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一種空氣質(zhì)量流量計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，包括有由絕緣的塑料制成的管道，在該管道中形成有氣流通道，該氣流通道安裝有傳感器且設(shè)有電耗散區(qū)域，傳感器設(shè)有一傳感器芯片，所述傳感器芯片構(gòu)造為微機(jī)電系統(tǒng)并且具有傳感元件、電子分析電路以及電子振蕩器；通過在管道中布置展開的導(dǎo)流元件，由于振蕩器與傳感元件布置在第二區(qū)域中，因而其不會(huì)受到由于熱引起的材料應(yīng)力的影響，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中流動(dòng)的氣體質(zhì)量的準(zhǔn)確測(cè)量且成本低廉、堅(jiān)固耐用而且使用壽命長(zhǎng)。通過在管道上設(shè)有設(shè)有電耗散區(qū)域，使得污染物顆粒由此不再沉積在傳感元件上。如此使得該傳感元件具有特別好的傳感特性，可利用該傳感元件十分準(zhǔn)確且迅速地檢測(cè)所流過的空氣質(zhì)量流量。
【專利說明】一種空氣質(zhì)量流量計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)量?jī)x器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種空氣質(zhì)量流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]熱式空氣流量計(jì)傳感器部分主要有恒溫差式和熱分布式兩種方法。圖1為傳統(tǒng)的恒溫差工作方式的空氣流量傳感器電路，圖中Rh為發(fā)熱電阻，Rk為測(cè)溫電阻。在恒溫差式方式工作下，運(yùn)算放大器檢測(cè)惠斯登電橋的不平衡輸出，并將不平衡輸出通過三極管反饋到橋路。在電橋平衡條件下，發(fā)熱電阻Rh高于測(cè)溫電阻Rk —個(gè)固定值，因而發(fā)熱電阻Rh高于環(huán)境溫度一個(gè)固定溫差，故稱恒溫差方式。當(dāng)空氣流過電阻Rh時(shí)，將帶走一部分熱量，傳感器為維持恒定的溫度就必須提供比靜止空氣下更多能量，以維持恒定的溫差。Rhl兩端的電壓或橋壓都是流量的單調(diào)上升函數(shù)。
[0003]目前，公知的汽車空氣質(zhì)量傳感器電橋激勵(lì)是用三極管作為功率控制器件，使用這種激勵(lì)方法會(huì)使三極管發(fā)熱嚴(yán)重，由于汽車空氣質(zhì)量流量計(jì)的工作環(huán)境及結(jié)構(gòu)決定了它不易散熱，因而會(huì)使整個(gè)電路板溫度升高，由此帶來兩方面的問題:1.汽車空氣流量計(jì)要求的環(huán)境溫度為-40到120°C，過高的溫升將對(duì)電路板上的各種器件等級(jí)提出更加苛刻的要求，大大增加元器件成本；2.過高的溫升使電路器件的穩(wěn)漂影響增加，從而降低流量測(cè)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種精準(zhǔn)的空氣質(zhì)量流量計(jì)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案:一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，包括有由絕緣的塑料制成的管道，在該管道中形成有氣流通道，該氣流通道安裝有傳感器且設(shè)有電耗散區(qū)域，傳感器設(shè)有一傳感器芯片，所述傳感器芯片構(gòu)造為微機(jī)電系統(tǒng)并且具有傳感元件、電子分析電路以及電子振蕩器，并且其中，利用膠粘劑將所述傳感器芯片固定在支承元件上，所述傳感器芯片被分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，僅在所述第一區(qū)域中利用所述膠粘劑實(shí)現(xiàn)將所述傳感器芯片固定在所述支承元件上，并且，所述傳感元件和所述振蕩器布置在所述第二區(qū)域中；所述傳感器用于測(cè)量在所述管道中以一個(gè)流速在主流動(dòng)方向上流動(dòng)的氣體量，其中所述傳感器在所述管道中沿主流動(dòng)方向延伸，并且所述傳感器的始端限定了垂直于所述主流動(dòng)方向的第一平面，而所述傳感器的末端限定了垂直于所述主流動(dòng)方向的第二平面，并且其中所述傳感器具有氣流通道，所述氣流通道容納一部分在所述管道中流動(dòng)的氣體量并引導(dǎo)所述氣體量通過測(cè)量元件，在所述管道中布置有展開的導(dǎo)流元件，所述導(dǎo)流元件平行于所述主流動(dòng)方向指向，使得所述氣體量沖向所述導(dǎo)流元件的端面，并且使得所述氣體量沿著所述導(dǎo)流元件的壁區(qū)域流過，其中所述導(dǎo)流元件的所述壁區(qū)域至少部分地在所述第一平面和所述第二平面之間延伸，在所述管道中的流速較小時(shí)，所述導(dǎo)流元件能夠相對(duì)于所述管道中的流速增加在傳感器區(qū)域內(nèi)的所述氣體量的流速，并且在管道中的氣體量的流速較大時(shí)，在所述傳感器的區(qū)域內(nèi)的氣體量的流速相對(duì)于所述流速而更低程度地增加。