專利名稱：質(zhì)量氣流傳感器及其所用的測(cè)量器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用于質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，特別涉及到在內(nèi)燃機(jī)中測(cè)量吸入氣流的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器。
作為裝在象汽車之類車輛上的內(nèi)燃機(jī)的電子燃料管理控制系統(tǒng)的質(zhì)量氣流傳感器，受熱電阻式傳感器因能直接檢測(cè)到質(zhì)量氣流速率而占有領(lǐng)先地位，JP-A-821/1987和JP-A-73124/1987即公開了這種傳感器。上述公開申請(qǐng)所公開的技術(shù)的一個(gè)問題是生產(chǎn)成本高，因?yàn)樗_的傳感器包括兩個(gè)受熱電阻探頭和兩個(gè)用來(lái)補(bǔ)償環(huán)境溫度影響的受熱電阻(總共4個(gè)電阻)。
后來(lái)，為了降低生產(chǎn)成本JP-A-185416/1989設(shè)計(jì)出使用在一個(gè)基片上形成的薄膜來(lái)生產(chǎn)4個(gè)受熱電阻探頭的現(xiàn)有技術(shù)，。
但是，JP-A-185416/1989公開的技術(shù)具有參照?qǐng)D8所述的下列問題。圖8為質(zhì)量氣流傳感器的現(xiàn)有測(cè)量器的平面圖，它與該公開申請(qǐng)的說(shuō)明書所示圖4對(duì)應(yīng)。在該圖中，現(xiàn)有測(cè)量器包括受熱電阻1和2、非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b、一個(gè)用陶瓷之類具有高導(dǎo)熱率的電絕緣材料制成的基片4、電極接頭6和一個(gè)槽10。在這類結(jié)構(gòu)的傳感器中，雖然受熱電阻1和2與非受熱環(huán)境濕度傳感電阻3a和3b之間有槽10，但由于兩組電阻之間靠得很近，且高導(dǎo)熱率的基片4與在該基片中的槽10的兩端都相連，因此兩組電阻間的絕熱性很差，以至于熱量很容易從受熱電阻1和2傳到非受熱的環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b，從而降低對(duì)氣流速率的測(cè)量精度。圖中，標(biāo)號(hào)7表示氣流及其方向。
上述現(xiàn)有測(cè)量器為兩端面支撐結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)，受熱電阻1和2以及非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b的電信號(hào)從該基片4兩端面(該圖中該基片的右端面和左端面)處的兩組電極接頭6輸出，每一組電極接頭6支撐在一個(gè)端面而連接到圖中未畫出的外部電路上。這種結(jié)構(gòu)的問題是，由于電極接頭6共有8個(gè)，因此，該傳感器4的電路的連接變得復(fù)雜，且電極接頭6占據(jù)基片4的大量面積，從而提高了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明目的是為質(zhì)量氣流傳感器提供一種高精度、低生產(chǎn)成本的測(cè)量器，辦法是提高受熱電阻與非受熱電阻之間的絕熱性，且簡(jiǎn)化該質(zhì)量氣流傳感器的包括電阻在內(nèi)的電路元件間的連接；從而本發(fā)明也就提供了一種使用該測(cè)量器的質(zhì)量氣流傳感器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種在一基片上用來(lái)測(cè)量目標(biāo)流體的流動(dòng)速率的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，包括一對(duì)薄膜受熱電阻并列排在目標(biāo)流體的流動(dòng)方向上且在該基片上形成一個(gè)薄膜受熱電阻形成部分；一對(duì)在該基片上的非受熱薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成一個(gè)非受熱薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分；以及檢測(cè)電路中的若干薄膜電極接頭，形成一個(gè)支撐部件來(lái)支撐該基片，該支撐部件與薄膜受熱電阻形成部分和薄膜環(huán)境溫度傳感電組形成部分隔離，這些電極接頭用來(lái)輸出受熱電阻和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻的電信號(hào)。
