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密立根法测量热膜式气体流量传感器中污染物颗粒带电量 被引量:2
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作者 袁昌荣 李小宁 孙中圣 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第5期775-779,共5页
热膜式气体流量传感器在实际使用过程中,其芯片表面很容易被微小颗粒污染,使精度达不到工作要求。试验研究发现,传感器通电工作时,芯片表面电场力是造成污染物颗粒吸附堆积的主要因素。因此,污染物颗粒带电量的大小对芯片表面颗粒的堆... 热膜式气体流量传感器在实际使用过程中,其芯片表面很容易被微小颗粒污染,使精度达不到工作要求。试验研究发现,传感器通电工作时,芯片表面电场力是造成污染物颗粒吸附堆积的主要因素。因此,污染物颗粒带电量的大小对芯片表面颗粒的堆积有着直接影响。文中采用Mastersizer 2000激光粒度分析仪和密立根油滴仪联合测量了颗粒群的平均粒径和平均带电量。激光粒度分析仪所测污染物颗粒的平均粒径为3.311μm,根据此平均粒径值,密立根油滴仪所测3.2~3.4μm范围内的颗粒所带平均带电量为6.4×10^(-17) C,此带电量即为整个颗粒群的平均带电量。 展开更多
关键词 热膜式气体流量传感器 芯片污染 颗粒粒径测量 颗粒带电量测量 密立根法
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基于恒温法的热膜式气体流量传感器的设计 被引量:4
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作者 蔡春丽 刘志远 +2 位作者 王惠玲 于海超 王洪岩 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第6期104-106,109,共4页
设计了一种新的基于恒温法的热膜式气体流量传感器,介绍了该传感器的建模过程及其敏感元件的结构设计,并给出了流量传感器的详细设计方案。仿真和实测结果表明:该流量传感器既能对小流量信号敏感又能准确地反映大流量的输出,功耗低于0.... 设计了一种新的基于恒温法的热膜式气体流量传感器,介绍了该传感器的建模过程及其敏感元件的结构设计,并给出了流量传感器的详细设计方案。仿真和实测结果表明:该流量传感器既能对小流量信号敏感又能准确地反映大流量的输出,功耗低于0.1W,响应时间小于50m s,精度可达到0.6%FS,能够满足低功耗、快响应、高精度等性能技术指标的要求。 展开更多
关键词 传感器 气体流量
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污染物对热膜式气体流量传感器精度的影响 被引量:3
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作者 袁昌荣 孙中圣 李小宁 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期367-376,共10页
为了预测污染物对热膜式气体流量传感器精度的影响,研究传感器精度下降机理。首先,分析传感器测量原理,建立传感器电压输出理论数学模型,并基于绕流理论推导气体流经污染物后流速公式;然后,搭建污染物颗粒累积试验平台,进行长时间颗粒... 为了预测污染物对热膜式气体流量传感器精度的影响,研究传感器精度下降机理。首先,分析传感器测量原理,建立传感器电压输出理论数学模型,并基于绕流理论推导气体流经污染物后流速公式;然后,搭建污染物颗粒累积试验平台,进行长时间颗粒累积试验,验证理论模型合理性。研究结果表明:传感器的输出电压与所测气体流速、基底隔膜厚度以及导热系数有关;气体流速下降幅度随污染物高度增加而增大,随污染物与加热电阻中心距离增加而减小;污染物颗粒主要围绕热膜电阻周边呈“U”型分布,热膜电阻上方基本无累积,说明传感器精度下降主要是由热膜电阻前端累积的污染物改变气流流速所致;传感器电压输出理论计算值和试验测量值相吻合,证实了理论模型的合理性。 展开更多
关键词 膜式 气体流量传感器 芯片污染 累积厚度 精度
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基于MEMS的量热式传感器气体流量测量的模型研究 被引量:1
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作者 孙宏军 徐浩文 +1 位作者 丁红兵 刘雨航 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期111-119,共9页