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，所述支承元件設(shè)計(jì)為沖壓板件。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，所述傳感元件設(shè)計(jì)為薄膜。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，在所述薄膜上設(shè)計(jì)有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器以及加熱元件。
[0009]作為一種優(yōu)選方案，所述導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)為水滴狀。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，所述導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)為翼形。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，所述管道和所述導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)為一體構(gòu)件。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，所述電耗散區(qū)域由具有能導(dǎo)電的聚合物的塑料或具有導(dǎo)電纖維的塑料或具有導(dǎo)電墨黑的塑料構(gòu)成。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述氣流通道的電耗散區(qū)域與固定電位電連接，所述固定電位是傳感器質(zhì)量體。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述管體具有管體基體和管體蓋，所述氣流通道的電耗散區(qū)形成在所述管體基體中和所述管體基體上，所述氣流通道的電耗散區(qū)域形成在所述管體蓋中和所述管體蓋上。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，通過在管道中布置展開的導(dǎo)流元件，該導(dǎo)流元件平行于主流動(dòng)方向指向，使得氣體量沖向?qū)Я髟亩嗣妫⑶沂箽怏w量沿著導(dǎo)流元件的壁區(qū)域流過，其中導(dǎo)流元件的壁區(qū)域至少部分地在第一和第二平面之間延伸，在管道中的流速較小時(shí)，導(dǎo)流元件能夠相對(duì)于管道中的流速增加在傳感器模塊的區(qū)域內(nèi)的氣體量的流速，并且在管道中的氣體量流速較大時(shí)，在傳感器模塊的區(qū)域內(nèi)相對(duì)于流速而更低程度地增加，通過這種方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中流動(dòng)的氣體質(zhì)量的準(zhǔn)確測(cè)量。該導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)成氣體動(dòng)力學(xué)的，能夠通過渦流克制氣流的擾動(dòng)并保證精確測(cè)量。將導(dǎo)流元件制成水滴狀或翼狀也可以實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明的另外的改進(jìn)方案中，導(dǎo)流元件可以使管道橫截面減小10%至50%。這可以使傳感器模塊處的壓力增大，從而能夠特別穩(wěn)定并且準(zhǔn)確地測(cè)出空氣質(zhì)量流量。在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，管道和導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)為一體構(gòu)件。這種方式使空氣質(zhì)量流量計(jì)成本低廉、堅(jiān)固耐用而且使用壽命長(zhǎng)。