其中，薄膜受熱電阻形成部分和薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分前后錯(cuò)開地布置在流體流動(dòng)方向上，且左右錯(cuò)開地布置在與該流動(dòng)方向垂直的方向上，從而該對(duì)受熱電阻與該對(duì)非受熱環(huán)境溫度傳感電阻在與流動(dòng)方向平行的方向上互不重合；并且該支撐部分設(shè)置在該基片的一個(gè)端上在該基片上形成了若干薄膜電極接頭。
而且，最好在流動(dòng)方向上前后錯(cuò)開布置且在與該流動(dòng)方向垂直的方向上左右錯(cuò)開布置的薄膜受熱電阻形成部分與薄膜非受熱環(huán)境溫度傳感電阻形成部分之間有一個(gè)槽。
此外，該質(zhì)量氣流傳感器最好包括共同連接到一對(duì)受熱電阻和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻上的一共有電極接頭以及共同連接到另一對(duì)受熱電阻和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻上的另一共有電極接頭。
此外，最好使用同樣材料、在同樣加工條件下使用同樣生產(chǎn)工藝制造受熱電阻和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻。
通過(guò)在流動(dòng)方向上前后錯(cuò)開且在與流動(dòng)方向垂直的方向上左右錯(cuò)開地布置薄膜受熱電阻形成部分和薄膜非受熱環(huán)境溫度傳感電阻形成部分，與現(xiàn)有傳感器相比受熱電阻和非受熱電阻的隔熱性更強(qiáng)，因此受熱和非受熱電阻間的絕熱更有效而幾乎可完全避免受熱電阻對(duì)非受熱電阻的熱效應(yīng)，從而提高了測(cè)量精度。特別是，由于受熱電阻與非受熱電阻之間有一個(gè)槽，因此提高了絕熱性從而進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。
由于電極接頭集中布置在基片的一端，而某些電極接頭共同分別地連接到一對(duì)受熱電阻和非受熱電阻上，因此簡(jiǎn)化了質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器與外部電路之間的連接，從而降低了氣流傳感器的生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例子的質(zhì)量氣流傳感器的平面圖。
圖2a-2d為圖1所示，對(duì)受熱電阻的各種薄膜圖形的例子的放大圖。
圖3a和3b為圖1所示一對(duì)非受熱環(huán)境溫度傳感電阻的薄膜圖形的例子的放大圖。
圖4為圖1所示質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器的裝配實(shí)施例的剖面圖。
圖5為外部電路9和電阻1、2、3a、3b的電路圖。
圖6a-6q表示該質(zhì)量氣流傳感器的工作情況。
圖7是一個(gè)例子，展示出了各薄膜元件在一晶片的一個(gè)測(cè)量件芯片上的布置情況。
圖8為現(xiàn)有質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器的平面圖。
下面結(jié)合附圖用實(shí)施例詳述本發(fā)明。
圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器的平面圖。該質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器包括一基片4、布置在氣流7風(fēng)尾置的受熱電阻1和2、布置在氣流7風(fēng)頭的非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b，受熱電阻和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻取出電信號(hào)的電極接頭6a、6b、6c、、6d-6e和6f以及若干與受熱電阻、非受熱環(huán)境溫度傳感電阻和電極接頭電連接的若干引線30。
該基片4包括其上由受熱電阻1和2形成的薄膜受熱電阻形成部分4a、其上由非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b形成的薄膜非受熱環(huán)境溫度傳感電阻形成部分4b、一把受熱電阻形成部分4a和非受熱電阻形成部分4b與該基片4隔離并用來(lái)支撐該基片4的支撐部分4c和一槽10。圖1中的虛線示出一例基片4的支撐件5的輪廓線。
