MEMS热式流量计

定义与用途

MEMS热式流量计是一种基于热传递原理、采用微机电系统（MEMS）工艺制造的流量测量器件。它通过检测流体流经加热元件时带走热量的速率来推算流速或流量，属于热式（量热式）流量计的一类。

工作原理

热式流量计的核心是置于流道中的加热元件（通常为热电阻，如铂电阻或热敏电阻）和测温元件。加热元件被通以电流而升温，流体流动时通过对流带走热量，使加热元件的温度或维持其恒温所需的功率发生变化。流速越大，单位时间带走的热量越多，加热元件的温升越小（恒功率方式），或维持其温度恒定所需的加热功率越大（恒温方式）。因此，通过测量加热元件电阻变化（反映温度）或加热功率，即可建立与流速的对应关系。

结构特点

MEMS热式流量计采用微加工技术，将加热元件和测温元件集成在微小基片上，整体尺寸可做到很小。其流道内没有叶轮、齿轮等可动机械部件，流体仅从敏感元件表面流过。

与涡轮流量计的结构区别

涡轮流量计依靠流体冲击叶轮旋转，叶轮转速与流速成正比，再由磁电转换器将转速转换为电脉冲信号，经二次仪表显示流量。其结构包含叶轮、磁电转换器等运动部件。而MEMS热式流量计无运动件，不存在叶轮磨损、卡滞等问题，体积可远小于涡轮流量计。

符号与单位

流量通常用符号 $q$ 表示，单位可为 ${\mathrm{m}}^3\mathrm{/}\mathrm{s}$ 或 $\mathrm{L}\mathrm{/}\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}$；流速用 $v$ 表示，单位为 $\mathrm{m}\mathrm{/}\mathrm{s}$。加热功率用 $P$ 表示，单位为 $\mathrm{W}$；温度用 $T$ 表示，单位为 ${}^{\circ }\mathrm{C}$ 或 $\mathrm{K}$。

适用范围

热式流量计适用于气体或液体流速测量，尤其适合微小流量、低流速场合。其测量精度受流体温度、成分、压力等影响，需根据实际介质进行标定。