利用MEMS提高医疗设备流量测量精度

流量传感器是众多医疗设备的关键器件，它被用来监视气体输出量以确保流量精确。目前可用的流量传感技术主要包括压差传感、正排量传感及叶轮传感。与那些不包含集成的信号放大与温度补偿电路的测量元件，微机电系统(MEMS)大流量传感器更容易集成(图1)。虽然MEMS大流量传感器具备许多优点，但由于其测量的流量比较大，所以价格一直偏高。


　　
降低成本、减少空间、减轻重量的一个方法是在旁路通道设置低流量传感器来测量主通道上较大的流量。MEMS流量传感器旁路通道设置类似于差压传感器(间接测量气体流量，见图2).。与压差传感器相比，MEMS传感器在很低流量情况下依然可以提供更高的分辨率。图3描述了普通大流量传感器与压差传感器之间的区别。在流量接近于零的情况下，压差曲线变缓，难于判别该位置的流量究竟为零还是为负。





最简单的旁路通道设置包括插入到主通道的两个端口，主通道和端口之间有限流管。该限流管使液体流向阻力最小的通道，进入分流管并通过流量传感器。因此，传感器两端的压差数值将大于或等于两个分流端口的压差(图4)。在设计分流装置时，需要考虑流速、主通道到传感器的距离、主通道与旁路通道的内径、限流管的限制流量与形状(图5)等问题。限流装置不仅可以在通道内产生压差，而且可以使通道内形成层流。



图4：主通道上的限流装置使液体流向阻力最小旁路通道并通过MEMS流量传感器。