CN220136424U - 一种流量传感器结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种流量传感器结构，包括通过底衬层支撑的绝热层以及间隙设置在绝热层上的加热部和测温部；在加热部和测温部的外部包覆有绝缘隔热层，以及在加热部与测温部之间的间隙内设置有隔热屏障，通过绝缘隔热层及隔热屏障的隔热降低加热部与测温部之间因热对流效应造成的热损失，从而提高传感器的灵敏度与响应速度。
Description
技术领域
本实用新型属于热膜式流量传感器技术领域，尤其涉及一种流量传感器结构。
背景技术
流量传感器的种类繁多，根据其测量原理的不同，可以分为多种类型，包括热式流量传感器、差压式流量传感器、科里奥利流量传感器和仿生流量传感器等。差压式流量传感器适用于大流量，具有较好的稳定性和可靠性，但易受到流体密度、温度和压强等因素的影响，精度难以保证；科里奥利流量传感器适用于高粘度流体测量，抗干扰能力强，测量范围广泛，但是精度受到环境温度影响，且受到磁场干扰较大；仿生流量传感器具有不易损坏、长寿命、易于制造，成本较低的优点，但是精度较低，不适用于高需求的流量测量场合。
而在低流速流量测量领域，热膜式流量传感器相对于其他种类的流量传感器，具有响应速度快、灵敏度高和成本低等众多优势。基于以上特点，近年来，热式流量传感器在工业控制、医疗、精密电子制造业和制药等领域的应用前景非常好。同时，随着纳米技术和微传感器技术的发展，更多的微小流量传感器将会应用到各种领域中。
在目前MEMS热膜式流量传感器结构中，加热电阻和检测电阻底部位于绝热层上，使得传热局限在薄膜上，但是加热电阻和测量电阻侧壁仍然可以通过热对流的方式进行热传递，导致热量的散失。为了进一步提高传感器的灵敏度和响应速度，就要进一步减少热量向外的传导散失。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种流量传感器结构，通过绝缘隔热层及隔热屏障的隔热降低加热部与测温部之间因热对流效应造成的热损失，从而提高传感器的灵敏度与响应速度。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种流量传感器结构，包括通过底衬层支撑的绝热层以及间隙设置在绝热层上的加热部和测温部；在所述加热部和测温部的外部包覆有绝缘隔热层，以及在所述加热部与测温部之间的间隙内设置有隔热屏障，通过所述绝缘隔热层及隔热屏障的隔热降低加热部与测温部之间因热对流效应造成的热损失。
进一步地，所述底衬层上通过刻蚀加工形成镂空结构，该镂空结构延伸至加热部与测温部所在的绝热层。
进一步地，所述绝缘隔热层为包覆加热部和测温部的具有开口的槽形结构，所述加热部和测温部背对绝热层的结构面均通过槽形结构的绝缘隔热层的开口呈显露状态。
进一步地，所述绝缘隔热层与绝热层垂直，且其高度尺寸大于槽形结构的绝缘隔热层的高度尺寸。
进一步地，所述隔热屏障由绝缘支撑外部包裹隔热涂层构成。
进一步地，所述加热部为热敏薄膜电阻。
进一步地，所述测温部为温度检测电阻。
有益效果：本实用新型通过绝缘隔热层及隔热屏障的隔热降低加热部与测温部之间因热对流效应造成的热损失，从而提高传感器的灵敏度与响应速度，其中，加热部为热敏薄膜电阻，测温部为温度检测电阻，绝缘隔热层对热敏薄膜电阻和温度检测电阻起到包覆接触性的防热损失作用，而隔热屏障起到在两者之间阻隔热对流的作用，包覆接触性的防热损失作用与阻隔热对流的作用相结合，实现大大降低因热对流效应造成的热损失的目的，提高传感器流量测量的精度。