而且，其上由受熱電阻1和2形成的薄膜受熱電阻形成部分4a以及其上由非受熱電阻3a和3b形成的薄膜非受熱環(huán)境溫度傳感電阻形成部分4b在流動(dòng)方向上布置成前后錯(cuò)開并且在與流動(dòng)方向垂直的方向上布置成左右錯(cuò)開。也就是說(shuō)，受熱電阻形成部分4a和非受熱電阻形成部分4b之間的位置關(guān)系設(shè)定成該兩部分相對(duì)于氣流7的方向前后、左右錯(cuò)開；例如，若薄膜受電阻形成部分4a布置在氣流方向的風(fēng)尾(下游端)且在與該氣流方向的垂直方向的左方，則薄膜非受熱電阻形成部分4b相對(duì)布置在該氣流方向的風(fēng)頭(上游端)且在與該氣流方向垂直方向的右方。上述電阻布置是為了使這兩個(gè)電阻形成部分在與氣流方向平行的方向上不相重合而把受熱電阻1和2與非受熱電阻3a和3b盡可能隔開，以便提高受熱和非受熱電阻間的絕熱性。
而且，在基片4相互錯(cuò)開布置的薄膜受熱電阻形成部分4a與薄膜非受熱環(huán)境溫度傳感電阻形成部分4b之間有一槽10。由于該槽10進(jìn)一步使受熱電阻1和2與非受熱電阻3a和3b熱隔離，因此進(jìn)一步提高了絕熱性，因此在反向流動(dòng)條件下電受熱電阻1和2受熱的反向氣流不會(huì)對(duì)非受熱電阻3a和3b產(chǎn)生熱作用，從而可以更高精度測(cè)量質(zhì)量氣流速率。
在這種情況下，由于受熱電阻1和2產(chǎn)生的熱量通過(guò)基片4流到支撐件5(該圖虛線圖位部分)氣流風(fēng)尾方向的槽10的一側(cè)伸展到圖1中虛線所示的支撐件5的側(cè)端40，從而大大減小受熱電阻1和2對(duì)非加熱電阻3a和3b的熱作用，從而進(jìn)一步提高精度，這是因?yàn)椴?0截?cái)嗔藗鳠崧肪€，因此無(wú)法通過(guò)該基片的周邊部進(jìn)行熱傳導(dǎo)。
而且，槽10最好越過(guò)支撐件5的側(cè)端40而伸入圖1所示支撐件5的內(nèi)部，以便起自槽10的基片4的強(qiáng)度不因向支撐件5的傳熱而遭拆斷。
而且，還可在一風(fēng)頭側(cè)緣部外設(shè)一不受該支撐件支撐而是暴露在氣流中的非受熱部4d。在這種結(jié)構(gòu)下，加熱電阻1和2被氣流冷卻，從而降低對(duì)非受熱電阻3a和3b的熱作用，從而由于該部分暴露在氣流中，因此當(dāng)工作狀態(tài)從低速氣流狀態(tài)變動(dòng)到高速氣流狀態(tài)對(duì)所造成的加熱電阻的溫度變動(dòng)很小。因此，由于可減少受熱電阻沿著基片4的根部方向傳導(dǎo)的熱量，因此在基片中達(dá)到溫度分布平衡所需的時(shí)間減少，從而提高了對(duì)氣流迅速變動(dòng)的瞬態(tài)響應(yīng)性。
在其上形成電阻1、2、3a和3b以及電極接頭6a-6t的基片4受支撐件5的機(jī)械支撐，而且基片4只有一端受支撐，從而形成在該端上的電極接頭6a-6e與圖中未畫出的一外部電路電連接。因此，當(dāng)把該質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器裝在一發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，基片4內(nèi)支撐件5支撐在支撐部分4c處。
并且，該支撐部分4c位于與氣流方向垂直方向上兩端的一端處，而電極接頭6a-6f形成在該支撐部分4c的一部分。因此，在這種一端支撐結(jié)構(gòu)中，可在同一方向上把所有電極接頭接到外部電路上，從而簡(jiǎn)化電連接。
圖2a為圖1所示一對(duì)受熱電阻的各種薄膜圖形的例子的放大圖。圖3a為圖1所示一對(duì)非受熱環(huán)境溫度傳感電阻的薄膜圖形的例子的放大圖。圖2a示出一對(duì)并列在待測(cè)量氣流7的流動(dòng)方向上且形成在薄膜受熱電阻形成部分4a上的受熱電阻1和2，圖3a示出一對(duì)并列在待測(cè)量氣流7的流動(dòng)方向上且形成在薄膜非受熱環(huán)境溫度電阻形成部分6b上的非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b。