气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感... 气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N_(2)、CO_(2)流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.05%。 展开更多
关键词 MEMS 流量传感器 温度1D分布模型 边界层 气体流量测量
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基于热膜探头的新型气体流量传感器研究 被引量:6
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作者 赵伟国 宋执环 +1 位作者 黄震威 梁国伟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1073-1077,共5页
基于热膜探头的热传递原理,设计了一种新型的气体流量传感器。首先研究了在不同环境温度和电流下热膜探头的温度特性,确定其工作电流。然后分析热膜探头中测量电阻和补偿电阻之间的关系,设计了具有温度补偿功能的气体流量传感器电路,减... 基于热膜探头的热传递原理,设计了一种新型的气体流量传感器。首先研究了在不同环境温度和电流下热膜探头的温度特性,确定其工作电流。然后分析热膜探头中测量电阻和补偿电阻之间的关系,设计了具有温度补偿功能的气体流量传感器电路,减小了环境温度对气体流量测量的影响。最后根据气体流量标定实验数据,建立了流量传感器的数学模型。实验结果表明,该气体流量传感器具有较好的一致性,测量精度优于0.8%,流量量程比达100∶1。 展开更多
关键词 气体 流量传感器 膜探头
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热隔离式MEMS气体质量流量传感器设计 被引量:3
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作者 谷永先 曾鸿江 +2 位作者 邬林 胡娜娜 钱江蓉 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第6期72-74,共3页
研制了一种热隔离式微机电系统(MEMS)气体质量流量传感器。加热电阻器和上下游测温电阻器采用热隔离悬梁式结构,间隔240μm。对恒温差电路的设计要点进行了分析并制作了系统电路。测试拟合了传感器输出电压随气体流量的关系曲线,并对... 研制了一种热隔离式微机电系统(MEMS)气体质量流量传感器。加热电阻器和上下游测温电阻器采用热隔离悬梁式结构,间隔240μm。对恒温差电路的设计要点进行了分析并制作了系统电路。测试拟合了传感器输出电压随气体流量的关系曲线,并对传感器进行了标定。测试结果表明:在0~20 L/min的流量范围内,传感器响应速度快,灵敏度高,输出信号平滑,适合于工业及医疗等领域。 展开更多
关键词 微机电系统 隔离 气体质量流量传感器 恒温差
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热膜式空气质量流量传感器块联模型结构辨识 被引量:3
7
作者 滕勤 马标 徐科军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期477-482,共6页
同时利用稳态和动态校准数据,辨识了基于Hammerstein模型的热膜式空气质量流量(MAF)传感器的模型结构。在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取带外生输入的自回归(ARX)模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模... 同时利用稳态和动态校准数据,辨识了基于Hammerstein模型的热膜式空气质量流量(MAF)传感器的模型结构。在用多项式逼近静态非线性特性的基础上,动态线性环节分别选取带外生输入的自回归(ARX)模型、输出误差(OE)模型和Box-Jenkins(BJ)模型结构,采用交叉准则法进行参数估计和阶次选择,通过残差分析和仿真比较对模型进行检验。结果表明,用估计数据选择阶次时,最终预报误差(FPE)准则与最终输出误差(FOE)准则具有良好的一致性,基于预测误差法的2阶OE模型和BJ模型均可用于热膜式空气质量流量传感器Hammerstein模型动态线性环节的建模。 展开更多
关键词 膜式空气质量流量传感器 HAMMERSTEIN模型 模型结构辨识
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热电薄膜型气体流量传感器的热模拟分析 被引量:1
8
作者 张昭勇 秦明 +1 位作者 黄庆安 朱昊 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期189-191,共3页
