背景技術(shù)：

眾所周知，可使用合成射流(syntheticjet)技術(shù)來(lái)生成流體流和空氣流。合成射流設(shè)備(有時(shí)被稱作合成射流噴射器或合成射流泵)一般包括在帶有孔口的空腔中的振動(dòng)膜(membrane)。振動(dòng)膜生成流體噴吹(例如渦流)，所述流體噴吹通過(guò)孔口排出。通過(guò)在渦流的料流中夾帶諸如環(huán)境流體或空氣之類的周圍介質(zhì)來(lái)生成射流流動(dòng)。周圍介質(zhì)取決于應(yīng)用。例如，在用于電子應(yīng)用中的冷卻(諸如led和微處理器冷卻)的合成射流空氣驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用的情況下，周圍介質(zhì)是環(huán)境空氣。在這種情況下，通過(guò)振動(dòng)膜致動(dòng)的流體流一般被稱作主射流流動(dòng)，并且?jiàn)A帶的環(huán)境空氣是次流動(dòng)。在操作中，主射流流動(dòng)形成的渦流引起環(huán)境空氣的夾帶。根據(jù)操作需要，主射流流動(dòng)可能夾帶和去除熱空氣、夾帶涼環(huán)境空氣或熱空氣和涼環(huán)境空氣的組合。合成射流技術(shù)還用于控制飛行器中的空氣流，從而例如減少曳力，增強(qiáng)升力并且改善操縱性。

附圖說(shuō)明

圖1a至圖1d各自示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例配置的合成射流感測(cè)系統(tǒng)。

圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的配置有合成射流感測(cè)系統(tǒng)的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備。

圖3示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于從合成射流感測(cè)系統(tǒng)接收和處理檢測(cè)信號(hào)的方法。

圖4示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例配置的集成式合成射流設(shè)備。

圖5a至圖5k一起示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于制造包括不同的中間結(jié)構(gòu)和結(jié)果結(jié)構(gòu)的基于合成射流設(shè)備的感測(cè)系統(tǒng)的方法。

圖5l至圖5r示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的可以用于合成射流感測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)一步的示例性射流和流道配置。

圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例配置的分布式傳感器系統(tǒng)。

圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的隨著流道長(zhǎng)度而變的流速，其中合成射流設(shè)備的直徑是1mm并且流道的直徑是2mm。

具體實(shí)施方式

公開(kāi)了用于使用合成射流技術(shù)作為用于感測(cè)應(yīng)用的空氣輸送設(shè)備的技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，使用合成射流設(shè)備將受控空氣流或其它流體流輸送到傳感器測(cè)量點(diǎn)、測(cè)量區(qū)域或測(cè)量體積。這種基于合成射流的感測(cè)系統(tǒng)可以用于檢測(cè)系統(tǒng)的周圍環(huán)境中存在的目標(biāo)特征(諸如，氣體、顆粒、溶液、混合物以及可以從受控空氣流感測(cè)的任何其它周圍或局部特征)的精確濃度。示例應(yīng)用是通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)合成射流設(shè)備將已知的或其它方式受控的空氣流輸送到感測(cè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，由此允許檢測(cè)顆粒物質(zhì)、有害氣體(例如硫氧化物和氮氧化物)或其它這種空氣污染物的有害的或其它原因不可接受的濃度。在一些實(shí)施例中，合成射流設(shè)備與傳感器陣列一起封裝或以其它方式集成在共用封裝體或殼體中，其中，在合成射流與傳感器陣列之間存在流道，以便提供受控流感測(cè)系統(tǒng)。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，將了解的是，這種系統(tǒng)可以被配置成用于將受控流輸送到傳感器以用于精確地確定目標(biāo)特征或濃度。

總體概述

一個(gè)重要的健康關(guān)注點(diǎn)來(lái)自空氣中懸浮的小顆粒，有時(shí)被稱作顆粒物質(zhì)，它們可能會(huì)導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)和心臟血管問(wèn)題。環(huán)境保護(hù)局(epa)關(guān)于安全和不健康的暴露限值提出了建議。作為顆粒物質(zhì)和氣體的濃度范圍說(shuō)明這些限值。當(dāng)今市場(chǎng)上存在環(huán)境傳感器系統(tǒng)。這些方案體積很大，并且要安裝風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)用于輸送受迫空氣流。然而，風(fēng)扇和鼓風(fēng)機(jī)是非常低效的空氣驅(qū)動(dòng)器，尤其是如果風(fēng)扇和鼓風(fēng)機(jī)被縮小成極小尺寸，諸如毫米尺度。其它環(huán)境保護(hù)方案使用熱阻生成自然對(duì)流，對(duì)流不會(huì)輸送已知的或受控的空氣流。合成射流設(shè)備可以用于為極小設(shè)備輸送相對(duì)大的流速。然而，合成射流設(shè)備過(guò)去還用于其它類型的應(yīng)用，諸如冷卻電子器件。

因此，并且根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，提供合成射流設(shè)備的新用法。具體來(lái)說(shuō)，合成射流可以用于將受控流輸送到傳感器位置，尤其是在空間和電力有限的設(shè)備中，諸如可穿戴計(jì)算設(shè)備或者所謂可穿戴物、智能手機(jī)、平板電腦和其它這種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備。然而，請(qǐng)注意，本文中所提供的技術(shù)不必限于移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)，并且可以用于任何計(jì)算平臺(tái)或其它感測(cè)系統(tǒng)。合成射流設(shè)備容許將已知流速的并且因此將已知體積的空氣(或流體)輸送到感測(cè)區(qū)域，用于一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)特征的精確的濃度測(cè)量。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)合成射流設(shè)備與一個(gè)或多個(gè)傳感器集成到共用封裝體或殼體中以便提供感測(cè)系統(tǒng)，諸如芯片上系統(tǒng)(soc)。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，許多變型和配置將是顯而易見(jiàn)的。

與(多個(gè))合成射流一起封裝或以其它方式使用的傳感器或傳感器陣列可以被配置成用于感測(cè)任何期望的一個(gè)目標(biāo)環(huán)境特征或多個(gè)目標(biāo)環(huán)境特征，這可以根據(jù)給定的感測(cè)應(yīng)用而變。僅舉幾例，目標(biāo)特征可以是(例如)環(huán)境空氣質(zhì)量(例如硫氧化物和氮氧化物)、顆粒物質(zhì)、放射性材料或特定氣體、溶液、混合物或化合物。在任何這種情況下，合成射流和感測(cè)設(shè)備中的每一個(gè)都可以縮小以便集成到小外觀尺寸中，其中，合成射流設(shè)備經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)流道向傳感器提供受控空氣流，以便容許(多個(gè))目標(biāo)特征的精確的濃度測(cè)量。應(yīng)注意，合成射流設(shè)備不限于氣流動(dòng)，因?yàn)樗鼈冞€可能生成任何流體的射流移動(dòng)。

一個(gè)具體示例實(shí)施例可以用移動(dòng)計(jì)算設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，用于提供個(gè)人空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述個(gè)人空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)向用戶警告具體空氣污染物或以其它方式質(zhì)量不良的空氣的不可接受的濃度。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，基于合成射流的感測(cè)系統(tǒng)可以被配置成用于周期性地采樣用戶所到的每個(gè)地方的環(huán)境空氣，并且可以向用戶提供警告消息。還可以使用用戶的地理位置的變化來(lái)觸發(fā)環(huán)境空氣的采樣。在任何情況下，警告消息可以是(例如)文字或電子郵件消息、彈出窗口或用戶先前與感測(cè)應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的音頻鳴響(例如雙音鳴響表示不可接受的濃度或檢測(cè)到硫氧化物)。在一些情況下，用戶可以關(guān)于例如有待檢測(cè)的目標(biāo)特征以及必須超出才能提供警告的檢測(cè)閾值來(lái)配置所述系統(tǒng)。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，將了解的是，可以使用大量這種消息接發(fā)和用戶界面方案來(lái)改善用戶體驗(yàn)。

