[发明专利]一种多量程的热式气体流量传感器

权利要求书

1.一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，包括背部刻蚀空腔的单晶硅衬底、悬浮支撑膜、中心加热器、上游测量热敏元件组和下游测量热敏元件组；中心加热器位于悬浮支撑膜的对称轴上，上游测量热敏元件组和下游测量热敏元件组对称的设置在中心加热器两侧，上游测量热敏元件组和下游测量热敏元件组结构相同，

测量热敏元件组包括多组测量元件、每组测量元件与中心加热器的距离不同。

2.根据权利要求1所述一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，上游测量热敏元件组包括上游第一测量元件组和上游第二测量元件组，且上游第一测量元件组和上游第二测量元件组距离中心加热器的距离不同；下游测量热敏元件组包括下游第一测量元件组和下游第二测量元件组，且下游第一测量元件组和下游第二测量元件组与中心加热器的距离不同。

3.根据权利要求1或2所述一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，上游第一测量元件组和下游第一测量元件组分别包括多个平行设置的第一测量元件，上游第二测量元件组和下游第二测量元件组分别包括多个平行设置的第二测量元件，所述测量元件为热电堆、热敏电阻或者二极管。

4.根据权利要求3所述一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，当所述测量元件为热电堆时，测量元件的热端放置在的悬浮支撑膜之上，测量元件冷端位于悬浮支撑膜之外。

5.根据权利要求4所述一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，通过导线连接上游第一测量元件冷端的下表面，并通过第一焊盘引出上游第一测量元件冷端下表面电信号；

通过导线连接上游第一测量元件冷端的上表面，并通过第四焊盘引出上游第一测量元件冷端上表面电信号；

通过导线连接上游第二测量元件冷端的下表面，并通过第二焊盘引出上游第二测量元件冷端下表面电信号；

通过导线连接上游第二测量元件冷端的上表面，并通过第三焊盘引出上游第二测量元件冷端上表面电信号；

通过导线连接下游第一测量元件冷端的下表面，并通过第九焊盘引出下游第一测量元件冷端下表面电信号；

通过导线连接下游第一测量元件冷端的上表面，并通过第六焊盘引出下游第一测量元件冷端上表面电信号；连接第四焊盘和第六焊盘；

通过导线连接下游第二测量元件冷端的下表面，并通过第八焊盘引出下游第二测量元件冷端下表面电信号；

通过导线连接下游第二测量元件冷端的上表面，并通过第七焊盘引出下游第二测量元件冷端上表面电信号；连接第三焊盘和第七焊盘；

第一焊盘和第九焊盘做为第一测量元件组的输出端，第二焊盘和第八焊盘做为第二测量元件的输出端。

6.根据权利要求4所述一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，还包括加热控制器、开关SA、可编程增益放大器、A/D转换器和微控制器uP；

加热控制器与中心加热器连接，用于控制中心加热器温度；所述开关SA为四极同时动合触点的旋转式开关，与上游第一测量元件组冷端上表面、上游第二测量元件组冷端上表面、下游第一测量元件组冷端下表面、下游第二测量元件组冷端下表面的电信号连接；也可以说是与第一焊盘、第六焊盘、第二焊盘、第七焊盘连接，用于将上游第一测量元件组冷端和下游第一测量元件组冷端的电信号、或上游第二测量元件组冷端和下游第二测量元件组冷端的电信号引出到可编程增益放大器，进行信号放大，再输出到A/D转换器进行模数转换，再输出到微控制器uP中；所述开关SA可手动控制量程切换，也可以采用数据选择器来进行软件控制。

7.根据权利要求4所述一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，所述中心加热器采用重掺杂多晶硅电阻或金属热电阻。

8.根据权利要求4所述一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，热电堆材料为塞贝克系数较大的n型多晶硅与p型多晶硅，为节省芯片面积，其排列方式为垂直于芯片表面方向的上下堆叠结构。

9.根据权利要求4所述一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，第一测量元件和第二测量元件位于同一平面上交错排布。

10.根据权利要求1所述一种多量程的热式气体流量传感器，其特征在于，所述悬浮支撑膜为高机械强度的二氧化硅薄膜与低应力的氮化硅薄膜。