本文利用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN ,模拟并分析了一个基于薄膜结构的热电型气体流量传感器的温度场 .并具体地分析了在气体流量通道入口处气体的流向角度对传感器输出信号以及气体流动状态的影响 .将最终的模拟计算结果与实验数据... 本文利用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN ,模拟并分析了一个基于薄膜结构的热电型气体流量传感器的温度场 .并具体地分析了在气体流量通道入口处气体的流向角度对传感器输出信号以及气体流动状态的影响 .将最终的模拟计算结果与实验数据进行比较 ,发现二者基本吻合 .利用此热学模型来模拟和分析此类传感器 ,不但可以减少大量的模拟分析过程而且可以降低计算的复杂度 。 展开更多
关键词 有限元分析 模拟 计算流体动力学 气体流量传感器
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一种热温差式悬空结构气体流量传感器设计 被引量:2
9
作者 李辉 朱向冰 王建亮 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第2期84-86,共3页
基于热温差原理,利用MEMS技术加工制备出高灵敏度微型气体流量传感器。该流量传感器采用热敏电阻器悬空结构,其热隔离性能较好,并利用温度系数大的VO2制备热敏电阻器;同时,利用机械性能和密封性能好的SU—8胶制备气流沟道,工艺简单,稳... 基于热温差原理,利用MEMS技术加工制备出高灵敏度微型气体流量传感器。该流量传感器采用热敏电阻器悬空结构,其热隔离性能较好,并利用温度系数大的VO2制备热敏电阻器;同时,利用机械性能和密封性能好的SU—8胶制备气流沟道,工艺简单,稳定性好,且成本较低,适合批量生产。实验表明:当传感器处于适当偏压下时,在0~30 mL/min的流速范围内响应速度快,灵敏度高,而且具有良好的线性度,适合生化检测、医疗等领域的应用。 展开更多
关键词 气体流量传感器 微机电系统 温差原理 敏电阻器 悬空结构 VO2
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热电薄膜型气体流量传感器的热模拟分析 被引量:1
10
作者 张昭勇 张昭猛 +1 位作者 秦明 黄庆安 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第6期15-18,共4页
利用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN ,模拟并分析了一个基于薄膜结构的热电型气体流量传感器的温度场。并具体地分析了在气体流量通道入口处气体的流向角度对传感器输出信号以及气体流动状态的影响。将最终的模拟计算结果与实验数据进行比... 利用有限元分析工具ANSYS/FLOTRAN ,模拟并分析了一个基于薄膜结构的热电型气体流量传感器的温度场。并具体地分析了在气体流量通道入口处气体的流向角度对传感器输出信号以及气体流动状态的影响。将最终的模拟计算结果与实验数据进行比较 ,发现二者基本吻合。利用此热学模型来模拟和分析此类传感器 ,不但可以减少大量的模拟分析过程而且可以降低计算的复杂度 ,另外也为此类传感器的设计和验证提供了一个非常简单而有效的方法和依据。 展开更多
关键词 电薄膜型 气体流量传感器 模拟 有限元分析 流体动力学
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热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断
11
作者 李礼夫 张大杰 《暨南大学学报(自然科学与医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期483-486,共4页
以微硅片传感器件为对象,研究汽车进气的热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断原理及其实现方法.该方法根据内燃机中的热量传递和空气质量流量测量的基本原理,设计了基于自诊断的热膜式空气质量流量微型传感器,该传感器由基于Heraeus... 以微硅片传感器件为对象,研究汽车进气的热膜式空气质量流量微型传感器的自诊断原理及其实现方法.该方法根据内燃机中的热量传递和空气质量流量测量的基本原理,设计了基于自诊断的热膜式空气质量流量微型传感器,该传感器由基于Heraeus微硅片的加热传感单元与温度传感单元、信号处理与转换器、加热器、加热控制器和微型计算机组成.针对该传感器结构和空气在传感器中的强制对流方式,从理论与仿真实验两方面,推导出在一定的发动机工况下,加热器的热流量与空气质量流量的关系,获取了加热器表面温度、加热器上流区域的温度和其下流区域的温度随发动机工况变化而改变的关系,并以此来对该微型传感器进行故障的自诊断,理论与仿真实验表明,该方法具有可行和实用的特点. 展开更多