另一個(gè)具體示例實(shí)施例是分布式傳感器系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的不同節(jié)點(diǎn)包括本文所提供的傳感器系統(tǒng)。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)具體示例情況中，本文所提供的一個(gè)或多個(gè)基于合成射流的傳感器可以分布或以其它方式部署在通信網(wǎng)絡(luò)上，以便提供可接入的傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)可以向中心位置或向任何能夠接入(多個(gè))傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)體提供傳感器數(shù)據(jù)。這種實(shí)施例可以例如在所謂的物聯(lián)網(wǎng)(iot)配置的情境中實(shí)現(xiàn)，以提供一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)或其它所述分布式傳感器系統(tǒng)。進(jìn)一步應(yīng)注意，在這種iot系統(tǒng)中，所述設(shè)備可以集成在部署于特定位置的固定傳感器節(jié)點(diǎn)中并且不一定是移動(dòng)的。

系統(tǒng)架構(gòu)

圖1a示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例配置的合成射流感測(cè)系統(tǒng)100?？梢钥闯?，系統(tǒng)100包括傳感器101，所述傳感器經(jīng)由物理流道103與合成射流設(shè)備105操作性地耦合。這些部件101、103和105中的每一個(gè)部件都可以例如使用填充在印刷電路板或其它合適的襯底上的分立部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。襯底可以包括在殼體或封裝體中，以便有效地提供集成電路方案。替代地，鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，將了解的是，部件101、103和105中的每一部件都可以使用半導(dǎo)體材料和標(biāo)準(zhǔn)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)，以提供集成電路方案。在任何這種情況中，物理流道103與合成射流設(shè)備105的輸出端操作性地耦合，使得環(huán)境空氣(或流體，視具體情況而定)被夾帶并且有效地抽吸到流道103中，并且被引導(dǎo)到傳感器區(qū)域101?？梢曰诮o定感測(cè)應(yīng)用的需要來(lái)調(diào)整或以其它方式控制夾帶空氣或流體的流速，以便提供受控流以用于傳感器區(qū)域101的精確濃度檢測(cè)。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)更改驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值和/或形狀、膜的振蕩頻率和/或振蕩形狀，可以輸送不同流速的受控流。對(duì)于靜電驅(qū)動(dòng)設(shè)備，這可以包括(例如)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓幅值或驅(qū)動(dòng)信號(hào)的形狀(例如使用正弦形、三角形、方形波信號(hào)或其它這種信號(hào)形狀)以及振蕩頻率。傳感器區(qū)域101可以包括任何類型的適合于給定感測(cè)應(yīng)用的傳感器。僅舉幾例，示例性傳感器包括光學(xué)傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)(mems)諧振傳感器、機(jī)電傳感器或變換器、金屬氧化物傳感器、電化學(xué)傳感器、輻射傳感器、污染物傳感器、氣體傳感器。在更一般的意義上，傳感器區(qū)域101可以用任何能夠通過(guò)當(dāng)在受控流內(nèi)存在目標(biāo)材料時(shí)經(jīng)由流道103操作合成射流設(shè)備105而感測(cè)所述目標(biāo)材料的存在的感測(cè)技術(shù)配置。

圖1b示出了根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施例配置的合成射流感測(cè)系統(tǒng)100'。可以看出，這個(gè)系統(tǒng)100'類似于圖la中的系統(tǒng)100，區(qū)別是存在多個(gè)流道101(1號(hào)至n號(hào)流道)，這些流道將合成射流設(shè)備105的陣列(1號(hào)至n號(hào)設(shè)備)操作性地耦合至傳感器區(qū)域101的陣列(1號(hào)至n號(hào)傳感器區(qū)域)。如將了解，在一些實(shí)施例中，傳感器區(qū)域101可以各包括相同類型的傳感器，而其它實(shí)施例的每個(gè)傳感器區(qū)域101配置有不同類型的傳感器(例如，一個(gè)用于檢測(cè)硫氧化物，另一個(gè)用于檢測(cè)氮氧化物，另一個(gè)用于檢測(cè)一氧化碳等)。這個(gè)基于陣列的合成射流感測(cè)系統(tǒng)100'還可容納在封裝體或殼體內(nèi)以便提供集成方案，就像系統(tǒng)100中一樣。

圖1c示出了根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施例配置的合成射流感測(cè)系統(tǒng)100"?？梢钥闯?，這個(gè)系統(tǒng)100"類似于圖1b中的系統(tǒng)100'，區(qū)別在于，有單一流道103將合成射流設(shè)備105的陣列(1號(hào)至n號(hào)設(shè)備)操作性地耦合至傳感器區(qū)域101的陣列(1號(hào)至n號(hào)傳感器區(qū)域)。如先前關(guān)于圖1b解釋的，在一些實(shí)施例中，傳感器區(qū)域101可以各包括相同類型的傳感器，而其它實(shí)施例的每個(gè)傳感器區(qū)域101配置有不同類型的傳感器(例如，一個(gè)用于檢測(cè)硫氧化物，另一個(gè)用于檢測(cè)氮氧化物，另一個(gè)用于檢測(cè)一氧化碳等)。應(yīng)注意，雖然這個(gè)示例實(shí)施例示出了n個(gè)傳感器101和n個(gè)合成射流設(shè)備105，但是其它實(shí)施例可以具有比合成射流設(shè)備105更多或更少的傳感器101。這個(gè)基于陣列的合成射流感測(cè)系統(tǒng)100"還可容納在封裝體或殼體內(nèi)以便提供集成方案，就像系統(tǒng)100中一樣。

圖1d示出了根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施例配置的合成射流感測(cè)系統(tǒng)100"'。在這個(gè)示例情況中，流道103從單一合成射流設(shè)備105供給，并且在另一端分成兩條或更多條不同通道，每條通道將受控流輸送到對(duì)應(yīng)的傳感器101(1號(hào)至n號(hào)傳感器區(qū)域)。如先前關(guān)于圖1b解釋的，在一些實(shí)施例中，傳感器區(qū)域101可以各包括相同類型的傳感器，而其它實(shí)施例的每個(gè)傳感器區(qū)域101配置有不同類型的傳感器(例如，一個(gè)用于檢測(cè)硫氧化物，另一個(gè)用于檢測(cè)氮氧化物，另一個(gè)用于檢測(cè)一氧化碳等)。如先前進(jìn)一步解釋的，這個(gè)基于陣列的合成射流感測(cè)系統(tǒng)100"'還可容納在封裝體或殼體內(nèi)，以便提供集成方案，就像系統(tǒng)100一樣。

鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，大量其它配置將變得明顯，其中，任何數(shù)目的合成射流設(shè)備105經(jīng)由一條或多條流道103操作性地耦合至一個(gè)或多個(gè)傳感器101。合成射流設(shè)備105的群集可以供給單一流道103，所述流道分成多條通道，每條通道通往一個(gè)或多個(gè)傳感器101。同樣，傳感器101的群集可以從一條或多條流道103供給，每條通道又由一個(gè)或多個(gè)合成射流設(shè)備105供給。本公開(kāi)意在包含所有這種排列方式。

所生成的通道流的瞬時(shí)速度曲線(m/s)可以像有時(shí)進(jìn)行的一樣成像，并且針對(duì)給定應(yīng)用相應(yīng)地調(diào)節(jié)。總的來(lái)說(shuō)，穿過(guò)流道103的流可以是穩(wěn)定的，從而使得它對(duì)于在感測(cè)區(qū)域101生成受控流是理想的。在圖7中，對(duì)于不同長(zhǎng)度的流道103示出通過(guò)1mm的合成射流設(shè)備105在2mm直徑的流道中生成的空氣流，其中膜以3μm的振幅振動(dòng)?？梢钥闯觯谶@個(gè)具體示例中，流道103越長(zhǎng)，流速越大。

