[发明专利]一种基于MEMS敏感元件的复合气体流量计量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种基于MEMS敏感元件的气体流量计量装置，包括：

流量计外壳，其包括被测量气体流通于其中的管道；

MEMS流量传感器，提供与所测气体流量相关的输出信号；

MEMS校准传感器，输出用于对MEMS流量传感器测量的结果进行实时校准的直接反映流量传感器输出的电器特性信号和间接反映流量传感器输出的环境信息信号；

电路系统，其设置在所述流量计外壳外部，通过连接插针与MEMS流量传感器相连接，用于MEMS对校准传感器输出信号的采集、对MEMS流量传感器测量信号的采集、校准、以及所述被测气体的流量计算，

其中所述的电路系统由模拟校准电路、AD转换模块和数字运算处理器模块构成，其中模拟校准电路，用于校准模拟信号中的工作环境对传感器模拟电路相应的信号在模拟校准电路的作用下对流量传感器输出的流量模拟信号进行初步校准，得到修正后的模拟流量信号；AD转换模块用于将校准模拟信号中的其它信号和修正后的模拟流量信号转换成相应的数字信号；数字运算处理器模块，用于甄别出校准信号中间接影响流量的因素，借助专门的校准算法对数字流量信号进行进一步的校准，进而获得精准的流量信号。

2.如权利要求1所述的气体流量计量装置，其中两组传感器以结构嵌入加封胶的形式固定，沿气体流动方向前后放置，电路系统位于两组传感器的上方。

3.如权利要求1所述的气体流量计量装置，其中所述的两组传感器位于腔体中，以加强其对气体的冲击力，腔体为半包围结构，传感器的敏感表面与气体接触。

4.如权利要求1所述的气体流量计量装置，其中所述的MEMS流量传感器是基于MEMS工艺制造的传感器，是基于压力、加速度、侧倾、热式温差、热式加速度感知原理中的一种或者若干种的组合制成的传感器。

5.如权利要求1所述的气体流量计量装置，其中所述的MEMS校准传感器是采用MEMS工艺的复合信号传感模组，其可以提供直接反映流量传感器输出的电气特性信息和间接反映流量传感器输出结果的环境信息。

6.如权利要求5所述的气体流量计量装置，其中所述的电气特性信息包括：模拟偏移、放大变形、振荡过激和累积效应。

7.如权利要求5所述的气体流量计量装置，其中所述的环境信息信号包括：温度、压力、气体构成。

8.如权利要求1所述的气体流量计量装置，其中所述的模拟校准电路包括模拟加法器、模拟乘法器、模拟微分器、模拟积分器以及外围器件，在印刷电路板PCB上固定构成电路系统。

9.一种利用如权利要求1所述的基于MEMS敏感元件的气体流量计量装置进行气体流量测量的方法，包括以下步骤：

a),开始计量；

b)，通过流量传感器测量与被测气体流量相关的模拟流量信号，并输出到模拟校准电路；

c)，通过校准传感器测量由工作状况带来的信号偏移量，提取模拟校准信息一部分并输出到模拟校准电路，另一部分输出到模数转换器转换成数字校准信息；

d)，在模拟校准电路中，利用步骤c)得到的模拟校准信息对流量传感器输出的模拟流量信号进行初步校准，得到流量初步校准信号，并输出到模数转换器转换成数字流量信号；

e)，判断是否需要数字校准，如果是，用数字校准信息对数字流量信号进行校准，得到校准后的数字流量信号，依据校准后的数字流量信号换算气体流量值；

f)，如果不是，则利用步骤d)中的数字信号直接进行换算得到气体流量值。