光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)热式流量传感技术具有测量阈值低、灵敏度高等优点，是近年来流量测量领域的研究热点。概述了FBG热式流量传感原理，总结了当前该技术研究的重点和难点问题(主要分为传感器加热、结构设计、温度补偿和封装增敏四个方面)，旨在发现问题、展望未来。从近年来的典型研究成果入手，分析了电加热、光加热两种传感器加热方式和热线式传感结构。温度补偿和封装增敏部分则作为专题来研究,其中温度补偿旨在解决传感器加热换热与环境温度交叉敏感问题。最后归纳分析了该技术在大流量时的低灵敏度特性，并讨论了提升传感器灵敏度未来可能的研究方向和相关方法。

利用飞秒激光双光子直写技术, 在微流控芯片内部集成了一款三维(3D)弹簧状流量传感器。加工的弹簧状流量传感器可以循环拉伸多次, 且变形可逆。另外, 不同的激光曝光能量能够加工不同厚度的弹簧状流量传感器, 从而可以检测出不同范围的流速, 最小可检测10-12量级的流速。该流量传感器可以用于多种微流控器件中, 尤其适用于需要将流速检测与微流控器件结合的场合以及超低流速的检测应用中。

分析了热温差型微流量传感器的热敏电阻自热对测量的影响和惠斯通电桥作为前端信号采集电路的不足, 提出了相应的解决方法。利用ANSYS软件对热敏电阻自热的各种情况进行了仿真, 发现当上下游热敏电阻的功率越接近且值越小时, 传感器的输出信号越稳定。从仿真的结论和惠斯通电桥的不足出发, 提出了以恒流电路作为信号检测前端电路的方法, 不但可以基本消除传感器热敏电阻自热所造成的测量误差, 而且改善了由于电源不稳定给传感器测量造成的影响。分析表明, 当流速为1m/s、流道高度为150μm时, 传感器的测量误差降低了1%左右。

为提高微流体系统中的流量检测灵敏度,增大动态检测范围,实现温度补偿,提出了一种基于Lamb波的压差式微流量传感系统。该传感系统主要由两个Lamb波压力传感器和微通道组成,它利用Lamb波薄膜内应力的敏感特性,以频率计量的方式间接测量微通道两端的压力差;并采用双Lamb波压力传感器构成差动式测量结构进行温度补偿。对长20 mm,宽1 mm,高50 μm的微通道进行了流量测试实验,结果表明:在流量测试范围内,微通道两端的频率差与流量基本呈线性变化,其线性相关系数为0.999 9;在微流量传感器未进行优化的前提下,最小检测量为0.627 μL/s。

The target type flowmeter based on fiber Bragg gratings (FBGs) is experimentally studied. The relationship between the central wavelength shift of FBG and the flux is derived and the analytic expression is also given. Simulation and preliminary experiments have been carried out, and experimental validation of the water further proves the feasibility of the sensor. The experimental results verify the proposed sensor which can measure flux range from 200 to 1200 cm3/s. And on this basis, the improvement program is raised.

介绍一种新颖的全光型硅微机械流量传感器。给出该传感器结构及工作原理的理论分析,并阐述传感器样品的测试及结果。流量传感器具有带脊型波导的悬臂梁结构。悬臂梁用作器件的敏感区,而检测光束可以在脊型波导中传输。