如先前解釋的，合成射流感測(cè)系統(tǒng)，諸如100(從這個(gè)地方往前，假設(shè)包括它的任何變體，諸如100'、100"、100"'，以及鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，將變得明顯的是，其它這種實(shí)施例和配置)可以在任何計(jì)算系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，無(wú)論所述計(jì)算系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室或辦公室環(huán)境中的固定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還是移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)。如將進(jìn)一步理解的，所述系統(tǒng)可以是專用感測(cè)系統(tǒng)，并且不需要是通用計(jì)算系統(tǒng)。鑒于給定移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的普遍存在的性質(zhì)，移動(dòng)計(jì)算設(shè)備特別適合被配置成用于使用如本文所提供的技術(shù)監(jiān)測(cè)空氣污染物。在任何所述情況中，合成射流感測(cè)系統(tǒng)可以與主機(jī)計(jì)算系統(tǒng)操作性地耦合，無(wú)論是通過(guò)諸如usb線或無(wú)線通信鏈路或支持?jǐn)?shù)據(jù)交換的一些其它合適的通信介質(zhì)之類的外部耦合，還是通過(guò)直接集成在計(jì)算設(shè)備的架構(gòu)內(nèi)。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，任何數(shù)目的這種外部和內(nèi)部配置將變得明顯。圖2示出了這樣一種示例配置。

可以看出，圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的配置有合成射流感測(cè)系統(tǒng)100的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備200。計(jì)算設(shè)備200可以例如是智能手機(jī)、平板電腦、便攜式計(jì)算機(jī)或可穿戴計(jì)算機(jī)(例如基于腕表、眼鏡、珠寶或服裝的計(jì)算系統(tǒng))，并且可以包括這種計(jì)算設(shè)備中一般包括的任何標(biāo)準(zhǔn)部件。替代地，設(shè)備200可以是專用移動(dòng)感測(cè)系統(tǒng)，也配置有典型的計(jì)算能力，但是更具體來(lái)說(shuō)是針對(duì)感測(cè)應(yīng)用而非通用計(jì)算設(shè)計(jì)的。如將了解，每個(gè)實(shí)施例中不需要包括所有所描繪的特征。舉例來(lái)說(shuō)，雖然智能手機(jī)或平板電腦可以包括麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，但是可穿戴計(jì)算設(shè)備可以不一定具有這種特征。為此目的，僅僅作為示例實(shí)施例提供所描繪的計(jì)算設(shè)備200，鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，大量其它實(shí)施例和排列方式將從中變得明顯。

在這個(gè)示例情況中，設(shè)備200包括殼體256，其支撐顯示器258(觸摸屏或其它合適的顯示器)、用于拍攝圖像和視頻的相機(jī)262、用于經(jīng)由設(shè)備200可訪問(wèn)的或以其它方式可呈現(xiàn)的內(nèi)容的聽(tīng)覺(jué)呈現(xiàn)的揚(yáng)聲器264、以及用于從用戶接收口頭命令或傳達(dá)的麥克風(fēng)266。此外，設(shè)備200進(jìn)一步包括處理器254，處理器254操作性地耦合至存儲(chǔ)器252，所述存儲(chǔ)器可以包含不同的數(shù)字文件(例如文檔、照片等)以及指令和諸如應(yīng)用256之類的應(yīng)用。可以進(jìn)一步看出，處理器254被配置成用于從與設(shè)備200集成的系統(tǒng)100接收檢測(cè)信號(hào)。處理器254還可以被配置成用于接收任何其它可操作信號(hào)，諸如來(lái)自諸如智能手機(jī)、平板電腦和專用計(jì)算設(shè)備之類的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備中經(jīng)常包括的全球定位系統(tǒng)(gps)接收器的地理位置信號(hào)。如上文解釋的，這種地理位置信號(hào)可以用于追蹤設(shè)備的地理位置并且通知設(shè)備100的采樣過(guò)程。其它典型的計(jì)算設(shè)備部件并未示出但是將是顯而易見(jiàn)的，諸如無(wú)線通信模塊、協(xié)處理器、圖形處理器、操作系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器。

在這個(gè)示例情況中，如將了解的，應(yīng)用256提供用戶界面，所述用戶界面允許設(shè)備200有效地與合成射流感測(cè)系統(tǒng)100交互。在操作中，系統(tǒng)100被配置成用于通過(guò)借助合成射流動(dòng)作夾帶局部或環(huán)境空氣而持續(xù)地或周期性地對(duì)所述空氣采樣。在一些情況下，夾帶空氣可以經(jīng)由設(shè)置于殼體256中的柵格或入口端被牽拉到系統(tǒng)100中。在某些情況下，如果不期望用于感測(cè)的專用入口端的話，則入口端可以是與(例如)為揚(yáng)聲器264或麥克風(fēng)266設(shè)置的端口相同的端口。在任何情況下，環(huán)境空氣可以被系統(tǒng)100的(多個(gè))傳感器夾帶和采樣。接著將所得的檢測(cè)信號(hào)提供到處理器254，所述處理器借助應(yīng)用256經(jīng)過(guò)編程或以其它方式經(jīng)過(guò)配置，用于分析檢測(cè)信號(hào)以判定是否關(guān)于感測(cè)到的目標(biāo)特征已超出給定閾值或以其它方式滿足給定閾值。

如果符合檢測(cè)閾值，則應(yīng)用256進(jìn)一步執(zhí)行以輸出彈出窗口260，由此向用戶提供警告。在圖2中描繪的這個(gè)示例情況中，有待感測(cè)或以其它方式測(cè)試的目標(biāo)特征包括受epa管制或以其它方式監(jiān)測(cè)的多種典型污染物，其中包括顆粒物質(zhì)(有時(shí)被稱作pm)、地面臭氧、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和鉛。在一些這種實(shí)施例中，彈出窗口260將僅在檢測(cè)到警告狀況時(shí)出現(xiàn)。在其它實(shí)施例中，也可手動(dòng)調(diào)用彈出窗口260出現(xiàn)，以便允許用戶查看當(dāng)前檢測(cè)情況。在這個(gè)示例情況中，僅僅向用戶呈現(xiàn)通過(guò)(pass)/未通過(guò)(fail)數(shù)據(jù)。在其它實(shí)施例中，可以呈現(xiàn)檢測(cè)到的目標(biāo)特征的實(shí)際量。在示出的示例性用戶界面中，用戶可以選擇(例如經(jīng)由合適地放置的手指輕點(diǎn)或鼠標(biāo)點(diǎn)擊)“詳情”ui控制特征，從而看到關(guān)于所報(bào)告的特征(諸如，檢測(cè)到的具體濃度和給定閾值，以及關(guān)于污染物的信息的鏈接)的更多詳情。一旦用戶查看完報(bào)告，就可以選擇“關(guān)閉”ui控制特征以關(guān)閉彈出窗口260。

進(jìn)一步應(yīng)注意，應(yīng)用256經(jīng)過(guò)編程允許用戶為每個(gè)目標(biāo)特征設(shè)置個(gè)人閾值。(例如)如果用戶對(duì)于給定污染物特別敏感因此想要設(shè)置更加嚴(yán)格的閾值以便在合適時(shí)更早收到警告，這一點(diǎn)可能是有幫助的。在這個(gè)示例場(chǎng)景中，據(jù)報(bào)告六個(gè)目標(biāo)特征中有兩個(gè)目標(biāo)特征已經(jīng)超出epa和用戶中的至少一方設(shè)置的閾值。具體來(lái)說(shuō)，硫氧化物量已經(jīng)超出epa和用戶設(shè)置的閾值，并且氮氧化物量超過(guò)了epa閾值但是超出了用戶設(shè)置的更嚴(yán)格的閾值。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，大量其它場(chǎng)景和報(bào)告方案將變得明顯。

