，上下游区域受冲击波影响下，其温度随时间响应，同时这些数字也计算出了平均温度和温度差。

后者流量传感器输出信号是通过电子手段获得。

图和图不同之处在与加热电阻和温度传感器之间距离，分别是和，同时可得出更小尺寸显示出更好动态特性。

图和图共同特性是上游温敏电阻相比下游温敏电阻，其温度变化较大下游温敏电阻温度开始有所上升，最终稳定在个较低值两者平均温度远远低于它们温度差被叠加在阶跃流体上声音振荡被两者很好解决。

图时，上下游温敏电阻周围温度随冲击波响应对于大多数流量传感器，其输出信号与上下游温敏电阻温度差成正比。

假设在隔膜电阻和流体之间热量传递是非常迅速，那么我们也就不难理解，当流体产生阶跃性变化时，这些输出信号数值反应也会是非常迅速。

冲击波前沿，以声速传播，所以横向通过隔膜电阻时间为，这个问题在图和图中不能得出。

前沿冲击波之后，流体边界层形成，开始厚度为，在距离前沿处开始时间为。

如果流体温度与壁面温度明显不同，那么在时间里对流换热将会立马变得非常迅速。

随后假设，νν根据公式∝可知，将增大，其中ν是流体运动粘度，是冲击波之前流体密度，ν和是对应于阶跃变化之后边界层之外流体相应值。

边界层厚度增加会导致热对流效应。

为了尽可能减小加热区域，即使是在温和流速下，由热耗散功产生温度场不要深入流体太深。

当然，指向平行与流体流动方向表面温度梯度可以呈现很高值。

而且，在流向上隔膜电阻温度升高或降低以及边界层厚度变化将引起对流变化，进而而导致热传递变化。

起初边界层比较薄，也就意味着在表面附近流体温度将快速升温至接近此外，非晶锗展现出高电阻系数和温度系数。

在室温下，其电阻温度系数约为，其电阻系数约为。

若不考虑其电阻值，在到之间对温度测量发现，非晶锗电导率受个变量范围跳跃过程控制。

在室温下，只随着温度有轻微变化，因而减轻了环境温度对其产生影响，其布置图如图所示，图中锗膜厚度为，时电阻值为。

而且，现已被证明，这特点长期稳定度优于年增长率。

利用这种热敏电阻技术已经可以实现把个带宽为噪声等效成温度差。

相比之下，噪音只能将分辨率限制在。

实验传感器安装为了研究这种传感器在多种典型环境中性能，把它黏贴在不同封装结构上。

而且，为了能够在风洞实验和其它测量实验中进行自由校准，芯片被安装在了厚度为印刷电路板上，并且与其表面齐平，如图所示。

图安装在柔性上传感器横截面示意图为了能够达到此目，柔性印刷电路板采用压花模具制作而中文字出处，外文翻译译文题目微型半导体流量传感器发展原稿题目原稿出处微型半导体流量传感器发展摘要基于锗薄膜热敏电阻微型流量传感器具有灵敏度高和响应时间短特点，其热敏电阻放置在以硅为衬底氮化硅薄膜上，使用可控加热方式，可测量㎝气流流量。

本论文主要通过比较该传感器在恒温差加热模式和恒功率模式下对阶跃加热功率变化响应与对冲击波响应来研究传感器动态特性，而声音冲击波是由个简单装置来产生。

绪论随着工业汽车家庭以及医疗应用领域对微型流量传感器需求日益增长，其测量原理有基于热敏电阻红外线温度传感器焦热电元件结惠斯登微型电桥普朗特管和其它元件。

而微加工技术使用，则实现高灵敏度低功耗和快速响应目。

流量传感器个重要应用是在内燃机瞬时进气口中测量其进气流量。

如果个人试图最大限度地缩小发动机燃料消耗和对环境造成污染，那么了解燃烧过程参数知识是必不可少。

为了这种发动机发展，传感器必须具备宽速度测量范围以及能够对随着时间变化空气流速进行高分辨率检测。

这里所提到热式流量传感器是基于传热原理，即加热体被流过其表面流体冷却，而其冷却速度取决于流体流速。

这种传感器是基于所谓热膜式流量测量方法，其上有层非常薄氮化硅薄膜覆盖在与个与流道平齐且由微加工产生硅基衬底上，如图所示。

然后，个薄膜加热电阻被安放在衬底对称面上，以获得对称表面温度分布，而两个膜片温度测量电阻被分别放置在加热电阻上游和下游区域。

图热膜式传感器横截面和隔膜表面温度分布曲线图加热电阻测温传感器当有个切向流体流过时，其表面热对称性将被破坏。

温度较低流体流过加热电阻表面时，其部分热量被带走，流体温度上升，于是下游区域冷却效应减小，而且在这个区域温度有可能比无流体流动时表面温度还要高。

因此，在被冷却上游区域和被稍微冷却或被加热下游区域之间形成个温度差，而这个温度差信号可以转变为电压信号输出，并用作测量流体流速或质量流量测量信号。

这种方法所测量都流速范围和灵敏度在很大程度上受加热电阻与测量电阻之间距离影响，。

而且上下游测量电阻不对称放置，会使其输出特性曲线形状温差与流速曲线发生显著变化，。

我们已经发明了种对称微型半导体流量传感器，其具有测量双向流动能力。

这种传感器优越特性体现在其出色灵敏度和极宽测量范围。

而且，现在正对这种传感器动态特性进行彻底研究。

传感器结构和技术目前，硅晶片材料已经被广泛用作上述传感器衬底材料，而传感器芯片尺寸般为，厚度为，是在厚度为氮化硅薄层上，把两片薄膜热敏电阻对称放置中间加热电阻两侧制作而成，如图所示。

