流量計(jì)（流量傳感器）在工業(yè)過(guò)程控制，汽車電子、航空航天、生物醫(yī)療、集成電路和科學(xué)研究等方面均發(fā)揮著極其重要的作用。

由于測(cè)量原理、適應(yīng)性和特性的不同，流量計(jì)的種類較多，目前應(yīng)用較廣泛的有：電磁流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)以及熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)。

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)基于對(duì)流傳熱原理,對(duì)目標(biāo)介質(zhì)的質(zhì)量流量進(jìn)行精確測(cè)量，相比其他類型的流量計(jì)具有靈敏度高、體積小及寬量程比等特點(diǎn)。

隨著精細(xì)化工、高端半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，要求流量計(jì)可以在更寬的測(cè)量范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，即要求流量計(jì)具有更寬的量程比，熱式流量檢測(cè)成為最有可能的解決方案之一。

早在上世紀(jì)末，熱式氣體流量計(jì)研究的諸多企業(yè)就對(duì)量程比這一關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。

如美國(guó)Kurz公司團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化傳感器特性，將其流量計(jì)量程比提升至1000：1，相對(duì)誤差為1%。

為了進(jìn)一步擴(kuò)大氣體流量傳感器檢測(cè)的范圍，同時(shí)保持較高的測(cè)量精度，眾多的研究者提出各種優(yōu)化流量計(jì)量程比的方案。

其中，基于MEMS流量傳感器芯片的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)方案得益于芯片本身的高信噪比、低功耗、低成本等優(yōu)勢(shì)，逐步成為目前的主流方向。

N.A. Djuzhev等學(xué)者提出了一個(gè)雙模式測(cè)量系統(tǒng)，熱量模式和風(fēng)速模式，開發(fā)寬量程氣體流量傳感器。

在低流速（流量速度變化從0.05m/s到1m/s），測(cè)定風(fēng)速風(fēng)向的在高流速（流量速度變化超過(guò)1m/s）來(lái)衡量流動(dòng)速度在大范圍從0.05m/s到5m/s，即100:1的量程比且相對(duì)誤差為2%。

Kang Woong等學(xué)者提出的熱電堆流量計(jì)中，對(duì)流量計(jì)的敏感區(qū)域的分布進(jìn)行了研究，用以擴(kuò)展測(cè)量量程。

加熱器與熱電堆之間的距離變化為D/H=0.3、0.5、1和2?？蓪?shí)現(xiàn)5到50L/min的流量測(cè)試，可實(shí)現(xiàn)10:1的量程比且相對(duì)誤差為2%。

Tianxi Zhang，等學(xué)者提出了一種利用FBG-EFPI作為溫度計(jì)的基于熱線效應(yīng)的流量計(jì)。該流量計(jì)可實(shí)現(xiàn)3000:1的量程比且分辨率為10L/h。

近些年來(lái)，隨著MEMS流量傳感器芯片技術(shù)的逐漸成熟，其響應(yīng)快（~1ms）、精度高（~0.01sccm,標(biāo)準(zhǔn)立方厘米分鐘）、可靠性高（純固態(tài)、無(wú)可動(dòng)部件）等優(yōu)勢(shì)異常突出，基于流量芯片的各種流量計(jì)也在計(jì)量、檢漏、控制、通風(fēng)等各場(chǎng)合獲得廣泛應(yīng)用。





審核編輯：劉清