[发明专利]包括电阻式温度传感器和加热元件的空气流量传感系统

说明书

技术领域

实施例基本涉及传感装置和部件。实施例还涉及流体流量传感器(mass fluid flow sensor)。实施例又涉及用于检测空气流量(massairflow)的电阻式温度传感器。

背景技术

传感器用于多种传感应用，比如，例如检测和/或量化物质的组成，从多种物质中检测和/或量化特定物质的存在，以及检测和/或量化流体(例如气液形式的)的质量流速。工业、商业、医学工业和汽车工业尤其需要多种方式来量化气体和液体的质量流速的量。例如，在医学工业中，经常使用空气流量传感器来监测和/或控制病人的呼吸。其中的两个例子包括睡眠窒息设备和储氧器。相似地，空气流量传感器经常应用在微型计算机冷却单元中以检测冷却单元内部、周围及通过冷却单元的局部空气流的存在和数量。

历史上，质流传感器由一个温度感测电阻器“上游”和一个温度感测电阻器“下游”构成，其中“上游”和“下游”通常表示质流的方向。作为微芯片环境中质流传感器的一个进步，“惠斯通电桥”电路通常配置有外部，芯片之外的，电阻器。这种历史配置可以如本发明者描述的那样通过实施全惠斯通电桥而得到改进，电桥的所有四个电阻器支路均包含一个温度感测电阻器，该配置可以形成在感测芯片上，以允许提高灵敏度，增加对信号偏移比率的敏感度，并能够从电路测量，并且减小了需要施加到空气流量传感器上的偏压。

惠斯通电桥可以用来检测质流。例如，在一个“全”惠斯通电桥配置中，所有四个腿均包含可变电阻器。在一个配置中，每个腿都采用电阻式温度检测器-电阻随温度变化的电阻器。位于两侧之间的加热元件建立关于加热元件大致均匀的热分布。例如，当空气从电桥的一侧通过到另一侧时，热量便从一个单元的“上游”侧传导到该单元的“下游”侧，从而将上游侧冷却而将下游侧加热。

因为两侧的电阻随温度而变化，两侧之间得到的温度差在两侧之间产生可测的电压差。该电压差和温度差相关。因为温度变化是空气质量流速的函数，所以电压差也与该质量流速相关。

然而，先前的全惠斯通电桥配置也常常会导致较低的信噪比，尤其对于非常高或非常低的流速。低的信噪比会减小电桥测量的精度和分辨率，并且对所研究的质量流速的量化造成困难。

参考图1，标注为“现有技术”，图1示出了质流传感器目前采用的用于感测空气/液体流的电路100。该图中显示了一个经过加热的加热元件RH104，该元件是传感器中唯一的由动力电源103加热的部分。温度感测电阻器RU1 105，RU2 106，RD1 108和RD2 107未被加热，但由电源102供电。例如，当空气101在中央加热单元中由电桥的一侧流到另一侧时，热量从一个单元的“上游”侧传导到该单元的“下游”侧，从而将上游侧冷却而将下游侧加热。从该冷却加热过程得到的低级差分输出信号用正信号109和负信号110之间的电压差表示。

参考图2，标注为“现有技术”，图2示出了目前用于质流传感中感测空气/液体流的电路200。该图表明并不总是会采用中央加热单元，其中温度感测电阻器RU1 205，RU2 206，RD1 208和RD2 207自己加热，并且当流体从RU1到RD1流过温度感测电阻器205-208时用于感测空气/液体流201。温度感测电阻器RU1 205，RU2 206，RD1 208和RD2 207由电源202供电。低级差分输出信号是如正输出209和负输出210标注的输出的差异。

因此，所要求的是能够对高和/或低流速提供改进灵敏度的一种系统、装置和/或方法，其中该系统、装置和/或方法能够克服先前系统和/或方法的至少一些局限性。本发明将增加空气流量传感器的灵敏度，增加对信号偏移比率的灵敏度，并且减少需要施加到传感器上的偏压。

发明内容

下面所提供的概要是为了便于理解一些所公开的实施例独有的新颖特征，而不打算作完整描述。可以通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要作为一个整体来得到对实施例的各个不同方面的全面理解。

因此，本发明的一个方面是提供一种改进的空气流量传感装置。

本发明的另一方面是提供一种具有增加的灵敏度的传感器。

本发明的另一方面是提供一种对信号的偏移比率具有增加的灵敏度的传感器。

本发明的又一方面是提供一种能减少需要施加到传感器上的偏压的传感器。