关键词 空气质量流量测量 膜式传感器 微型传感器 故障自诊断
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一种高性能MEMS气体流量传感器设计 被引量:5
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作者 李辉 张持健 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第2期77-79,共3页
使用MEMS技术研制出一种高灵敏度热温差式流量传感器.器件采用热隔离性能良好的衬底挖空结构,且热敏电阻器与热源距离可调,保证了系统的灵敏度和响应速度.同时热敏电阻器、加热电阻器与电桥电阻器集成在传感器片内,提高了系统的稳定性.... 使用MEMS技术研制出一种高灵敏度热温差式流量传感器.器件采用热隔离性能良好的衬底挖空结构,且热敏电阻器与热源距离可调,保证了系统的灵敏度和响应速度.同时热敏电阻器、加热电阻器与电桥电阻器集成在传感器片内,提高了系统的稳定性.实验表明:合适的电阻器间距可以获得较高的灵敏度,而在0~20 mL/min的量程范围内系统线性度较好,因此,在生化检测、医疗等领域具有良好的推广前景. 展开更多
关键词 气体流量传感器 MEMS 温差原理 衬底挖空结构 灵敏度
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热丝式与热膜式空气流量传感器的检修
13
作者 任锦玲 刘冰冰 +1 位作者 孙健 牟轩 《农机使用与维修》 2016年第7期14-15,共2页
热丝式与热膜式空气流量传感器失效时,会导致发动机启动困难、怠速不稳、急加速进气管回火、动力下降、油耗增加等问题。对汽车热丝式与热膜式空气流量传感器的故障现象、检修方法进行了阐述。
关键词 丝式空气流量传感器 膜式空气流量传感器 检测方法
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微型热式液体流量传感器的设计 被引量:8
14
作者 段萱苡 谢海波 +1 位作者 傅新 杨华勇 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2005年第8期83-85,共3页
设计了新型的微型热式液体流量传感器。它将测热式工作原理和热膜式工作原理结合起来,在精确测量小流量的同时,兼具较大的动态测量范围。该传感器利用MEMS工艺,在两层聚对二甲苯横膈膜中制作出极细的铂电阻丝,通过测量铂电阻丝随温度的... 设计了新型的微型热式液体流量传感器。它将测热式工作原理和热膜式工作原理结合起来,在精确测量小流量的同时,兼具较大的动态测量范围。该传感器利用MEMS工艺,在两层聚对二甲苯横膈膜中制作出极细的铂电阻丝,通过测量铂电阻丝随温度的变化来获得流量的信息。阐述了传感器的测量原理和微加工工艺流程,并对工作模式进行了流场温度场仿真,对该传感器的进一步优化提供了参考。 展开更多
关键词 微型 液体 流量传感器 膜式
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数字输出型热膜式空气流量计的设计与实现 被引量:2
15
作者 杨文涛 王婷旺 +2 位作者 冯则坤 刘长华 戴建飞 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第3期33-35,59,共4页
针对目前国内数字输出型热膜式空气流量计设计较少的现状,设计了一种基于硅MEMS新型热膜式AFS07空气流量传感器和PIC16F1786微控制器的数字输出型车用空气流量计。详细分析了该空气流量计的工作原理和检测电路、恒温差控制电路的设计,通... 针对目前国内数字输出型热膜式空气流量计设计较少的现状,设计了一种基于硅MEMS新型热膜式AFS07空气流量传感器和PIC16F1786微控制器的数字输出型车用空气流量计。详细分析了该空气流量计的工作原理和检测电路、恒温差控制电路的设计,通过PIC16F1786微控制器产生了ECU所需频率范围为1.8~11 k Hz、占空比50%的方波流量信号和频率为19 Hz、占空比可变的矩形波温度信号。在此基础上对样机进行了实验。实验结果表明:该样机实现了对不同流量气体和进气温度的检测,且具有良好的温度补偿功能;同时得出该空气流量计输出信号的周期与其对应信号的输出电压之间呈线性关系。 展开更多
关键词 数字输出型 AFS07膜式空气流量传感器 PIC16F1786 线性关系
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基于静动态分离的MAF传感器动态非线性建模 被引量:4
16
作者 张进 徐科军 +3 位作者 王肖芬 滕勤 谈建 张媛媛 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期280-286,共7页