因此，本發(fā)明質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器的組成具有下列特征，也即，形成在一基片上的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器包括一對(duì)并列在目標(biāo)流體流動(dòng)方向上且形成在基片上一薄膜受熱電阻形成部分的薄膜加熱電阻；一對(duì)形成在基片上一薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分的薄膜非受熱環(huán)境溫度傳感電阻；以及在一基片支撐部上的檢測(cè)電路中的若干薄膜電極接頭，該支撐部與薄膜受熱電阻形成部分和薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分隔離，這些電極接頭從受熱電阻和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻取出電信號(hào)。
其中，薄膜受熱電阻形成部分和薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分前后錯(cuò)開地布置在該流體的流動(dòng)方向上且左右錯(cuò)開地布置在與該流動(dòng)方向垂直的方向上，從而該對(duì)受熱電阻和該對(duì)非受熱電阻在與該流動(dòng)方向平行的方向上不相重合；并且該支撐部分設(shè)置在其上形成有若干薄膜電極接頭的基片的一端處。
該薄膜受熱電阻1和2的圖形還可如圖2b、2c和2d所示。
在圖2b中，隨著該電阻圖形中的條紋靠近基片4的兩邊，條紋的寬度越來(lái)越窄，而在流動(dòng)方向上的單位長(zhǎng)度上的條紋密度越來(lái)越大。在圖2c中，隨著條紋靠近基片4的兩邊，該電阻圖形中的條紋寬度保持不變，而與流動(dòng)方向垂直的相鄰兩根條紋間的間隔越來(lái)越窄。而在圖2d中，隨著條紋靠近基片4的兩邊，與流動(dòng)方向垂直的相鄰兩根條紋間的間隔保持不變，而條紋的寬度越來(lái)越窄。因此，在所有上述圖形中，越是靠近基片4的兩邊的部位，單位圖形面積的電阻值越大。
如上所述，在氣流方向上把至少兩個(gè)其電阻值隨溫度而變的薄膜受熱電阻并列的設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管中的幾乎是平面的基片上且該對(duì)薄膜電阻的圖形構(gòu)作成越靠近該對(duì)電阻的中心線，單位圖形面積的電阻值越小，由于正向氣流速率可由布置在該氣流風(fēng)頭的受熱電阻迅速測(cè)量，而反向氣流速率可由布置在該氣流風(fēng)尾的受熱電阻迅速測(cè)量，因此可提供一種在正、反氣流方向上都能以高精度迅速測(cè)量進(jìn)氣流速的質(zhì)量氣流傳感器。
薄膜非受熱電阻3a和3b的圖形還可如圖3b所示。在圖3b中，非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b由兩個(gè)薄膜電阻構(gòu)成且構(gòu)作成該對(duì)薄膜圖形套疊在一起并具有相同形狀，從而單位圖形面積的電阻值越靠近該基片4的頂端越大。
由于如圖2b、2c和2d以及圖3b所示把薄膜電阻圖形構(gòu)作成在基片4的受氣流沖擊的各邊處電阻的電阻值較大，因此，可以高精度迅速測(cè)量氣流速率，然后可獲得幾乎真正代表氣流速率的信號(hào)。
為了提高響應(yīng)速度，基片4由厚度為0.05mm-0.15mm的非常薄的礬土之類陶瓷薄片制成。受熱電阻1和2以及非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b用濺射真空、蒸發(fā)之類薄膜工藝把白金噴涂到基片4上而一起形成厚0.1μ-2μ的薄膜構(gòu)成。薄膜形成后，再把薄膜處理成圖2a-3b所示圖形?！耙黄鹦纬伞钡囊馑际鞘褂猛瑯硬牧喜⒃谕瑯蛹庸l件下使用同樣的工藝。也即，在圖1所示實(shí)施例子中，受熱電阻1和2以及非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b用同樣材料，在同樣加工條件下用同樣工藝制成同樣厚度。通過(guò)采用上述工藝，由于受熱電阻1和2以及非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b的電阻值的溫度系數(shù)都相等，從而可減小各電阻間的熱特性的差別，從而提高測(cè)量精度。
而且，為減少電阻量用來(lái)連接受熱電阻1和2以及非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b的引線30和電極接頭6a、6b、6c、6d、6e和6f用此構(gòu)成電阻1、2、3a和3b的白金薄膜厚的白金、銀合金薄膜構(gòu)成，該白金、銀合金薄膜可用印刷等工藝制成在該白金薄膜上。同時(shí)，電阻1、2、3a和3b上還有一層由礬土、二氧化硅、玻璃等制成的保護(hù)膜(圖中未出示)。此外，槽10可用激光加工法等工藝制成。