另外，有附加热敏电阻放置在芯片边缘，这些所谓基板热敏电阻用于测量流体温度，此温度与基板温度接近。

图传感器横截面隔膜尺寸为所有热敏电阻都是由非晶状锗溅射在梳妆电极上形成，如图所示。

图传感器隔膜结构俯视图可以实现加热电阻与测温传感器之间距离为和这种高温度分辨率热敏电阻个最大优点是，只要在加热电阻和流体之间有微小温度差就可以进行可靠流量测量操作。

但是，测温传感器工作温度，不能高于加热器加热温度度，全分辨率时不高于加热器过热温度度。

不过，由加热电阻引起流体升高温度比这些过热温度要小多。

所以，这种传感器尤其适用在些要避免因加热电阻引起流体温度升高场合。

这种传感器在流体是空气时，其电加热器最高额定热功率是，但是当加热电阻电极供电电压是时，其正常工作时功率是。

这种传感器加热电阻是由两种具有导电能力铂和镍铬合金制作而成。

此外，热敏电阻特性窄公差对实现高分辨率温差测量非常重要。

而且传感器高精度几何尺寸，是实现双向传感器特性必要条件。

传感器加热电阻和热敏电阻在流速方向和垂直于流速方向上必须要体现出小尺寸。

为什么要有极端加热器长宽比和热敏电阻面积，有以下个原因为实现出色流动方向检测灵敏度以避免因反应热引起传播时间延迟为达到合适热敏电阻阻值和加热电阻阻值以确保整个静态和动态条件下，在非晶状锗区域热量传递均匀。

此外，由于高长宽比，对于维热传导模型隔膜和二维热对流模型基本考虑是充分。

这些薄膜结构形成在个已经被氮化硅层覆盖硅晶片衬底上面，然后在室温下使用过程溅射上层低应力氮化硅层保护膜。

较低溅射温度，防止了锗再结晶。

就这样，氮化硅层形成了微型传感器隔膜结构。

而且，氮化硅呈现出低热导率高灵敏度，与硅导热能力﹒相比，氮化硅导热能力大约为﹒。

氮化硅隔膜另个优点是，其热导率与其厚度成正比。

而且，在我们传感器中，厚氮化硅层已经被证明其在切向流下非常稳定，如图所示。

此外，非晶锗展现出高电阻系数和温度系数。

在室温下，其电阻温度系数约为，其电阻系数约为。

若不考虑其电阻值，在到之间对温度测量发现，非晶锗电导率受个变量范围跳跃过程控制。

在室温下，只随着温度有轻微变化，因而减轻了环境温度对其产生影响，其布置图如图所示，图中锗膜厚度为，时电阻值为。

而且，现已被证明，这特点长期稳定度优于年增长率。

利用这种热敏电阻技术已经可以实现把个带宽为噪声等效成温度差。

相比之下，噪音只能将分辨率限制在。

实验传感器安装为了研究这种传感器在多种典型环境中性能，把它黏贴在不同封装结构上。

而且，为了能够在风洞实验和其它测量实验中进行自由校准，芯片被安装在了厚度为印刷电路板上，并且与其表面齐平，如图所示。

图安装在柔性上传感器横截面示意图为了能够达到此目，柔性印刷电路板采用压花模具制作而成。

此印刷电路板在介质流动方向上尺寸是，而传感器就被安装在中间位置，同时板接地平面能够屏蔽产生干扰信号。

为了测量流体流速，板作为构成小型矩形流道其中个侧壁使用，并把硅芯片固定在这个厚度为刚性板上磨槽内。

同块板沿着流动方向上测量距离是为了能够进行流体冲击实验。

为了在实验中减少震动，板前沿被加工成楔形状。

然后把板放置在圆柱形流道内个对称平面上。

冲击波发生器为了研究传感器对流体发生阶跃变化时响应，发明了简单冲击波发生器，其示意图如图所示。

将只氮气球放置在个直径为，长度为管中，利用气球被刺破时氮气产生冲击压力形成冲击波。

而用个直径为释放孔来限制由冲击波引起空气流。

流量传感器则放在直径为流道内个对称平面上，可选在距离孔板处或距离末端处，并且放在直径处，这样能够使声波反射有足够延迟时间。

这样产生冲击波是由与气球固有频率接近由气球爆炸引起声波叠加之后形成。

图与传感器相连冲击波发生装置但是，这个简单装置最大缺点是流体步幅重复性差，因为步幅取决于每个气球爆破压力。

不过，冲击波气流可以选择个小孔来加以限制。

但为了能使传感器在恒功率模式下工作，小孔孔径要小于，以避免流体被对流冲击波过度冷却。

动态特性当个偏置电压加在所有锗热敏电阻两端时，流过每个热敏电阻电流可通过个电压转换电路转换成个随电流增加而增加电压信号。

这种偏置技术优点是，对于每个热敏电阻小温度变化，转换器都能够直接输图最上面两条曲线在时，加热电阻耗散功发生突变时上下游出与各自热敏温度变化曲线最下面条曲线加热电阻两端电压变化曲线电阻温度变化成正比电压信号，且每个隔膜热敏电阻温度可以被数字存储示波器监视和记录。

另外，加热电阻两端电压变化将改变加热电阻耗散功，使隔膜热敏电阻周围温度做出相应变化。

图显示了加热电阻两端电压产生阶跃性变化时所引起上下游隔膜电阻周围温度变化实验结果。

随着流速增加，响应时间和幅度都略有减