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设计
传感器布局如图1a所示，其中Ag-Ni热电堆围绕中心电极对称布置
镍加热器。介质在传感器表面流动所引起的对流换热影响传感器的性能
加热器产生的温度场。一方面，靠近加热器的热接点温度
另一方面，水流下游的整体温度高于周边温度。
不同的温度导致上下游方向的两个热电压UD，UU。每个电压为
与内外温差成正比。
如图1b所示，有限元模拟显示，对于恒定的加热功率，热电堆的总和
作为输出信号的电压仅适用于约v<2 m/s的低流量范围，以补偿有效的
对流冷却在较高的流速下，加热功率必须通过电子调节器进行适当调节
控制器。选择热电堆电压之和作为工艺参数进行控制，
由下式得出：
（a） （二）
图1：（a）传感器布局示意图。银和镍金属薄膜沉积在载体箔上。金属膜形成两个热电堆
围绕中心镍加热器对称布置。铝箔的长度可以调整，以适应不同的风道几何形状。（b） 彩色编码
采用三维有限元法模拟了加热器功率为100mw，最大流速为100mw时的温度分布
vmax的正x方向=0.5 m/s。
832 H.Steiner等人。/媒体工程168（2016）830–833
你知道吗
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乌迪奥
U T T T T
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乌特
, (1)
该电压与中央加热器和中央加热器周围的平均温度差成比例
箔材外围的平均温度TTITO。
热电堆在75μm厚的柔性PET载体箔上丝网印刷（图2）。广告
银件采用热固性丝网印刷浆料，镍浆料采用电介质制备
制备了平均粒径≤20μm的Ag/Ni热电偶和热电堆
两步法。通常情况下，首先印刷银部件，并在50℃下短暂干燥。然后对镍结构进行分析
补充。选用Ag/Ni热电偶是由于其优越的热电性能和耐腐蚀性
两种金属的稳定性。测量平均线宽为300μm和500μm，高度为
分别用10μm和2μm对Ni和Ag路径进行定量。实验测定了Seebeck系数
在先前的工作[8]中确定了室温下的S=11.5μV/K。
三。测量和结果
图3a描述了测量和评估方法的示意性概念。亚克力玻璃管
总长度为82 cm，直径为5 cm的流道被用作丝网印刷的特征
传感器。风机安装在管道的一端，以建立一个稳定和明确的气流。A
PC控制的电源调节风扇的电压，从而设置通道中的流速。这个
选择的风机类型可使平均流速在0.5至3.5 m/s范围内
传感器位于管道中间，通过加热器UH的电压用数字传感器测量
万用表由PC机控制，每个流速值和流量值记录100个测量点
所得平均值用于绘制传感器的输出特性。
采用常规PI控制器建立恒温差运行模式
ΔT。热电堆电压UU+UD之和，与ΔT成正比，首先经过低通滤波、放大
然后与参考值Uref~ΔTref进行比较。控制器调整加热器电压，从而
加热功率，直到达到所需的温差。电压与流量成正比
如图3b所示，速度和表现出严格增加的行为，这与有限元法非常一致
模拟。
图2：丝网印刷传感器的照片。镶嵌物描绘了围绕中心的热连接区域的显微照片
加热器元件。大的接触垫位于传感器的每一端，以便在测试过程中建立足够的电气连接
流道内的特性。
H.Steiner等人。/媒体工程168（2016）830–833
4结论
介绍了一种基于丝网印刷热电堆的风管流量传感器。安
Ag/Ni热电偶被印刷在PET载体箔上，其中两个热电偶围绕一个金属片对称排列
中央镍加热器。传感器的长度可以调整为跨距 |