圖4示出把圖1所示質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器裝到一發(fā)動(dòng)機(jī)中的一實(shí)施例子的剖面圖。例如，該圖為把該質(zhì)量氣流傳感器裝在一內(nèi)燃機(jī)的一進(jìn)氣管中的一實(shí)施例子的剖面圖。如圖4所示，該質(zhì)量氣流傳感器包括電阻1、2、3a和3b、支撐件5和外部電路9，電阻1、2、3a和3b裝在進(jìn)氣管8中的一副管27上。外部電路9與由支撐件5支撐的基片4上的電阻1、2、3a和3b連接。
圖5為包括外部電路9和電阻1、2、3a和3b的電路圖。下面結(jié)合圖5說(shuō)明本發(fā)明該實(shí)施例子的工作情況。每一受熱電阻驅(qū)動(dòng)電路11和12為一與一電源17連接的獨(dú)立電路并輸出與氣流速率對(duì)應(yīng)的一信號(hào)。在該受熱電阻驅(qū)動(dòng)電路11中，受熱電阻1、非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a、電阻18和19構(gòu)成一韋斯頓橋式電路，受熱電阻1的電流由一差分放大器20和一晶體管21調(diào)節(jié)，從而使中點(diǎn)處的電位差為0。通過(guò)使用上述結(jié)構(gòu)的受熱電阻驅(qū)動(dòng)電路11，可使受熱電阻1的電阻值保持不變，也即使該受熱電阻1的溫度保持不變，而與空氣流速無(wú)關(guān)。
然后，從受熱電阻1輸出的與空氣流速對(duì)應(yīng)的信號(hào)指示出圖5中中點(diǎn)A處的電位。同時(shí)，受熱電阻驅(qū)動(dòng)電路12的組成與電路11相同，從加熱電阻2輸出的與空氣流速對(duì)應(yīng)的信號(hào)指示出該圖中中點(diǎn)13處的電位。受熱電阻1和2在汽車之類車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管中如圖2a-2d所示布置成比方說(shuō)受熱電阻1位于氣流方向的風(fēng)頭，而受熱電阻2鄰接受熱電阻1而位于氣流方向的風(fēng)尾。受熱電阻1和2由受熱電阻驅(qū)動(dòng)電路11和12加熱成空氣濕度環(huán)境溫度與每一受熱電阻驅(qū)動(dòng)電路之間的溫度差保持不變而與空氣流無(wú)關(guān)，這與普通恒溫空氣質(zhì)量流傳感器差不多。
起先，當(dāng)空氣從進(jìn)氣管的風(fēng)頭的風(fēng)尾以正向流動(dòng)時(shí)，由于受熱電阻1比受熱電阻2更冷卻，因此加熱電阻驅(qū)動(dòng)電路11在加熱電阻1中產(chǎn)生的熱量大于在加熱電阻2中產(chǎn)生的熱量。另一方面，當(dāng)空氣從進(jìn)氣管的風(fēng)尾到風(fēng)頭以反向流動(dòng)時(shí)，由于受熱電阻2比受熱電阻1更冷卻，因此受熱電阻驅(qū)動(dòng)電路12在加熱電阻2中產(chǎn)生的熱量大于在受熱電阻1中產(chǎn)生的熱量。
因此，可根據(jù)饋入加熱電阻1和2的電流之差檢測(cè)氣流方向，平衡電路13和14提高了受熱電阻1和2輸出與氣流速率對(duì)應(yīng)的信號(hào)的頻率響應(yīng)特性。而且，一電壓比較器15取得根據(jù)平衡電路13和14輸出信號(hào)之間的差檢測(cè)到的氣流方向，而且用一形狀電路16選擇平衡電路13和14的兩輸出信號(hào)中的一輸出信號(hào)即可獲得其由反向氣流效應(yīng)造成的誤差很小的流動(dòng)速率信號(hào)。
下面參照附圖6a-6g說(shuō)明該質(zhì)量氣流傳感器的工作情況。受熱電阻輸出的信號(hào)表示成把該電信號(hào)轉(zhuǎn)換成質(zhì)量氣流速率。一般來(lái)說(shuō)，氣缸數(shù)不大于4的發(fā)動(dòng)機(jī)在低速、重載運(yùn)行時(shí)氣流速率的脈動(dòng)振幅大，氣流速率的變動(dòng)的波形幾乎為圖6a所示正弦波，包括負(fù)氣流速率的反向氣流。例如，若發(fā)動(dòng)機(jī)的軸的轉(zhuǎn)數(shù)為1000rpm，則氣流的脈動(dòng)頻率約為33Hz。氣流速率的波形決定于燃燒室、進(jìn)氣管、排氣管和空氣清潔器的形狀。當(dāng)用一具有快速反應(yīng)特性的理想受熱電阻傳感器測(cè)量包括反向氣流的脈動(dòng)氣流時(shí)，如圖6b所示，該理想傳感器輸出一與檢測(cè)到的氣流流速的絕對(duì)值對(duì)應(yīng)的正向信號(hào)而與該氣流的正向還是反向無(wú)關(guān)。
