專(zhuān)利名稱(chēng)：熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種汽車(chē)流量傳感器，具體涉及一種適用于測(cè)量機(jī)動(dòng)車(chē)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)入的空
氣質(zhì)量流量的熱腆式空氣質(zhì)量流量傳感器。
(二)
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣空氣流量是一個(gè)非常重要的測(cè)量參數(shù)?，F(xiàn)代電控汽油噴射系統(tǒng)能否正確地將 空燃比控制在所要求的范圍內(nèi)，決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能指標(biāo)，而汽油機(jī) 空燃比的調(diào)節(jié)是采用調(diào)整與進(jìn)氣量相匹配的噴油量的方式。因此，進(jìn)氣空氣流量的測(cè)量是控 制空燃比的基礎(chǔ)。目前，各種不同類(lèi)型的電控汽油噴射系統(tǒng)中所使用的進(jìn)氣空氣流量測(cè)量方 法可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是間接測(cè)量法，即測(cè)量進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力，然后通過(guò)進(jìn)氣溫度、空氣密 度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算出進(jìn)氣空氣質(zhì)量流量，由于此方法屬于間接測(cè)量，其精度較低;第二類(lèi) 是直接測(cè)量法，可分為體積流量測(cè)量和質(zhì)量流量測(cè)量?jī)煞N。體積流量測(cè)量有卡門(mén)渦旋式空氣 流量計(jì)和翼板式空氣流量計(jì)，質(zhì)量流量測(cè)量有熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)和熱膜式空氣流量計(jì)。噴油 量是根據(jù)進(jìn)氣的空氣質(zhì)量決定噴油量的，所以，體積流量的測(cè)量結(jié)果還要乘以通過(guò)測(cè)量大氣 壓力和大氣溫度計(jì)算出的空氣密度，這樣其進(jìn)氣空氣質(zhì)量流量測(cè)量精度也稍低。用熱線(xiàn)或熱 膜式質(zhì)量流量計(jì)淵量的直接是進(jìn)氣空氣質(zhì)量流量，毋須進(jìn)行計(jì)算或修正，測(cè)量精度較高。熱 線(xiàn)式空氣流量計(jì)和熱膜式空氣流量計(jì)相比，熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)的熱絲在使用中易被污染，影 響傳熱，使測(cè)量精度降低，熱膜式空氣流量計(jì)的熱膜在使用中不易被污染，可以保持較高的
測(cè)量精度。
(三) 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，能夠提高空氣質(zhì)量流量測(cè)定的靈 敏度，使用壽命長(zhǎng)的熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括空氣采樣支路外殼、驅(qū)動(dòng)電路和連接驅(qū)動(dòng)電路 的傳感器頭，傳感器頭為鉑薄膜電阻器，電阻器包括加熱電阻和測(cè)溫電橋，測(cè)溫電橋包括兩 組，加熱電阻位于兩組測(cè)溫電橋之間，兩組測(cè)溫電橋分別連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接外界 控制單元。
本實(shí)用新型還有這樣一些技術(shù)特征
1、 所述的每粗測(cè)溫電橋包括電橋連接的四個(gè)測(cè)溫電阻；
2、 所述的驅(qū)動(dòng)電路部分由加熱控制電路和信號(hào)調(diào)節(jié)電路組成，加熱控制電路分別連接第 一組測(cè)溫電橋和加熱電阻，信號(hào)調(diào)節(jié)電路分別連接外界參考電壓和第二組測(cè)溫電橋；
3、 所述的加熱控制電路包括三極管Q1、運(yùn)放AR1和電阻R3-R9，電阻R6和R4的一端 連接運(yùn)放AR1的反向輸入端，另一端分別連接電源和地，電阻R7和R8的一端連接