[0016]本發(fā)明采用的傳感器芯片被分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，僅在第一區(qū)域中利用膠粘劑實(shí)現(xiàn)將傳感器芯片固定在支承元件上，傳感元件和振蕩器布置在第二區(qū)域中。傳感器芯片與支承元件的粘合導(dǎo)致出現(xiàn)第一區(qū)域，在該第一區(qū)域中可能會(huì)由于熱的作用而出現(xiàn)極大的材料負(fù)荷。支承元件與傳感器芯片的材料的不同的熱膨脹系數(shù)會(huì)導(dǎo)致材料應(yīng)力，該材料應(yīng)力尤其會(huì)作用于特定的電子電路上。由于振蕩器與傳感元件布置在第二區(qū)域中，因而其不會(huì)受到由于熱引起的材料應(yīng)力的影響。因此，振蕩器特別穩(wěn)定地工作，從而為數(shù)據(jù)處理提供了高質(zhì)量的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。傳感元件也同樣由于其無應(yīng)力的布置而受到保護(hù)以防止機(jī)械負(fù)荷，這就提高了其使用壽命，并且另一方面也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)質(zhì)量流量的特別準(zhǔn)確的測(cè)量。
[0017]通過在管道上設(shè)有設(shè)有電耗散區(qū)域，有效防止了氣流中存在帶電的污染物顆粒受到傳感元件的帶電平面吸引，從而沉積在這些帶電的平面上。通過傳感元件的帶電平面上的高度絕緣的鈍化層阻止了污染物顆粒的放電的情況。該電耗散區(qū)域使得帶電的污染物顆粒在到達(dá)氣流通道的靜電耗散部分中的以微系統(tǒng)技術(shù)制造的傳感元件之前被放電，污染物顆粒的電荷載體容易被引走電荷并且由此實(shí)現(xiàn)污染物顆粒的簡(jiǎn)單的中性化。這些污染物顆粒由此不再沉積在傳感元件上。如此使得該傳感元件具有特別好的傳感特性，可利用該傳感元件十分準(zhǔn)確且迅速地檢測(cè)所流過的空氣質(zhì)量流量。
[0018]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明之較佳實(shí)施例中的示意圖；
1、管道
2、氣流通道
10、傳感器
20、電耗散區(qū)域
【具體實(shí)施方式】
[0020]請(qǐng)參照?qǐng)D1所示,一種空氣質(zhì)量流量計(jì),包括有由絕緣的塑料制成的管道I,在該管道I中形成有氣流通道2，該氣流通道2安裝有傳感器10且設(shè)有電耗散區(qū)域20。
[0021]該傳感器10設(shè)有一傳感器芯片，所述傳感器芯片構(gòu)造為微機(jī)電系統(tǒng)并且具有傳感元件、電子分析電路以及電子振蕩器，該傳感器芯片通過膠粘劑固定在支承元件上，該支承元件設(shè)計(jì)為沖壓板件。所述傳感器芯片被分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，僅在所述第一區(qū)域中利用所述膠粘劑實(shí)現(xiàn)將所述傳感器芯片固定在所述支承元件上，所述傳感元件和所述振蕩器布置在所述第二區(qū)域中；所述傳感器10用于測(cè)量在所述管道中以一個(gè)流速在主流動(dòng)方向上流動(dòng)的氣體量，其中所述傳感器10在所述管道I中沿主流動(dòng)方向延伸，并且所述傳感器10的始端限定了垂直于所述主流動(dòng)方向的第一平面，而所述傳感器10的末端限定了垂直于所述主流動(dòng)方向的第二平面，并且其中所述傳感器10具有氣流通道，所述氣流通道2容納一部分在所述管道中流動(dòng)的氣體量并引導(dǎo)所述氣體量通過測(cè)量元件在所述管道I中布置有展開的導(dǎo)流元件，所述導(dǎo)流元件平行于所述主流動(dòng)方向指向，使得所述氣體量沖向所述導(dǎo)流元件的端面，并且使得所述氣體量沿著所述導(dǎo)流元件的壁區(qū)域流過，其中所述導(dǎo)流元件的所述壁區(qū)域至少部分地在所述第一平面和所述第二平面之間延伸，在所述管道中的流速較小時(shí)，所述導(dǎo)流元件能夠相對(duì)于所述管道中的流速增加在傳感器區(qū)域內(nèi)的所述氣體量的流速，并且在管道中的氣體量的流速較大時(shí)，在所述傳感器的區(qū)域內(nèi)的氣體量的流速相對(duì)于所述流速而更低程度地增加。
[0022]該傳感元件設(shè)計(jì)為薄膜，在所述薄膜上設(shè)計(jì)有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器以及加熱元件。