用于報(bào)告檢測(cè)的方法

圖3示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的用于從合成射流感測(cè)系統(tǒng)接收和處理檢測(cè)信號(hào)的方法。這種方法可以例如通過(guò)圖2中示出的應(yīng)用256實(shí)現(xiàn)，但是鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，大量其它實(shí)施例將變得明顯。應(yīng)用256可以使用在諸如存儲(chǔ)器252(例如一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器設(shè)備、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器設(shè)備、快閃存儲(chǔ)器設(shè)備和/或任何其它合適的非瞬態(tài)存儲(chǔ)器設(shè)備)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品上編碼的任何指令集(例如c、c++、basic等)實(shí)現(xiàn)，接著在由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)引起執(zhí)行或以其它方式實(shí)行所述方法。

所述方法包括接收302與目標(biāo)特征(例如污染物、氣體、混合物等)相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)信號(hào)，以及判定304檢測(cè)信號(hào)是否指示已超出目標(biāo)特征的給定閾值。檢測(cè)信號(hào)可以例如是二進(jìn)制信號(hào)，所述二進(jìn)制信號(hào)或者處于第一狀態(tài)(例如邏輯低)或者處于第二狀態(tài)(例如邏輯高)。在這樣一種情況下，第一狀態(tài)指示環(huán)境空氣中的目標(biāo)特征的濃度在(多個(gè))給定閾值以下，并且第二狀態(tài)指示濃度在(多個(gè))給定閾值以上。替代地，檢測(cè)信號(hào)可以是傳感器設(shè)備輸出的最小-最大范圍內(nèi)的電壓電平，其中，輸出電壓電平可以與環(huán)境空氣中的目標(biāo)特征的濃度水平相關(guān)。在更一般的意義上，檢測(cè)信號(hào)可以是來(lái)自傳感器輸出的任何輸出信號(hào)、或者是從傳感器輸出推導(dǎo)出的任何輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)包含或以其它方式暗示目標(biāo)特征的檢測(cè)和濃度水平中的至少一項(xiàng)。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，大量這種檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)處理方案將變得明顯，并且本公開(kāi)并不希望限于任何特定類型。

所述方法繼續(xù)在306判定是否已超出閾值。如果不是，則所述方法繼續(xù)在314繼續(xù)監(jiān)測(cè)。如先前解釋的，這個(gè)繼續(xù)監(jiān)測(cè)可以用持續(xù)方式執(zhí)行(例如始終開(kāi)啟、始終監(jiān)測(cè))。替代地，監(jiān)測(cè)可以用周期性方式執(zhí)行，諸如根據(jù)預(yù)定義的采樣時(shí)間表和/或基于用戶從一個(gè)地理位置到另一個(gè)地理位置的移動(dòng)(例如如果用戶從當(dāng)前位置移動(dòng)超過(guò)500英尺或者地理位置的某個(gè)其它可檢測(cè)的變化，則觸發(fā)新的環(huán)境空氣采樣階段)。

如果另一方面，306處的確定指示已超出閾值，則所述方法繼續(xù)向用戶發(fā)布308警告。一個(gè)示例警告可以(例如)是可聽(tīng)信號(hào)，諸如指示具體檢測(cè)的鳴響或頻音序列(例如三次鳴響的鈴聲表示地面臭氧檢測(cè)，而高音的重復(fù)頻音表示一氧化碳檢測(cè))。另一示例警告可以是警告的視覺(jué)呈現(xiàn)，諸如圖2中示出的視覺(jué)呈現(xiàn)，或者用戶可以與周圍環(huán)境中的目標(biāo)特征的檢測(cè)關(guān)聯(lián)起來(lái)的某個(gè)其它繪圖。另一示例警告是警告的聽(tīng)覺(jué)呈現(xiàn)，諸如經(jīng)由感測(cè)設(shè)備的揚(yáng)聲器對(duì)于檢測(cè)到目標(biāo)特征的預(yù)先記錄的表達(dá)(例如，“檢測(cè)到高硫氧化物濃度水平。報(bào)告已經(jīng)用電子郵件發(fā)送給您?！?另一示例警告是通過(guò)壓電致動(dòng)器或某個(gè)其它合適的元件提供的觸覺(jué)響應(yīng)(例如設(shè)備的振動(dòng))。如將了解的，可使用大量通信方案?jìng)鬟_(dá)所述警告。

所述方法可進(jìn)一步包含記錄310警告及相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，諸如檢測(cè)日期/時(shí)間、檢測(cè)的地理位置和檢測(cè)到的目標(biāo)特征量。可以在感測(cè)設(shè)備本身的存儲(chǔ)器中和/或遠(yuǎn)程存儲(chǔ)庫(kù)或存儲(chǔ)空間(例如配合應(yīng)用256使用的云端存儲(chǔ)空間，或者某個(gè)其它在線存儲(chǔ)設(shè)施)中維護(hù)所述日志。在檢測(cè)到的目標(biāo)特征至關(guān)重要(例如輻射)的一些情況下，310處的記錄可以進(jìn)一步包括向中央部門或政府機(jī)構(gòu)(例如epa、聯(lián)邦調(diào)查局、地方警察等)自動(dòng)報(bào)告檢測(cè)和相關(guān)數(shù)據(jù)。

所述方法可以繼續(xù)響應(yīng)于用戶輸入，諸如通過(guò)選擇圖2中示出的“關(guān)閉”ui控制特征解除312警告。替代地，在不良目標(biāo)特征減輕后(因?yàn)槟繕?biāo)特征不再以超出給定閾值的濃度存在)，警告可以自動(dòng)解除?？梢赃M(jìn)一步看出，所述方法可以如314所示繼續(xù)監(jiān)測(cè)。應(yīng)注意，根據(jù)一些實(shí)施例，無(wú)論警告是否解除，這個(gè)繼續(xù)監(jiān)測(cè)都能發(fā)生。

合成射流結(jié)構(gòu)

圖4示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例配置的集成式合成射流設(shè)備?？梢钥闯?，這個(gè)示例實(shí)施例的合成射流結(jié)構(gòu)包括底部導(dǎo)體431，所述底部導(dǎo)體借助于下部間隔件429與受到致動(dòng)的膜427間隔開(kāi)，以便限定下部空腔475。此外，限定孔口423的擋扳421借助于上部間隔件425與受到致動(dòng)的膜427間隔開(kāi)，以便限定上部空腔476。在操作中，當(dāng)膜427受到驅(qū)動(dòng)振動(dòng)時(shí)，膜位移會(huì)將流體(在一個(gè)示例情況中是空氣)抽拉到空腔476中，然后穿過(guò)孔口423將流體推出，從而形成空氣的“噴吹”(例如渦流)，然后，空氣的“噴吹”會(huì)夾帶周圍空氣從而引起射流流動(dòng)的形成。

在這個(gè)示例情況中，受到致動(dòng)的膜427是受到靜電致動(dòng)的導(dǎo)電圓形膜(圖4中示出了它的橫截面)。下部間隔件429和上部間隔件425可以例如用氧化物或任何其它合適的非導(dǎo)電或絕緣材料實(shí)現(xiàn)。擋扳421也可以用絕緣或半導(dǎo)電材料實(shí)現(xiàn)，諸如例如硅或陶瓷，但是也可以使用多種其它合適的材料。舉例來(lái)說(shuō)，在另外其它實(shí)施例中，上部間隔件425可以導(dǎo)電，擋扳421也可以導(dǎo)電(擋板不需要是絕緣的)。在更一般的意義上，可以使用任何材料來(lái)實(shí)施合成射流設(shè)備的不同的特征(例如塑料、陶瓷、金屬、絕緣體)，只要能施加偏壓或驅(qū)動(dòng)信號(hào)使膜427振蕩即可。在一個(gè)具體實(shí)施例中，上部間隔件和下部間隔件(429和425)是絕緣體，以便將導(dǎo)電膜427與下部導(dǎo)體431和擋扳421隔離。如將了解的，在其它實(shí)施例中，諸如在使用壓電或電磁致動(dòng)的實(shí)施例中，底部/頂部間隔件429和425可以是導(dǎo)電的。

