利用有限元分析工具ANSYS/ FLOTRAN , 模擬并分析了一個(gè)基于薄膜結(jié)構(gòu)的熱電型氣體流量傳感器的溫度場(chǎng)。并具體地分析了在氣體流量通道入口處氣體的流向角度對(duì)傳感器輸出信號(hào)以及氣體流動(dòng)狀態(tài)的影響。將最終的模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)二者基本吻合。利用此熱學(xué)模型來模擬和分析此類傳感器,不但可以減少大量的模擬分析過程而且可以降低計(jì)算的復(fù)雜度,另外也為此類傳感器的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供了一個(gè)非常簡(jiǎn)單而有效的方法和依據(jù)。
流量傳感器在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用已愈加廣泛,它對(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象和醫(yī)學(xué)以及日常生活等都具有很重要的意義。流量傳感器的工作原理大致可以分為動(dòng)量型和傳輸型。硅熱流量傳感器屬于熱式傳輸型。相對(duì)于其它流量傳感器而言,硅熱流量傳感器具有許多明顯的優(yōu)點(diǎn)[1 ] 。它的主要工作原理是依靠被加熱的傳感器與流體間的對(duì)流換熱現(xiàn)象。當(dāng)有流體經(jīng)過被加熱的傳感器時(shí),傳感器的溫度分布將會(huì)隨流體的流動(dòng)狀態(tài)的變化而改變。其溫度分布可以利用熱敏感元件(如熱敏電阻器、二極管或者熱電偶等) 來實(shí)現(xiàn)測(cè)量。按其具體的工作原理,可以將熱流量傳感器分為三類:熱損耗型、熱溫差型和熱收稿日期:2002 - 01 - 28脈沖型。其中熱溫差型流量傳感器的應(yīng)用則最為廣泛。在此類傳感器中由熱電堆(由熱電偶串聯(lián)而組成) 所構(gòu)成的熱敏感元件則最為常見。此類傳感器以其易于集成、尺寸小、價(jià)格低和響應(yīng)時(shí)間快等顯著優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。近幾年來,在國(guó)外(主要有瑞士、荷蘭和美國(guó)等) 有一些科學(xué)家正致力于此方面的研究,其中對(duì)于基于薄膜結(jié)構(gòu)的熱電型氣體流量傳感器(主要是利用CMOS MEMS[2 ]技術(shù)來制作) 的研究則最為活躍。另外也有一些國(guó)外的科學(xué)家正致力于此類傳感器的計(jì)算機(jī)模擬和分析[3 ,4 ] ,但是由于模型建立的復(fù)雜性以及計(jì)算上的難度,從而使此類傳感器的模擬分析成為制約其進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)障礙。