一種基于不倒翁原理的流速流向傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于氣體流速流向傳感器技術領域，具體涉及一種氣體流速流向傳感器。
【背景技術】
[0002]精確測量氣體的微流速流向具有十分重要的意義。例如精確測量流體的流速流向可以為監測大氣環境提供必要的分析數據；保持飛船艙內的壓力正常，需要對艙體進行檢漏，精確檢測出微小泄露流速可以有效的計算漏率和漏量，這對長期運行的載人飛船尤為重要；電子工業和精細化工工業中，要求精確控制流體以一定的流速注入，以保證工藝質量和產品性能的穩定。
[0003]目前，主要的氣體流量檢測方法有:機械式氣體流量檢測(包括膜式氣體流量檢測和渦輪式氣體流量檢測)、熱線熱膜式氣體流量檢測(HWA)(包括熱線儀和基于微電子機械系統(MEMS)的熱式氣體質量流量檢測)、超聲和激光多譜勒流速流量檢測方法等。但是以上方法在實際應用過程中還存在一定的問題:機械式檢測精度低、裝置易老化且受溫度影響大；HWA式檢測時必須對傳感器芯片電加熱，因而功耗大且不適用于易燃易爆氣體的檢測；超聲和激光多譜勒流速流量檢測設備復雜價格昂貴，一般在精密測量實驗室或標定其它流速計時使用，并且激光多普勒不適宜測量凈化間的微流速。所以，研究具有靈敏度高、經濟性好、穩定性好、以及抗干擾強的微流量檢測裝置具有重要的學術意義和廣闊的工程前景。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種基于不倒翁原理的流速流向傳感器，其適用于各種氣體流速流向(0?lm/s)的測量，其靈敏性高、測量精度高、體積小、重量輕、經濟性好、并且易于批量生產。
[0005]本發明是由不倒翁基底、高縱深比桿、平面電極、導電基座和電極引線組成，電極引線是由第一電極引線和第二電極引線構成，高縱深比桿與不倒翁基底裝配成一體，形成不倒翁結構；不倒翁基底下半圓弧表面具有導電涂層，不倒翁基底置于導電基座上，導電基座上表面設置有八個平面電極，導電基座的八個平面電極各引出第一電極引線，導電基座引出第二電極引線。
[0006]當有氣體流過，高縱深比桿受到氣流的摩擦力和阻力，使高縱深比桿相對導電基座發生偏轉。此時不倒翁基底導電涂層與平面電極相接觸形成回路，由于偏轉角度不同，所形成電路通路的電阻不相同，偏角越大，電阻越大，從而實現對氣體流速的檢測。不同的偏轉方向接觸不同的平面電極從而確定流速的方向，平面電極的數目可以增加到盡可能多個，從而實現任意方向的檢測。
[0007]所述的高縱深比桿表面通過蝕刻或噴涂的方法形成非光滑表面以增大與空氣的接觸力，其縱深比(長度與直徑的比)為50?200 ;不倒翁基底由大密度材料制成，其下半部分部涂導電層；高縱深比桿由輕質剛度大的材料制成。平面電極由可以由普通的金屬材料加工而成。
[0008]本發明的有益效果:
[0009]本發明的不倒翁結構擺動時與平面電極形成回路，以檢測電阻變化為表征手段，從而使得其具有靈敏度高、工藝簡單、經濟性好，適合批量化生產。
【附圖說明】
[0010]圖1本發明的主視圖。
[0011 ] 圖2本發明的俯視圖。
[0012]圖3本發明測量流速流向時的狀態圖。
[0013]圖4本發明測量流速流向時的原理圖。
[0014]其中:1一不倒翁基底；2—尚縱深比桿；3—平面電極；4一導電基座；5—電極引線。
【具體實施方式】