[0023]該導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)為水滴狀或翼形，可以根據(jù)需要選擇不一樣的導(dǎo)流元件。
[0024]該導(dǎo)流元件和所述管道設(shè)計(jì)為一體構(gòu)件，一體成型連接。
[0025]該電耗散區(qū)域由具有能導(dǎo)電的聚合物的塑料或具有導(dǎo)電纖維的塑料或具有導(dǎo)電墨黑的塑料構(gòu)成。
[0026]該氣流通道的電耗散區(qū)域與固定電位電連接，所述固定電位是傳感器質(zhì)量體。該管體具有管體基體和管體蓋，所述氣流通道的電耗散區(qū)形成在所述管體基體中和所述管體基體上，所述氣流通道的電耗散區(qū)域形成在所述管體蓋中和所述管體蓋上。[0027]本發(fā)明的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于:通過在管道中布置展開的導(dǎo)流元件，該導(dǎo)流元件平行于主流動(dòng)方向指向，使得氣體量沖向?qū)Я髟亩嗣?，并且使氣體量沿著導(dǎo)流元件的壁區(qū)域流過，其中導(dǎo)流元件的壁區(qū)域至少部分地在第一和第二平面之間延伸，在管道中的流速較小時(shí)，導(dǎo)流元件能夠相對(duì)于管道中的流速增加在傳感器模塊的區(qū)域內(nèi)的氣體量的流速，并且在管道中的氣體量流速較大時(shí)，在傳感器模塊的區(qū)域內(nèi)相對(duì)于流速而更低程度地增加，通過這種方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管道中流動(dòng)的氣體質(zhì)量的準(zhǔn)確測(cè)量。該導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)成氣體動(dòng)力學(xué)的，能夠通過渦流克制氣流的擾動(dòng)并保證精確測(cè)量。將導(dǎo)流元件制成水滴狀或翼狀也可以實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明的另外的改進(jìn)方案中，導(dǎo)流元件可以使管道橫截面減小10%至50%。這可以使傳感器模塊處的壓力增大，從而能夠特別穩(wěn)定并且準(zhǔn)確地測(cè)出空氣質(zhì)量流量。在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，管道和導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)為一體構(gòu)件。這種方式使空氣質(zhì)量流量計(jì)成本低廉、堅(jiān)固耐用而且使用壽命長(zhǎng)。
[0028]本發(fā)明采用的傳感器芯片被分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，僅在第一區(qū)域中利用膠粘劑實(shí)現(xiàn)將傳感器芯片固定在支承元件上，傳感元件和振蕩器布置在第二區(qū)域中。傳感器芯片與支承元件的粘合導(dǎo)致出現(xiàn)第一區(qū)域，在該第一區(qū)域中可能會(huì)由于熱的作用而出現(xiàn)極大的材料負(fù)荷。支承元件與傳感器芯片的材料的不同的熱膨脹系數(shù)會(huì)導(dǎo)致材料應(yīng)力，該材料應(yīng)力尤其會(huì)作用于特定的電子電路上。由于振蕩器與傳感元件布置在第二區(qū)域中，因而其不會(huì)受到由于熱引起的材料應(yīng)力的影響。因此，振蕩器特別穩(wěn)定地工作，從而為數(shù)據(jù)處理提供了高質(zhì)量的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。傳感元件也同樣由于其無應(yīng)力的布置而受到保護(hù)以防止機(jī)械負(fù)荷，這就提高了其使用壽命，并且另一方面也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)質(zhì)量流量的特別準(zhǔn)確的測(cè)量。
[0029]通過在管道上設(shè)有設(shè)有電耗散區(qū)域，有效防止了氣流中存在帶電的污染物顆粒受到傳感元件的帶電平面吸引，從而沉積在這些帶電的平面上。通過傳感元件的帶電平面上的高度絕緣的鈍化層阻止了污染物顆粒的放電的情況。該電耗散區(qū)域使得帶電的污染物顆粒在到達(dá)氣流通道的靜電耗散部分中的以微系統(tǒng)技術(shù)制造的傳感元件之前被放電，污染物顆粒的電荷載體容易被引走電荷并且由此實(shí)現(xiàn)污染物顆粒的簡(jiǎn)單的中性化。這些污染物顆粒由此不再沉積在傳感元件上。如此使得該傳感元件具有特別好的傳感特性，可利用該傳感元件十分準(zhǔn)確且迅速地檢測(cè)所流過的空氣質(zhì)量流量。