热膜式空气质量流量传感器广泛用于汽车发动机,但是,在有些工况下,传感器的动态响应速度不能满足控制的要求。在研究中发现,传感器的动态特性有明显的非线性。本文基于传感器的静态和动态实验,提出了基于静动态分离的Hammer-stein两步... 热膜式空气质量流量传感器广泛用于汽车发动机,但是,在有些工况下,传感器的动态响应速度不能满足控制的要求。在研究中发现,传感器的动态特性有明显的非线性。本文基于传感器的静态和动态实验,提出了基于静动态分离的Hammer-stein两步法的动态非线性建模方法,建立了大小流量和正负阶跃统一的数学模型,更加准确地描述传感器的动态非线性特性。 展开更多
关键词 膜式空气质量流量传感器 HAMMERSTEIN模型 动态非线性 辨识
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基于Hammerstein模型的MAF传感器的动态非线性建模 被引量:2
17
作者 张媛媛 徐科军 张进 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2008年第4期68-73,共6页
改进了热膜式空气质量流量(MAF)传感器的静动态标定实验。基于Hammerstein模型描述MAF传感器。采用多项式回归分析建立其静态非线性环节的模型。针对动态线性环节,分别采用基于ARMAX、ARX、OE的模型进行建模。通过误差平方和的比较,确... 改进了热膜式空气质量流量(MAF)传感器的静动态标定实验。基于Hammerstein模型描述MAF传感器。采用多项式回归分析建立其静态非线性环节的模型。针对动态线性环节,分别采用基于ARMAX、ARX、OE的模型进行建模。通过误差平方和的比较,确定利用基于输出误差(OE)模型的预报误差法所建立的模型的精度最高。再分别根据不同幅值输入时的实验数据,建立相应的多个模型,比较误差平方和,最终确定误差平方和最小的模型为传感器的模型。该模型精度高且适应性好,实现了MAF传感器在不同工况下模型的统一。 展开更多
关键词 HAMMERSTEIN模型 膜式空气质量流量传感器 预报误差法 最小二乘法 多项式回归分析
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基于参数变化粒子群算法的MAF传感器建模
18
作者 张媛媛 徐科军 张进 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期890-894,共5页
在用Hammerstein模型描述热膜式空气质量流量(MAF)传感器时,应用多项式回归分析建立其静态非线性环节的模型,应用参数线性变化的粒子群优化(PSO)算法建立其动态线性环节的模型。文章给出PSO算法的适应度函数及算法流程,并说明了参数设... 在用Hammerstein模型描述热膜式空气质量流量(MAF)传感器时,应用多项式回归分析建立其静态非线性环节的模型,应用参数线性变化的粒子群优化(PSO)算法建立其动态线性环节的模型。文章给出PSO算法的适应度函数及算法流程,并说明了参数设置的方法。研究表明,与基本粒子群算法相比,参数线性变化粒子群算法的建模精度及收敛速度有很大提高。应用参数变化粒子群算法进行传感器动态建模是非常有效的。 展开更多
关键词 膜式空气质量流量传感器 HAMMERSTEIN模型 粒子群算法
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电气设备中SF_6混合气体混气比检测技术的研究 被引量:8
19
作者 陈英 苏镇西 +3 位作者 马凤翔 程伟 徐霄筱 朱峰 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期178-183,共6页
SF_6混合绝缘气体被认为是短期内最具发展前景的SF_6替代介质。开展电气设备中SF_6混合绝缘气体混气比检测技术研究,对SF_6混合绝缘气体电气设备开展状态评价工作具有重要作用。文中提出了基于微流量热导传感器原理的混气比检测技术,研... SF_6混合绝缘气体被认为是短期内最具发展前景的SF_6替代介质。开展电气设备中SF_6混合绝缘气体混气比检测技术研究,对SF_6混合绝缘气体电气设备开展状态评价工作具有重要作用。文中提出了基于微流量热导传感器原理的混气比检测技术,研制了混气比检测装置,可检测SF_6/CF_4、SF_6/N_2、SF_6/Air、SF_6/CO_2标准混合气体,检测值与标准值偏差均在1.5%以内;而且该检测装置可运用于现场混合气体电气设备中的混气比例检测,耗气量小,方便快速,大量试验数据验证了检测结果的准确性及现场检测的可行性。 展开更多
关键词 SF6混合气体 混气比 流量传感器 检测技术
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