底部導(dǎo)體431可以是任何合適的導(dǎo)電材料，諸如多晶硅、銅、鋁、鉑、摻雜硅或其它導(dǎo)電材料。例如，底部導(dǎo)體可以實(shí)現(xiàn)成用硅摻雜成導(dǎo)電的，或者是諸如硅或氧化硅的某種合適材料的基底襯底上的諸如銅或鋁的圖案化的金屬層。

這種合成射流設(shè)備可以被微細(xì)制造，并且根據(jù)感測(cè)應(yīng)用和有待移動(dòng)到感測(cè)區(qū)域的空氣或流體的體積而縮放成任何尺寸，諸如微米級(jí)或更大的尺度。隨著技術(shù)發(fā)展，使用本文中所提供的原理并且如將了解的，也可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)和更小的配置。為了將合成射流結(jié)構(gòu)縮放成直徑1mm或更小的尺寸，可以使用微細(xì)制造技術(shù)，諸如用于制造商用mems設(shè)備的那些微細(xì)制造技術(shù)。例如，可以使用mems或晶片接合處理流程來(lái)制造受到靜電致動(dòng)的膜。

在這個(gè)示例實(shí)施例中，膜427是導(dǎo)電的，并且用作電極。為此目的，膜427本身可以用導(dǎo)電材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者用在表面上用導(dǎo)電材料金屬化或以其它方式涂布的非導(dǎo)電材料或經(jīng)過(guò)合適摻雜的半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。以類似方式，底部導(dǎo)體431本身可以用導(dǎo)電材料實(shí)現(xiàn)，或者用在表面上用導(dǎo)電材料金屬化或以其它方式涂布的非導(dǎo)電材料或經(jīng)過(guò)合適摻雜的半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)注意，這種導(dǎo)電涂層可以安置成圖案(例如圖案化的金屬電極)，并且不一定需要覆蓋底部導(dǎo)體431或膜427的整個(gè)區(qū)域。在任何這種情況中，在膜427和底部導(dǎo)體431上施加ac電壓信號(hào)，會(huì)驅(qū)動(dòng)膜振動(dòng)和/或諧振。

在一些實(shí)施例中，膜427可以從底部導(dǎo)體431形成(使用沉積技術(shù)，諸如外延生長(zhǎng)、旋涂、化學(xué)氣相沉積或其它合適的沉積技術(shù))，或以其它方式經(jīng)由非導(dǎo)電間隔件429接合到所述底部導(dǎo)體，以便形成下部空腔475并且容許膜427移動(dòng)。帶有孔口423的上部空腔476可以例如通過(guò)晶片接合或犧牲mems工藝形成。這個(gè)上部空腔476可以借助于間隔件425與膜427的邊緣密閉性密封，從而確保被抽拉到空腔476中的流體(在這個(gè)示例情況中是空氣)不會(huì)通過(guò)間隔件425丟失到周圍環(huán)境。如將進(jìn)一步理解的，一個(gè)或多個(gè)傳感器設(shè)備可以經(jīng)由流道與孔口423間隔開(kāi)，流道也可以用沉積或接合工藝提供。密閉密封通過(guò)晶片接合工藝形成。舉例來(lái)說(shuō)，在硅膜427接合到氧化硅間隔材料的情況下，通過(guò)接合形成的密封是密閉的。在另一實(shí)施例中，如果使用環(huán)氧樹脂密封，則結(jié)合的密閉性質(zhì)將與間隔材料無(wú)關(guān)，間隔材料可以是陶瓷/硅，諸如在包括擋扳和側(cè)壁的陶瓷/硅蓋帽的情況下。應(yīng)進(jìn)一步理解，可以形成流道的方式有許多種，諸如3d打印、模制塑料、蝕刻pcb溝槽、蝕刻半導(dǎo)體襯底、蝕刻金屬和微細(xì)機(jī)械加工，以及這種形成技術(shù)的任何組合。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，大量合適的制造方案將變得明顯。

制造方法

圖5a至圖5k中示出了用于制造參看圖4說(shuō)明的設(shè)備的示例處理流程，其中導(dǎo)電膜427由絕緣體上半導(dǎo)體(soi)晶片的高度摻雜器件層形成。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，假設(shè)soi晶片包括氧化物層上的單晶硅層的示例，這個(gè)示例是特別有利的，因?yàn)槭褂脝尉Ч枳鳛槟げ牧?而不是例如多晶材料)能得到更高的質(zhì)量因子(q)因此得到更好的能效。圖5a至圖5k的流程還示出了經(jīng)由晶片接合制造上部空腔的示例。傳感器也可以提前形成，然后借助于接近于上部空腔層沉積或以其它方式形成的中間流道與孔口間隔開(kāi)?？卓谂c流道之間的空隙提供對(duì)于環(huán)境空氣/流體的接入方式，以便將環(huán)境空氣/流體抽拉到空腔中然后排出以?shī)A帶周圍環(huán)境空氣/流體。因此，提供了如何制造合成射流感測(cè)系統(tǒng)的具體材料和處理流程。然而，如鑒于本公開(kāi)內(nèi)容將了解的，可以使用其它材料和處理技術(shù)來(lái)形成結(jié)構(gòu)的不同的部分(例如下部空腔、上部空腔、感測(cè)層、無(wú)論這些部分是被生長(zhǎng)或以其它方式形成于彼此上，還是以其它方式以工作方式彼此耦合)。

更具體而言，圖5a示出了已高度摻雜的硅晶片471。在一個(gè)示例實(shí)施例中，摻雜劑是硼，但是也可以使用其它合適的摻雜劑(例如砷、磷和鎵)。圖5b示出了摻雜硅晶片471，上面形成有氧化物層473。應(yīng)注意，雖然在橫截面的所有壁上都示出了氧化物，但是在其它實(shí)施例中可以只在頂表面上設(shè)置氧化物，或以其它方式選擇性地設(shè)置氧化物。在一個(gè)示例情況中，可以通過(guò)使摻雜硅襯底471暴露于氧氣流借此形成二氧化硅層?？梢酝ㄟ^(guò)諸如暴露時(shí)間、溫度和壓力之類的工藝參數(shù)來(lái)管理氧化物473的厚度。如鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，將了解的是，摻雜硅晶片471提供下部導(dǎo)體431，而氧化物層提供下部導(dǎo)體431與膜427之間的非導(dǎo)電下部間隔件429。圖5c示出了可以接著如何圖案化和蝕刻所得結(jié)構(gòu)以去除有待形成的空腔區(qū)域中的氧化物，并且圖5d示出了硅蝕刻之后得到的下部空腔475?？梢允褂贸Ｒ?guī)圖案化和蝕刻技術(shù)。

如圖5e中所示，工藝流程繼續(xù)將soi晶片熔焊到所述結(jié)構(gòu)上?？梢钥闯觯瑂oi結(jié)構(gòu)或襯底包括soi器件層477(例如單晶硅層)、掩埋氧化物層479(例如二氧化硅層)和soi把手481(例如塊狀硅層)。圖5f示出了大部分soi把手481被去除后的所得結(jié)構(gòu)，這個(gè)去除過(guò)程可以經(jīng)由化學(xué)機(jī)械平面化(cmp)工藝實(shí)現(xiàn)，圖5g示出了soi把手481的其余部分被去除以露出下面的掩埋氧化物層479后的所得結(jié)構(gòu)，這個(gè)去除過(guò)程可以使用在硅上常用的許多種常規(guī)蝕刻工藝(濕性和/或干性、各向異性和/或各向同性)實(shí)現(xiàn)。

