括檢測(cè)腔(30)、微加熱器(35-1、35-2)、電流檢測(cè)器(38)、溫度檢測(cè)器(39)、流向檢測(cè)器(34-1,34-2)、半導(dǎo)體制冷片(47)及分布在檢測(cè)腔腔體上的進(jìn)/出氣接口(43、44、45)； 所述檢測(cè)腔用于為載氣流速流向判別提供檢測(cè)空間； 所述微加熱器，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度小范圍精準(zhǔn)控制； 所述半導(dǎo)體制冷片，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔體內(nèi)溫度大范圍快速控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速恒定； 所述電流檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)微加熱器電流檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)載氣流速的快速測(cè)定； 所述流向檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)傳感器腔內(nèi)載氣流向的辨識(shí)； 所述溫度檢測(cè)器，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，作為檢測(cè)腔內(nèi)恒溫控制依據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制模塊包括PWM控制器、流向判別控制器、溫度數(shù)據(jù)采集控制器、PWM電流檢測(cè)控制器、電動(dòng)氣閥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器、紅外處理控制器、Flash控制器、Keyboard控制器、IXD控制器和N10SII軟核處理器； 所述PWM控制器，用于芯片級(jí)載氣流速流向傳感器微加熱器的溫度精準(zhǔn)控制； 所述流向判別控制器，用于檢測(cè)腔內(nèi)流速判別； 所述溫度數(shù)據(jù)采集控制器，用于檢測(cè)腔內(nèi)溫度實(shí)時(shí)采集； 所述PWM電流檢測(cè)控制器，用于檢測(cè)腔內(nèi)流速測(cè)量； 所述電動(dòng)氣閥及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，用于電動(dòng)氣閥、減壓閥以及微型電動(dòng)抽氣泵的有序控制； 所述紅外處理控制器，用于紅外遙控?cái)?shù)據(jù)處理； 所述Flash控制器，用于控制集成系統(tǒng)中數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的存儲(chǔ)； 所述Keyboard控制器，用于實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)中鍵盤(pán)輸入驅(qū)動(dòng)控制； 所述LCD控制器，用于實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)中液晶顯示驅(qū)動(dòng)的控制； 所述N10SII軟核處理器，用于實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)各模塊的智能控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述接口電路包括電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路、流向判別電路、流速測(cè)量電路、溫度采集電路、溫度控制電路、模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路、恒流與恒壓源電路； 所述電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中氣體管道開(kāi)/關(guān)實(shí)現(xiàn)、載氣鋼瓶輸出載氣流出量實(shí)現(xiàn)、流速控制以及微型電動(dòng)抽氣泵控制； 所述流向判別電路用于判別載氣流向； 所述流速測(cè)量電路用于實(shí)現(xiàn)微加熱器PWM工作電流檢測(cè)，在檢測(cè)腔內(nèi)恒溫時(shí)，依據(jù)工作微加熱器PWM工作電流可計(jì)算出載氣流速； 所述溫度采集電路用于實(shí)時(shí)檢測(cè)傳感器檢測(cè)腔內(nèi)溫度； 所述溫度控制電路用于輸出維持檢測(cè)腔內(nèi)溫度恒定所需的PWM波形，通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體制冷片、微加熱器加電時(shí)間控制，以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)溫度快速、精準(zhǔn)控溫； 所述模擬電子開(kāi)關(guān)及ADC電路用于實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)模擬切換以及模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換； 所述恒流與恒壓源電路用于溫度實(shí)時(shí)采集、流向判別提供精準(zhǔn)的恒流源及恒壓源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電動(dòng)氣閥與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路包括電動(dòng)氣閥群驅(qū)動(dòng)電路、減壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和微型電動(dòng)抽氣泵驅(qū)動(dòng)電路； 所述電動(dòng)氣閥群驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電動(dòng)氣閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)氣體管道內(nèi)氣體的進(jìn)、排氣有序控制； 所述減壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)載氣輸出量的精準(zhǔn)控制； 所述微型電動(dòng)抽氣泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)微型電動(dòng)抽氣泵，用于排空檢測(cè)腔內(nèi)空氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述流向判別電路包括橋式電路、放大電路、低通濾波電路； 所述橋式電路，通過(guò)流向檢測(cè)器與電阻構(gòu)成橋式電路，檢測(cè)出因載氣流動(dòng)造成電橋不平衡的輸出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)載氣流向判別； 所述放大電路，用于放大電橋的輸出信號(hào)； 所述濾波電路，用于濾除放大后電橋的輸出信號(hào)的雜波干擾。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的芯片級(jí)載氣流速流向檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述流速測(cè)量電路包括雙電壓跟隨器、電流監(jiān)測(cè)電路、放大電路、RMS至DC轉(zhuǎn)換電路，用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)腔內(nèi)載氣流速測(cè)量； 所述雙電壓跟隨器，連接在電流檢測(cè)器兩輸出端口與電流監(jiān)測(cè)電路之間，起隔離作用，防止前后級(jí)相互干擾； 所述電流監(jiān)測(cè)電路，用于實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)，使輸出電壓正比于監(jiān)測(cè)電流； 所述放大電路，用于放大電流監(jiān)測(cè)電路輸出的電壓信號(hào)； 所述RMS至DC轉(zhuǎn)換電路，用于實(shí)現(xiàn)PWM工作電流轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01P5/08GK104267210SQ201410424299
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】廖紅華, 郭黎, 周大寨, 吳長(zhǎng)坤, 方芳, 廖宇, 秦偉軒 申請(qǐng)人:湖北民族學(xué)院
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