但是，由于實(shí)際的受熱電阻傳感器的輸出信號(hào)如圖6c所示有一響應(yīng)延遲，因此該信號(hào)在正向和反向氣流之間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)處不為0。而且，布置在進(jìn)氣氣流風(fēng)頭的受熱電阻1的輸出信號(hào)A在正向氣流時(shí)大而在反向氣流時(shí)小。相反，布置在進(jìn)氣氣流風(fēng)尾的受熱電阻2的輸出信號(hào)13在正向氣流時(shí)小而在反向氣流時(shí)大。如圖6d所示，取出上述兩信號(hào)的電壓比較器15交替輸出一與正向氣流對(duì)應(yīng)的高電平信號(hào)(Hi)和一與反向氣流對(duì)應(yīng)的低電平信號(hào)(Low)。用開關(guān)電路16根據(jù)電壓比較器15輸出的流向信號(hào)倒轉(zhuǎn)受熱電阻2的輸出信號(hào)的符號(hào)即可矯正受熱電阻輸出信號(hào)的反向信號(hào)，從而可合成圖6e所示包括一反向氣流分量的空氣流量波形。
但是，由于氣流速率的上述合成波形與實(shí)際氣流速率之間有一相位差，因此在該合成波形中在氣流速率的0電平處產(chǎn)生流動(dòng)速率的跳躍點(diǎn)，合成波形的平均電平與實(shí)際氣流速率的平均電平之間有一誤差。因此，把平衡電路13和14加到受熱電阻1和2的輸出信號(hào)上即可恢復(fù)受熱電阻1和2輸出信號(hào)的時(shí)間延遲，從而獲得圖6f所示信號(hào)。兩受熱電阻的時(shí)間延遲由平衡電路13和14恢復(fù)了的輸出信號(hào)A1和B1接受反向電流矯正后合成幾乎與真正氣流速率同的氣流速率信號(hào)。而且，使用經(jīng)矯正的氣流速率合成信號(hào)獲得的流動(dòng)速率平均電平的誤差可大大減小。
因此，在本發(fā)明中，該傳感器構(gòu)造成只有基片4的一端受到支撐，而共有的電極接頭6a和6c用作圖5所示韋斯頓橋式電路的連接點(diǎn)。如圖1所示，受熱電阻2和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3b共同連接到共有電極接頭6a上，而受熱電阻1和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a共同連接到共有電極接頭6d上。
從而，由于有兩個(gè)共有電極接頭，也即一個(gè)為共同連接受熱電阻2和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3b的電極接頭6a，另一個(gè)為共同連接受熱電阻1和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a的電極接頭6d，因此現(xiàn)有傳感器中的8個(gè)電極接頭可減少為本發(fā)明傳感器中的6個(gè)電極接頭。由于有共有接頭并且采用基片在一端受支撐的結(jié)構(gòu)，因此可簡(jiǎn)化外部電路9與質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器之間的連接。由于可減小電極接頭在整個(gè)基片4上所占的面積，因此可增加一晶片上的測(cè)量器芯片中的薄膜部件數(shù)，從而降低該傳感器的生產(chǎn)成本。
盡管上述實(shí)施例中使用了平衡電路，但若使用響應(yīng)性足夠迅速的電阻元件，則未必非使用平衡電路不可。此外，盡管該實(shí)施例中把非受熱環(huán)境溫度傳感電阻3a和3b布置在受熱電阻1和2的風(fēng)頭，但由于非受熱電阻3a和3b和受熱電阻1和2左右錯(cuò)開地布置在與氣流方向垂直的方向上，因此也可把非受熱電阻3a和3b布置在受熱電阻1和2的風(fēng)尾。
在本發(fā)明中，由于從受熱電阻流到非受熱電阻的熱流得到有效隔絕，而外部電路與質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器之間的電路連接因有共同連接各對(duì)受熱電阻和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻的共有電極接頭而獲得簡(jiǎn)化，因此提供了一種高測(cè)量精度、低生產(chǎn)成本的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器。
權(quán)利要求