[0015]如圖1和圖2所示，本實施例是由不倒翁基底1、高縱深比桿2、平面電極3、導電基座4和電極引線5組成，電極引線5是由第一電極引線5a和第二電極引線5b構成，高縱深比桿1與不倒翁基底2裝配成一體，形成不倒翁結構；不倒翁基底1下半圓弧表面具有導電涂層，不倒翁基底2置于導電基座4上，導電基座4上表面設置有八個平面電極，導電基座4的八個平面電極各引出第一電極引線5a，導電基座4引出第二電極引線5b。
[0016]所述的不倒翁基底1由大密度材料制成；所述的高縱深比桿2由輕質剛度大的材料制成。
[0017]本實施例的工作過程和原理:
[0018]如圖3所示，當測試流速為V的氣流時，氣流與高縱深比桿2的相互作用力F帶動不倒翁結構偏轉，偏轉角Θ。同時，不倒翁結構受到重力的回復作用。以(^點為中心，不倒翁結構的力矩平衡方程為:
[0019]G.D = F.Η ⑴
[0020]式⑴中，D和Η分別是相對于點的力臂。調整高縱深比桿2的長度，以此改變縱深比，從而改變其流速檢測范圍。
[0021]如圖4所示，當不倒翁結構受到流速激勵而偏轉角度Θ時，不倒翁基底1與導電基座4的平面電極相接觸形成電流回路。當偏轉角增大時，不倒翁基底1與平面的電極接觸點從N:變為N 2，從而接入電路的電阻越大，電阻的大小變化即可量化流速大小。電阻大小與偏轉角度的關系為R = r θ μ。其中R為電阻，r為不倒翁基底1的半徑，μ為不倒翁基底1導電涂層的單位長度電阻，Θ為偏轉角度。不倒翁基底1與不同的平面電極相接觸，從而實現流體方向的檢測。
【主權項】
1.一種基于不倒翁原理的流速流向傳感器，其特征在于:是由不倒翁基底(1)、高縱深比桿(2)、平面電極(3)、導電基座(4)和電極引線(5)組成，電極引線(5)是由第一電極引線(5a)和第二電極引線(5b)構成，高縱深比桿(1)與不倒翁基底(2)裝配成一體，形成不倒翁結構；不倒翁基底(1)下半圓弧表面具有導電涂層，不倒翁基底(2)置于導電基座(4)上，導電基座(4)上表面設置有八個平面電極，導電基座(4)的八個平面電極各引出第一電極引線(5a)，導電基座(4)引出第二電極引線(5b)。2.根據權利要求1所述的一種基于不倒翁原理的流速流向傳感器，其特征在于:所述的不倒翁基底⑴由大密度材料制成；所述的高縱深比桿⑵由輕質剛度大的材料制成。
【專利摘要】本發明公開了一種基于不倒翁原理的流速流向傳感器，是由不倒翁基底、高縱深比桿、平面電極、導電基座和電極引線組成，電極引線是由第一電極引線和第二電極引線構成，高縱深比桿與不倒翁基底裝配成一體，形成不倒翁結構；不倒翁基底下半圓弧表面具有導電涂層，不倒翁基底置于導電基座上，導電基座上表面設置有八個平面電極，導電基座的八個平面電極各引出第一電極引線，導電基座引出第二電極引線。當有氣體流過，高縱深比桿受到氣流的摩擦力和阻力，使高縱深比桿相對導電基座發生偏轉。此時不倒翁基底導電涂層與平面電極相接觸形成回路，由于偏轉角度不同，所形成電路通路的電阻不相同，偏角越大，電阻越大，從而實現對氣體流速的檢測。
【IPC分類】G01P5/02, G01P13/00
【公開號】CN105319390
【申請號】CN201510814182
【發明人】韓志武, 陳道兵, 張俊秋, 王可軍, 宋洪烈, 牛士超, 侯濤, 葉軍峰, 尹維, 宋麗敏, 楊明康, 孫楚萍
【申請人】吉林大學
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月21日