運(yùn)放AR1的同向輸入端，另一端分別連接電源和地，電阻R5的一端連接運(yùn)放AR1 的反向輸入端，另一端連接三極管Q1的射級(jí)，運(yùn)放AR1的輸出端連接三極管Q1的 基級(jí)，三極管Q1的集電極接電源，射級(jí)連接電阻R3和R9接地。 本實(shí)用新型是根據(jù)托馬斯(Thomas)提出的"氣體的放熱量或吸熱量與該氣體的質(zhì)量流量 成正比"的理論，利用先進(jìn)的MEMS技術(shù)，在硅片上制作出性能穩(wěn)定的鉑薄膜電阻器。電阻 器的組成包括中心加熱區(qū)的加熱電阻和在加熱區(qū)上游和下游的測(cè)溫電橋，加熱電阻由加熱器 控制電路來(lái)控制的，保持其溫度高于周?chē)h(huán)境溫度，加熱區(qū)上游和下游的測(cè)溫電阻共同組成 測(cè)溫電橋。當(dāng)被測(cè)氣體從熱膜芯片流過(guò)時(shí)，在加熱區(qū)上游的熱量被氣體帶走使溫度降低，在 加熱區(qū)下游的溫度相對(duì)變高，加熱區(qū)上下游溫度差導(dǎo)致測(cè)溫電橋的失衡，從而輸出與氣體流 量相對(duì)應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)。
本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型取代了原有的熱線(xiàn)式空氣流量傳感器，因此進(jìn)一 步增強(qiáng)了空氣流量傳感器的測(cè)量精確度。提高了在空氣質(zhì)量流量突變下的瞬變相應(yīng)特性，且
金屬薄膜傳感器頭為平板式垂直面與空氣接觸，面積小，使得傳感器頭保持清潔且壽命長(zhǎng)。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)分解示意圖； 圖2為本實(shí)用新型電路方框示意圖3為本實(shí)用新型加熱控制電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圉和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明
結(jié)合圖1,本實(shí)施例包括空氣采樣支路外殼2、驅(qū)動(dòng)電路3和連接驅(qū)動(dòng)電路3的傳感器頭
1,傳感器頭1為鉑薄膜電阻器，電阻器包括加熱電阻和測(cè)溫電橋，測(cè)溫電橋包括兩組，加熱
電阻位于兩組測(cè)溫電橋之間，兩組測(cè)溫電橋分別連接驅(qū)動(dòng)電路3，驅(qū)動(dòng)電路3連接外界控制 單元。
當(dāng)處在工作狀態(tài)時(shí)，金屬薄膜傳感器頭設(shè)置有一固定的溫度，空氣經(jīng)空氣通道通過(guò)金屬 薄膜傳感器頭時(shí)，使傳感器頭的溫度發(fā)生變化，而引起傳感器頭的電流發(fā)生變化，通過(guò)空氣 流量傳感器的驅(qū)動(dòng)電路就會(huì)輸出一與空氣流量成正比的輸出電壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃油比的 控制。
結(jié)合圖2，本實(shí)施例測(cè)溫電橋主要是作為電阻溫度計(jì)使用。為了測(cè)量氣體質(zhì)量流量，在 氣流方向上依次設(shè)置第一測(cè)溫電橋，加熱電阻和第二測(cè)溫電橋。氣體在加熱電阻的作用下的 溫度變化取決于其氣流質(zhì)量流量。在加熱電阻的加熱功率范圍內(nèi)，根據(jù)第一個(gè)測(cè)溫電橋和第 二個(gè)測(cè)溫電橋所測(cè)得的溫度值的不同可以確定氣體的質(zhì)量流量。加熱電阻的電壓供給和測(cè)溫 電橋測(cè)量數(shù)據(jù)獲得借助于傳感器的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
傳感器頭主要是由硅基板層、二氧化硅絕緣層和加工成柵狀的金屬鉑膜電阻層構(gòu)成。由
于采用了這樣的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了空氣質(zhì)量流量傳感器測(cè)得的空氣質(zhì)量流量數(shù)值的精確度，提高 了在空氣質(zhì)量流量突變下的瞬變響應(yīng)特性，降低了熱量在傳遞的過(guò)程中的損耗。