[0030]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何細(xì)微修改、等同變化和修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:包括有由絕緣的塑料制成的管道，在該管道中形成有氣流通道，該氣流通道安裝有傳感器且設(shè)有電耗散區(qū)域，傳感器設(shè)有一傳感器芯片，所述傳感器芯片構(gòu)造為微機(jī)電系統(tǒng)并且具有傳感元件、電子分析電路以及電子振蕩器，并且其中，利用膠粘劑將所述傳感器芯片固定在支承元件上，所述傳感器芯片被分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，僅在所述第一區(qū)域中利用所述膠粘劑實(shí)現(xiàn)將所述傳感器芯片固定在所述支承元件上，并且，所述傳感元件和所述振蕩器布置在所述第二區(qū)域中；所述傳感器用于測(cè)量在所述管道中以一個(gè)流速在主流動(dòng)方向上流動(dòng)的氣體量，其中所述傳感器在所述管道中沿主流動(dòng)方向延伸，并且所述傳感器的始端限定了垂直于所述主流動(dòng)方向的第一平面，而所述傳感器的末端限定了垂直于所述主流動(dòng)方向的第二平面，并且其中所述傳感器具有氣流通道，所述氣流通道容納一部分在所述管道中流動(dòng)的氣體量并引導(dǎo)所述氣體量通過測(cè)量元件，在所述管道中布置有展開的導(dǎo)流元件，所述導(dǎo)流元件平行于所述主流動(dòng)方向指向，使得所述氣體量沖向所述導(dǎo)流元件的端面，并且使得所述氣體量沿著所述導(dǎo)流元件的壁區(qū)域流過，其中所述導(dǎo)流元件的所述壁區(qū)域至少部分地在所述第一平面和所述第二平面之間延伸，在所述管道中的流速較小時(shí)，所述導(dǎo)流元件能夠相對(duì)于所述管道中的流速增加在傳感器區(qū)域內(nèi)的所述氣體量的流速，并且在管道中的氣體量的流速較大時(shí)，在所述傳感器的區(qū)域內(nèi)的氣體量的流速相對(duì)于所述流速而更低程度地增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:所述支承元件設(shè)計(jì)為沖壓板件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:所述傳感元件設(shè)計(jì)為薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:在所述薄膜上設(shè)計(jì)有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器以及加熱元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:所述導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)為水滴狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:所述導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)為翼形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:所述管道和所述導(dǎo)流元件設(shè)計(jì)為一體構(gòu)件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:所述電耗散區(qū)域由具有能導(dǎo)電的聚合物的塑料或具有導(dǎo)電纖維的塑料或具有導(dǎo)電墨黑的塑料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:所述氣流通道的電耗散區(qū)域與固定電位電連接，所述固定電位是傳感器質(zhì)量體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其特征在于:所述管體具有管體基體和管體蓋，所述氣流通道的電耗散區(qū)形成在所述管體基體中和所述管體基體上，所述氣流通道的電耗散區(qū)域形成在所述管體蓋中和所述管體蓋上。
【文檔編號(hào)】G01F1/86GK103644948SQ201310571758
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月16日
【發(fā)明者】石冰鑫, 李景云 申請(qǐng)人:中山歐麥克儀器設(shè)備有限公司