圖5h示出了掩埋氧化物層479被蝕刻掉以釋放soi器件層477后的所得結(jié)構(gòu)。同樣，可以使用任何合適的蝕刻方案。如將了解，soi器件層477提供受到致動(dòng)的膜427，所述受到致動(dòng)的膜可以用金屬圖案化或以其它方式金屬化以提供第一電極，晶片471也可以用金屬圖案化或以其它方式金屬化以提供其它電極。在一些實(shí)施例中，應(yīng)進(jìn)一步注意，可以使用不同材料的層形成電極。如先前解釋的，可以在兩個(gè)電極上施加ac偏壓電壓以激活膜，從而使得膜以它的諧振頻率振動(dòng)以提供移動(dòng)/噴吹。

圖5i示出了預(yù)蝕刻的陶瓷蓋帽或硅晶片485被熔焊到soi器件層477上以形成上部空腔476后的所得結(jié)構(gòu)。在這樣一種情況下，氧化物483在接合之前形成于蓋帽485上，或者以其它方式構(gòu)成蓋帽485的一部分。如將了解，預(yù)蝕刻蓋帽/晶片485提供帶有孔口423的擋扳421，并且氧化物483提供上部非導(dǎo)電間隔件425。在一個(gè)特定實(shí)施例中，單一元件提供氧化物483與帶有孔口485的蓋帽的組合，以便提供擋扳421、孔口423和上部間隔件425的所得結(jié)構(gòu)/幾何形狀。在這個(gè)意義上，擋扳421實(shí)際上就是蓋帽485的頂部，并且上部間隔件425實(shí)際上就是蓋帽485與氧化物483的底部。例如，蓋帽485和間隔件425的頂部可以由非導(dǎo)電陶瓷形成，并且蓋帽485與晶片之間的密封用環(huán)氧樹脂形成。在此情況下，不需要氧化物層483。在另外其它實(shí)施例中，間隔件425可以是掩埋氧化物層479的在圖5h中示出的掩埋氧化物(box)蝕刻工藝期間被遮蔽并且留下的部分，假設(shè)層479具有對(duì)于目標(biāo)應(yīng)用而言合適的幾何形狀。在另外其它實(shí)施例中，氧化物層483可以被沉積或以其它方式直接形成于soi器件層477上，然后可以將預(yù)蝕刻的蓋帽485(只是擋扳部分，而不是下部間隔件部分和上部擋扳部分這兩個(gè)部分)接合在位。替代地，可以使用犧牲材料將預(yù)蝕刻的蓋帽485直接形成于氧化物層483上以限定上部空腔476。應(yīng)進(jìn)一步注意，蓋帽485和氧化物483不需要實(shí)際上是氧化物，而是如先前解釋可以是任何其它適合的材料。為此目的，所描繪的過(guò)程流程是一個(gè)示例實(shí)施例，并且鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，大量其它材料組和結(jié)構(gòu)以及形成技術(shù)將變得明顯。

接著可以經(jīng)由流道487將所得的合成射流結(jié)構(gòu)與預(yù)制的傳感器層操作性地耦合。例如，可以靠近蓋帽485沉積流道487，如圖5j中所示。請(qǐng)注意，如先前解釋的，蓋帽485與流道487之間的空隙允許夾帶環(huán)境空氣/流體。在流道487被蝕刻或以其它方式被形成之后，預(yù)制的傳感器489(例如晶片或上面形成有傳感器電路的其它合適的襯底)可以被接合到所述流道，或者以其它方式與所述流道操作性地間隔開(kāi)。在一些實(shí)施例中，流道487與傳感器489之間的空隙允許在傳感器對(duì)射流流動(dòng)采樣時(shí)允許所述流通過(guò)傳感器。另一個(gè)實(shí)施例是下述情況：(多個(gè))合成射流設(shè)備放置在流道487的內(nèi)部，只要流道大于(多個(gè))合成射流設(shè)備即可。這樣還會(huì)允許夾帶周圍空氣/流體。在流道487與傳感器489直接耦合的其它實(shí)施例中，可以設(shè)置通向傳感器的任一側(cè)的流道通風(fēng)口或出口，用于容許所采樣的射流流動(dòng)的釋放或通過(guò)。圖5k中示出了一個(gè)示例性所得結(jié)構(gòu)?？梢赃M(jìn)一步看出，可以從傳感器層讀出檢測(cè)信號(hào)，或者以其它方式從傳感器層提供檢測(cè)信號(hào)，并且如先前解釋的提供所述檢測(cè)信號(hào)用于后續(xù)的分析和處理。一些實(shí)施例可以進(jìn)一步包括中間讀出電路，用于在發(fā)送檢測(cè)信號(hào)以供處理之前先放大和/或過(guò)濾所述檢測(cè)信號(hào)。

應(yīng)注意，圖5a至圖5k不是按照任何特定比例繪制的，并且流道不是必須大于合成射流設(shè)備。如將進(jìn)一步理解的，每條流道可以有多于一個(gè)設(shè)備。例如，圖5l示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中合成射流設(shè)備在流道內(nèi)部、靠近一端。圖5m示出了另一個(gè)示例性配置，其中合成射流設(shè)備在流道內(nèi)部，但是進(jìn)一步在流道內(nèi)部并且在流道的一個(gè)側(cè)壁上。圖5n類似于圖5m的示例性配置，區(qū)別是合成射流設(shè)備在流道外部并且經(jīng)由側(cè)壁中的孔口接入流道。圖5o示出了另一個(gè)示例性配置，其中有多個(gè)合成射流設(shè)備(在這個(gè)示例情況中是三個(gè))，一個(gè)射流設(shè)備靠近流道的輸入端，另外兩個(gè)射流設(shè)備在流道外部并且經(jīng)由(多個(gè))側(cè)壁中的相應(yīng)的孔口接入流道。圖5p類似于圖5o的示例性配置，區(qū)別是靠近流道的輸入端的射流設(shè)備現(xiàn)在處在流道的內(nèi)部。因此，應(yīng)注意，在一些實(shí)施例中，射流設(shè)備可以既有在流道內(nèi)部的，也有在流道外部的。應(yīng)進(jìn)一步注意，流道可以具有任何幾何形狀，并且不需要是圓柱形的。舉例來(lái)說(shuō)，流道可以是正方形、三角形、矩形或橢圓形，這只是幾種合適的形狀。為此目的，凡是提到側(cè)壁或多個(gè)側(cè)壁并不希望將本公開(kāi)限制于任何特定的形狀。應(yīng)進(jìn)一步注意，在存在多個(gè)合成射流設(shè)備的情況下，這些合成射流設(shè)備不需要具有同一個(gè)輸出端。例如，圖5q的示例實(shí)施例包括多個(gè)射流設(shè)備，全部由共用驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)以提供同相操作，而圖5r的示例實(shí)施例采用經(jīng)過(guò)相移的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)以提供相移操作。這意味著合成射流設(shè)備不是在同一時(shí)間排出空氣噴吹；而是在時(shí)間上移位。這樣使得能引導(dǎo)合成射流設(shè)備流的方向(例如在這個(gè)示例中向上或向下)。如將了解，應(yīng)注意，圖5l至圖5r用箭頭描繪被夾帶的空氣/流體。如將了解，可以使用任何其它流道和射流配置。

鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，各種變化將變得明顯。例如，在其它實(shí)施例中，所述膜427(器件層477)使用壓電材料(例如氮化鋁、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛)或電磁材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是靜電膜。在壓電情況中，應(yīng)注意，膜427可以例如由諸如硅或氧化硅的任何材料制成，上面沉積有壓電材料。在電磁材料的情況下，應(yīng)注意，膜427可以例如由諸如金屬的導(dǎo)電材料制成，并且永久磁體可以嵌入在膜上方或下方以在膜位置提供磁場(chǎng)。替代地，膜427可以是非導(dǎo)電的，并且磁體可以附接到膜上，并且通過(guò)施加外部時(shí)變磁場(chǎng)而使磁體致動(dòng)。在更一般的意義上，感測(cè)系統(tǒng)中包括的合成射流設(shè)備可以用任何變換器技術(shù)實(shí)現(xiàn)，所述變換器技術(shù)能夠致動(dòng)而形成合成射流，合成射流夾帶環(huán)境空氣/流體，目的是將夾帶的空氣/流體以受控的遞送提供到感測(cè)區(qū)域。并且，應(yīng)注意，圖5e至圖5g中描繪的示例實(shí)施例使用soi晶片形成膜427用的接合硅薄層477。一種可能更加適合于高容量制造的替代方法可以是將硅晶片接合到圖5d中示出的空腔晶片上，并且使用離子植入和層分裂來(lái)限定并且形成薄硅層。此外，圖5i示出了基于氧化物的熔焊作為一種將硅蓋帽485接合到硅膜表面的方法。替代方案是使用帶有環(huán)氧粘合劑的陶瓷蓋帽。在所述示例性情況下，可能不需要氧化物層483，只要擋扳非導(dǎo)電或者以其它方式與器件層的硅膜477電隔離即可。此外，應(yīng)注意，蓋帽485/上部空腔476的內(nèi)徑不需要與膜層477直徑的直徑匹配。舉例來(lái)說(shuō)，上部空腔476的內(nèi)徑可以大于膜層477的直徑。此外，圖5a至圖5k中的示例實(shí)施例為了簡(jiǎn)單的目的僅僅示出了晶片表面上的一個(gè)晶粒，但是其它實(shí)施例可以包括多個(gè)晶粒。

將進(jìn)一步理解，可使用所述技術(shù)提供感測(cè)方案用于與任何數(shù)目的計(jì)算平臺(tái)集成，或者提供獨(dú)立傳感器方案，或者提供微細(xì)級(jí)泵吸應(yīng)用。應(yīng)進(jìn)一步注意，雖然實(shí)施例示出了合成射流的孔口與膜相對(duì)，但是應(yīng)注意，其它實(shí)施例可以在其它地方設(shè)有孔口，例如在空腔的一個(gè)側(cè)面，而不是在空腔的與孔口相對(duì)的末端?？卓谝膊恍枰旁谥行幕蛞云渌绞椒旁谔囟ㄎ恢?。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)示例實(shí)施例中，并且進(jìn)一步參看圖4，孔口423可以在右間隔件425中或者以其它方式取代所述右間隔件，并且頂部處的孔口423可以封閉。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，大量其它這種變化將變得明顯。

分布式感測(cè)系統(tǒng)

圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例配置的分布式傳感器系統(tǒng)。可以看出，所述系統(tǒng)包括多個(gè)基于合成射流的感測(cè)系統(tǒng)100，所述基于合成射流的感測(cè)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)601通信地耦合。應(yīng)用服務(wù)器603能夠執(zhí)行傳感器數(shù)據(jù)收集模塊，所述傳感器數(shù)據(jù)收集模塊被配置成用于訪問(wèn)不同的傳感器系統(tǒng)100以從每個(gè)傳感器系統(tǒng)獲得檢測(cè)水平。服務(wù)器603接收到的傳感器數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)于傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間605中。同樣，一個(gè)或多個(gè)客戶端計(jì)算系統(tǒng)607還可以能夠訪問(wèn)傳感器系統(tǒng)100中的一個(gè)或多個(gè)(例如借助于預(yù)訂云端環(huán)境感測(cè)系統(tǒng)或某個(gè)其它經(jīng)過(guò)授權(quán)的使用)。

網(wǎng)絡(luò)601可以是任何通信網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)組合，諸如因特網(wǎng)與一個(gè)或多個(gè)局域接入網(wǎng)絡(luò)的組合。如將了解，可以使用無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。雖然僅僅示出一個(gè)客戶端607和一個(gè)服務(wù)器603，但是應(yīng)了解，所述系統(tǒng)中按需要可以包括任何數(shù)目的客戶端607和服務(wù)器603。每個(gè)客戶端607和服務(wù)器603可以用任何合適的計(jì)算架構(gòu)實(shí)現(xiàn)(按照通常的做法)，并且被編程或以其它方式被配置成用于執(zhí)行從分布式傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集。(多個(gè))服務(wù)器603可以例如是云端感測(cè)系統(tǒng)諸如環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一部分，如具有部署在世界或國(guó)家各地的不同的城市和/或其它位置或校園或?qū)嶒?yàn)室中的傳感器(根據(jù)系統(tǒng)的范圍和用途而定)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而使得用戶(例如旅行者、政府機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室工人或其它感興趣的各方)可以訪問(wèn)所述系統(tǒng)以判定區(qū)域局部的目標(biāo)特征水平是否可接受或以其它方式符合期望?？蛻舳擞?jì)算系統(tǒng)607的用戶界面(ui)可以例如類似于圖2中示出的用戶界面，但是可以使用任何數(shù)目的合適的ui方案。將進(jìn)一步理解，還可以關(guān)于應(yīng)用服務(wù)器603使用類似的ui方案并且提供對(duì)存儲(chǔ)空間605的訪問(wèn)權(quán)，用于向所述存儲(chǔ)空間寫入數(shù)據(jù)和從所述存儲(chǔ)空間讀取數(shù)據(jù)。

這種實(shí)施例可以例如在所謂的物聯(lián)網(wǎng)(iot)配置的情境中實(shí)現(xiàn)，以提供一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)100或其它這種分布式傳感器系統(tǒng)。應(yīng)進(jìn)一步注意，在這種iot系統(tǒng)中，設(shè)備可以集成在部署于特定位置的固定傳感器節(jié)點(diǎn)中。為此目的，傳感器系統(tǒng)100不需要是移動(dòng)的。應(yīng)進(jìn)一步注意，傳感器系統(tǒng)100可以像給定網(wǎng)絡(luò)上的任何其它計(jì)算系統(tǒng)一樣諸如通過(guò)給定ip地址、mac地址和/或給定網(wǎng)絡(luò)上的元件可以用于訪問(wèn)的任何其它合適的尋址機(jī)制而尋址。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，采用分布式感測(cè)系統(tǒng)的大量變化和實(shí)施例將變得明顯。

進(jìn)一步的示例實(shí)施例

以下示例屬于進(jìn)一步的實(shí)施例，許多置換和配置將從這些實(shí)施例變得明顯。

示例1是一種感測(cè)系統(tǒng)。所述感測(cè)系統(tǒng)包括：流道；以及合成射流設(shè)備，所述合成射流設(shè)備包括帶有孔口的空腔中的振動(dòng)膜，所述孔口輸出到所述流道。所述合成射流被配置成用于將周圍空氣/流體夾帶到所述流道中以提供射流流動(dòng)。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括傳感器，所述傳感器用于從所述流道接收所述射流流動(dòng)，并且被配置成用于檢測(cè)所述射流流動(dòng)中所包括的目標(biāo)特征。

示例2包括如示例1所述的主題，其中，所述流道、合成射流和傳感器中的每一者用填充在襯底(例如印刷電路板或其它合適的襯底)上的分立部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

示例3包括如示例2所述的主題，其中，填充有所述通道、合成射流和傳感器的所述襯底在殼體或封裝體內(nèi)。

示例4包括如示例1所述的主題，其中，所述流道、合成射流和傳感器中的每一者被實(shí)現(xiàn)為集成電路。

示例5包括如示例4所述的主題，其中，配置有所述通道、合成射流和傳感器的所述集成電路在殼體或封裝體內(nèi)。

示例6包括如以上示例中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述傳感器包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：光學(xué)傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)諧振傳感器、機(jī)電傳感器、金屬氧化物傳感器、電化學(xué)傳感器、輻射傳感器、污染物傳感器和氣體傳感器。如將了解，可以使用任何數(shù)目的其它傳感器。

示例7包括如以上示例中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述目標(biāo)特征是空氣污染物。