結(jié)合圖3，驅(qū)動(dòng)電路部分由加熱控制電路和信號(hào)調(diào)節(jié)電路組成，加熱電路通過(guò)測(cè)量環(huán)境 溫度控制加熱電阻的溫度實(shí)現(xiàn)恒溫，通過(guò)信號(hào)調(diào)節(jié)電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器差分信號(hào)的放大， 零點(diǎn)偏移的調(diào)整及溫度偏移的補(bǔ)償。加熱控制電路包括三極管Q1、運(yùn)放AR1和電阻R3-R9， 電阻R6和R4的一端連接運(yùn)放AR1的反向輸入端，另一端分別連接電源和地，電阻R7和 R8的一端連接運(yùn)放AR1的同向輸入端，另一端分別連接電源和地，電阻R5的一端連接運(yùn)放 AR1的反向輸入端，另一端連接三極管Q1的射級(jí)，運(yùn)放AR1的輸出端連接三極管Q1的基 級(jí)，三極管Q1的集電極接電源，射級(jí)連接電阻R3和R9接地。本實(shí)施例采用專(zhuān)用的信號(hào)調(diào) 節(jié)器對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行放大，溫度補(bǔ)償，和偏移量調(diào)整，方便了校準(zhǔn)過(guò)程，提高了測(cè)量精度。
權(quán)利要求1、一種熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器，它包括空氣采樣支路外殼、驅(qū)動(dòng)電路和連接驅(qū)動(dòng)電路的傳感器頭，其特征在于所述的傳感器頭為鉑薄膜電阻器，電阻器包括加熱電阻和測(cè)溫電橋，測(cè)溫電橋包括兩組，加熱電阻位于兩組測(cè)溫電橋之間，兩組測(cè)溫電橋分別連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接外界控制單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器，其特征在于所述的每組測(cè)溫電 橋包括電橋連接的四個(gè)測(cè)溫電阻。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電 路部分由加熱控制電路和信號(hào)調(diào)節(jié)電路組成，加熱控制電路分別連接第一組測(cè)溫電橋和加熱 電阻，信號(hào)調(diào)節(jié)電路分別連接外界參考電壓和第二組測(cè)溫電橋。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器，其特征在于所述的加熱控 制電路包括三極管Ql、運(yùn)放AR1和電阻R3-R9，電阻R6和R4的一端連接運(yùn)放AR1的反向 輸入端，另一端分別連接電源和地，電阻R7和R8的一端連接運(yùn)放AR1的同向輸入端，另 一端分別連接電源和地，電阻R5的一端連接運(yùn)放AR1的反向輸入端，另一端連接三極管Q1 的射級(jí)，運(yùn)放AR1的輸出端連接三極管Q1的基級(jí)，三極管Q1的集電極接電源，射級(jí)連接 電阻R3和R9接地。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器，其特征在于加熱控制電路包括 三極管Q1、運(yùn)放AR1和電阻R3-R9，電阻R6和R4的一端連接運(yùn)放AR1的反向輸入端，另 一端分別連接電源^I地，電阻R7和R8的一端連接運(yùn)放AR1的同向輸入端，另一端分別連 接電源和地，電阻R5的一端連接運(yùn)放AR1的反向輸入端，另一端連接三極管Q1的射級(jí)， 運(yùn)放AR1的輸出端連接三極管Q1的基級(jí)，三極管Q1的集電極接電源，射級(jí)連接電阻R3和 R9接地。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器。它包括空氣采樣支路外殼、驅(qū)動(dòng)電路和連接驅(qū)動(dòng)電路的傳感器頭，傳感器頭為鉑薄膜電阻器，電阻器包括加熱電阻和測(cè)溫電橋，測(cè)溫電橋包括兩組，加熱電阻位于兩組測(cè)溫電橋之間，兩組測(cè)溫電橋分別連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接外界控制單元。本實(shí)用新型具有測(cè)得的空氣質(zhì)量流量數(shù)值的精確度高，在空氣質(zhì)量流量突變下的瞬變響應(yīng)特性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01F1/692GK201060013SQ20072011641
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者吳亞林, 張濱華, 鵬 王 申請(qǐng)人:哈爾濱市東北汽車(chē)電子工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心