1.一種在一基片上形成的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，包括至少一對(duì)并列在氣流方向上并在所述基片上形成一薄膜受熱電阻形成部分的薄膜受熱電阻；至少一對(duì)在所述基片上形成一薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分的薄膜非受熱環(huán)境溫度傳感電阻；以及若干形成在支撐所述基片的一支撐部分上的薄膜電極接頭，該支撐部與所述薄膜受熱電阻形成部分和所述薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分隔離，這些電極接頭用來(lái)從所述受熱電阻和所述非受熱環(huán)境溫度傳感電阻取出電信號(hào)，其中，所述薄膜受熱電阻形成部分和所述薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分前后錯(cuò)開地布置在氣流方向上且左右錯(cuò)開地布置在與氣流方向垂直的方向上，從而所述該對(duì)受熱電阻和所述該對(duì)非受熱電阻在與氣流方向垂直的方向上不相重合；并且所述支撐部分設(shè)置在所述基片的一端，而所述若干薄膜電極接頭即形成在該端上。
2.按權(quán)利要求1所述的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，其特征在于，在氣流方向上前后錯(cuò)開布置且在與氣流方向垂直的方向上左右錯(cuò)開布置的所述薄膜受熱電阻形成部分與所述薄膜非受熱環(huán)境溫度傳感電阻形成部分之間有一個(gè)槽。
3.按權(quán)利要求2所述的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，其特征在于，所述槽伸展到所述支撐部分。
4.按權(quán)利要求1所述的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，其特征在于，在所述若干電極接頭中有共同連接到一對(duì)所述受熱電阻和所述非受熱環(huán)境溫度傳感電阻上的共有電極接頭以及共同連接到另一對(duì)所述受熱電阻和所述非受熱環(huán)境溫度傳感電阻上的另一共有電極接頭。
5.按權(quán)利要求1所述的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，其特征在于，所述受熱電阻和所述非受熱環(huán)境溫度傳感電阻用相同材料在相同加工條件下用相同工藝制成。
6.按權(quán)利要求1所述的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，其特征在于，所述受熱電阻的薄膜圖形構(gòu)作成在該圖形的越靠近所述兩個(gè)受熱電阻之間的中心線的部位，其單位圖形面積的電阻值越小。
7.按權(quán)利要求1所述的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，其特征在于，所述非受熱環(huán)境溫度傳感電阻由在所述薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分上的一對(duì)互相套疊的薄膜圖形構(gòu)成，且這兩圖形在同一部位處具有幾乎相同的局部形狀。
8.按權(quán)利要求7所述的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，其特征在于，所述該對(duì)薄膜圖形上的部位越遠(yuǎn)離所述支撐件，則該部位的單位面積的電阻值越小。
9.一種按權(quán)利要求1-8之一裝有所述測(cè)量器的質(zhì)量氣流傳感器。
全文摘要
一種形成在一基片上，用來(lái)測(cè)量一目標(biāo)流體的流動(dòng)速率的質(zhì)量氣流傳感器的測(cè)量器，包括一對(duì)并列在該目標(biāo)流體的流動(dòng)方向上且形成在該基片上的一薄膜受熱電阻形成部分的薄膜受熱電阻、一對(duì)形成在該基片上的一薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分的薄膜非受熱環(huán)境溫度傳感電阻以及若干形成在支撐該基片的一支撐部上的薄膜電極接頭，該支撐部與該受熱電阻薄膜形成部分和薄膜環(huán)境溫度傳感電阻形成部分隔離，這些電極接頭用來(lái)從該受熱電阻和非受熱環(huán)境溫度傳感電阻取出電信號(hào)。
文檔編號(hào)G01F1/68GK1155653SQ9610028
公開日1997年7月30日 申請(qǐng)日期1996年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月17日
發(fā)明者山田雅通, 河山薰, 渡邊泉, 磯野忠, 中右利彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所, (株)日立汽車工程