示例8包括如以上示例中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述目標(biāo)特征是以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：顆粒物質(zhì)、地面臭氧、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和鉛。

示例9包括如以上示例中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器。在一些這種情況下，每個(gè)傳感器被配置成用于感測(cè)不同的目標(biāo)特征。

示例10包括如前述示例中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述系統(tǒng)包括多個(gè)合成射流。

示例11包括如以上示例中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述系統(tǒng)包括多個(gè)流道。

示例12包括如以上示例中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述系統(tǒng)包括多個(gè)合成射流，每個(gè)合成射流經(jīng)由對(duì)應(yīng)的流道耦合到一個(gè)或多個(gè)傳感器。所述流道可以是多個(gè)相異的流道，或者具有兩個(gè)或更多個(gè)輸出的分裂輸出的共用流道。

示例13包括如以上示例中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述振動(dòng)膜包括單晶硅。

示例14包括如以上示例中的任一項(xiàng)所述的主題，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括處理器，所述處理器被配置成用于響應(yīng)于由所述傳感器檢測(cè)到所述目標(biāo)特征而發(fā)出警告。

示例15包括如示例14所述的主題，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：顯示器，所述顯示器用于向用戶視覺(jué)地呈現(xiàn)警告；觸覺(jué)元件，所述觸覺(jué)元件用于向所述用戶呈現(xiàn)所述警告；以及揚(yáng)聲器，所述揚(yáng)聲器用于向用戶聽(tīng)覺(jué)地呈現(xiàn)警告。

示例16包括如示例15所述的主題，其中，顯示器是觸摸屏顯示器。

示例17包括如前述示例中的任一項(xiàng)所述的主題，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括用戶界面，所述用戶界面被配置成用于響應(yīng)于檢測(cè)到目標(biāo)特征而呈現(xiàn)檢測(cè)信息。

示例18包括如示例17所述的主題，其中，所述用戶界面提供對(duì)所述檢測(cè)信息的視覺(jué)呈現(xiàn)。

示例19包括如示例17所述的主題，其中，所述用戶界面提供檢測(cè)信息的聽(tīng)覺(jué)呈現(xiàn)。

示例20包括如示例17至19中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述檢測(cè)信息包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：目標(biāo)特征的通過(guò)/未通過(guò)狀態(tài)、目標(biāo)特征的濃度水平、目標(biāo)特征的地理位置、以及檢測(cè)時(shí)間。

示例21是芯片上系統(tǒng)(soc)，所述芯片上系統(tǒng)包括如前述示例中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)。

示例22是一種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備，所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備包括如前述示例中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)。

示例23包括如示例22所述的主題，其中，所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備是可穿戴設(shè)備、智能手機(jī)、平板電腦或便攜式計(jì)算機(jī)中的一項(xiàng)。

示例24是至少一種非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，以指令來(lái)編碼，所述指令在由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使得過(guò)程被實(shí)施。所述過(guò)程包括：接收與由合成射流感測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的目標(biāo)特征相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)信號(hào)，所述目標(biāo)特征是在所述合成射流感測(cè)系統(tǒng)周圍的環(huán)境空氣中檢測(cè)到的；以及判定所述檢測(cè)信號(hào)是否指示已超出所述目標(biāo)特征的給定閾值。響應(yīng)于確定了已超出所述閾值，所述過(guò)程繼續(xù)使得發(fā)出警告。

示例25包括如示例24所述的主題，其中，所述檢測(cè)信號(hào)的性質(zhì)是二進(jìn)制的，具有指示關(guān)于所述目標(biāo)特征的通過(guò)狀態(tài)的第一狀態(tài)，或者指示關(guān)于所述目標(biāo)特征的未通過(guò)狀態(tài)的第二狀態(tài)。

示例26包括如示例24所述的主題，其中，所述檢測(cè)信號(hào)包括電壓電平，所述電壓電平指示檢測(cè)到的所述目標(biāo)特征的濃度水平。

示例27包括如示例24至26中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，響應(yīng)于確定未超出所述閾值，所述過(guò)程包括繼續(xù)監(jiān)測(cè)所述目標(biāo)特征的存在。

示例28包括如示例27所述的主題，其中，繼續(xù)監(jiān)測(cè)所述目標(biāo)特征的存在包括：根據(jù)預(yù)定義的采樣時(shí)間表周期性地進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

示例29包括如示例27或28所述的主題，其中，繼續(xù)監(jiān)測(cè)所述目標(biāo)特征的存在包括：基于所述用戶從一個(gè)地理位置到另一個(gè)地理位置的移動(dòng)周期性地進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

示例30包括如示例24至29中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，經(jīng)由顯示屏視覺(jué)地呈現(xiàn)所述警告。

示例31包括如示例24至30中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，經(jīng)由揚(yáng)聲器聽(tīng)覺(jué)地呈現(xiàn)所述警告。

示例32包括如示例24至31中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述過(guò)程進(jìn)一步包括：在電子存儲(chǔ)設(shè)施中記錄所述警告及相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。

示例33包括如示例32所述的主題，其中，所述相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：檢測(cè)日期、檢測(cè)時(shí)間、檢測(cè)的地理位置以及所檢測(cè)到的所述目標(biāo)特征的量。

示例34包括如示例32或33所述的主題，其中，所述電子存儲(chǔ)設(shè)施遠(yuǎn)離所述合成射流感測(cè)系統(tǒng)。

示例35包括如示例32或33所述的主題，其中，所述電子存儲(chǔ)設(shè)施在合成射流感測(cè)系統(tǒng)的本地。

示例36包括如示例32至35中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，記錄所述警告及相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)包括：向中央權(quán)力機(jī)構(gòu)或政府機(jī)構(gòu)自動(dòng)報(bào)告所述檢測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)。

示例37是一種感測(cè)設(shè)備。所述設(shè)備包括合成射流，所述合成射流包括：底部導(dǎo)體，所述底部導(dǎo)體與膜間隔開(kāi)以提供下部空腔；以及具有孔口的擋扳，所述擋扳與所述膜的相反側(cè)間隔開(kāi)以提供上部空腔，其中，所述膜響應(yīng)于跨所述膜和所述底部導(dǎo)體兩端施加的偏壓而振動(dòng)，以便在所述孔口輸出端處形成射流流動(dòng)。所述設(shè)備進(jìn)一步包括：流道，所述流道用于接收射流流動(dòng)；以及傳感器，所述傳感器用于從流道接收所述射流流動(dòng)，并且檢測(cè)所述射流流動(dòng)中的目標(biāo)特征。

示例38包括如示例37所述的主題，其中，所述設(shè)備是半導(dǎo)體設(shè)備。

示例39包括如示例37或38所述的主題，其中，所述底部導(dǎo)體包括非導(dǎo)電材料，所述非導(dǎo)電材料上具有金屬電極。

示例40包括如示例37至39中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述膜包括非導(dǎo)電材料，所述非導(dǎo)電材料上具有金屬電極。

示例41包括如示例37至40中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述膜包括單晶硅。

示例42包括如示例37至41中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述膜包括壓電材料。

示例43包括如示例37至41中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述膜包括電磁致動(dòng)型材料。

示例44包括如示例37至41中的任一項(xiàng)所述的主題，其中，所述膜包括靜電膜。

為了便于說(shuō)明和描述而提供了示例實(shí)施例的以上描述。所述描述不旨在是窮盡的或?qū)⒈竟_(kāi)限制為所公開(kāi)的確切形式。鑒于本公開(kāi)內(nèi)容，許多修改和變化都是可能的。本公開(kāi)的范圍旨在不受此詳細(xì)說(shuō)明限制，而是受所附權(quán)利要求書的限制。要求本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)的未來(lái)提交的申請(qǐng)可以通過(guò)不同的方式要求所公開(kāi)的主題，并且可以總體上包括如之前所公開(kāi)的或另外在此所演示的一種或多種限制的任何集合。