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如附图1所示，一种流量传感器结构，包括通过底衬层10支撑的绝热层1以及间隙设置在绝热层1上的加热部2和测温部3；在所述加热部2和测温部3的外部包覆有绝缘隔热层4，以及在所述加热部2与测温部3之间的间隙内设置有隔热屏障5，通过所述绝缘隔热层4及隔热屏障5的隔热降低加热部2与测温部3之间因热对流效应造成的热损失，从而提高传感器的灵敏度与响应速度，其中，所述加热部2为热敏薄膜电阻，所述测温部3为温度检测电阻，绝缘隔热层4对热敏薄膜电阻和温度检测电阻起到包覆接触性的防热损失作用，而隔热屏障5起到在两者之间阻隔热对流的作用，包覆接触性的防热损失作用与阻隔热对流的作用相结合，实现大大降低因热对流效应造成的热损失的目的，提高传感器流量测量的精度。
热敏薄膜电阻通常用镍(Ni)或者铂(Pt)这两种具有较高电阻温度系数的金属溅射而成。考虑到热式流量传感器灵敏度受环境温度影响较大，在薄膜电阻芯片上还可以集成Pt薄膜温度传感器作为温度补偿电阻。
所述底衬层10上通过刻蚀加工形成镂空结构，该镂空结构延伸至加热部2与测温部3所在的绝热层1。底衬层10采用的材料可以是硅、玻璃、陶瓷、金属、环氧树脂和聚酰亚胺(PI)以及他们的组合。绝热层1采用的材料可以是氮化硅、氧化硅、聚酰亚胺(PI)以及由它们组成的复合膜结构。
为了保证隔热效果且不对热敏薄膜电阻及温度检测电阻造成完全遮挡影响测量精度，所述绝缘隔热层4为包覆加热部2和测温部3的具有开口的槽形结构，所述加热部2和测温部3背对绝热层1的结构面均通过槽形结构的绝缘隔热层4的开口呈显露状态，从而不会形成完全遮挡。
所述绝缘隔热层4与绝热层1垂直，对流体热流形成相垂直的阻挡冲击，且其高度尺寸大于槽形结构的绝缘隔热层4的高度尺寸，进一步提高对流体热对流的阻碍能力，降低对流热损失。
更为具体的，所述隔热屏障5由绝缘支撑5.1外部包裹隔热涂层5.2构成，绝缘支撑5.1直接与绝热层1固定连接。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种流量传感器结构，其特征在于：包括通过底衬层(10)支撑的绝热层(1)以及间隙设置在绝热层(1)上的加热部(2)和测温部(3)；在所述加热部(2)和测温部(3)的外部包覆有绝缘隔热层(4)，以及在所述加热部(2)与测温部(3)之间的间隙内设置有隔热屏障(5)，通过所述绝缘隔热层(4)及隔热屏障(5)的隔热降低加热部(2)与测温部(3)之间因热对流效应造成的热损失。
2.根据权利要求1所述一种流量传感器结构，其特征在于：所述底衬层(10)上通过刻蚀加工形成镂空结构，该镂空结构延伸至加热部(2)与测温部(3)所在的绝热层(1)。
3.根据权利要求1所述一种流量传感器结构，其特征在于：所述绝缘隔热层(4)为包覆加热部(2)和测温部(3)的具有开口的槽形结构，所述加热部(2)和测温部(3)背对绝热层(1)的结构面均通过槽形结构的绝缘隔热层(4)的开口呈显露状态。
4.根据权利要求3所述一种流量传感器结构，其特征在于：所述绝缘隔热层(4)与绝热层(1)垂直，且其高度尺寸大于槽形结构的绝缘隔热层(4)的高度尺寸。
5.根据权利要求4所述一种流量传感器结构，其特征在于：所述隔热屏障(5)由绝缘支撑(5.1)外部包裹隔热涂层(5.2)构成。
6.根据权利要求1～5任一项所述一种流量传感器结构，其特征在于：所述加热部(2)为热敏薄膜电阻。
7.根据权利要求1～5任一项所述一种流量传感器结构，其特征在于：所述测温部(3)为温度检测电阻。
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