【儀表網 研發快訊】近日，山東那大學信息科學與工程學院陶繼方教授團隊提出基于 “理論推導 -實驗修正”的氣體系數測定方法，為MEMS流量傳感器在半導體等多氣體場景的規模化應用提供關鍵支撐。相關成果以“Hybrid Modeling and Experimental Validation for Gas Factor Determination in a MEMS Thermal Flow Meter”為題，發表于工業電子領域頂級期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics(中科院一區TOP)。論文第一作者為山東大學2022級博士生田偉，通訊作者為陶繼方教授，通訊單位為山東大學，這是山東大學信息科學與工程學院首次在該期刊上發文。青島芯笙微納電子科技有限公司為本工作提供了關鍵實驗驗證設備與場地支持。
MEMS熱式流量傳感器依托其獨特的“微型化結構 + 極低熱容”特性，具備靈敏度高、響應速度快和制造成本低等優勢，已在生物醫療、環境監測等領域實現顯著經濟價值。但在電子特氣密集使用的半導體制造等場景，其規模化部署受限于跨氣體測量精度不足——行業“單一氣體標定 + 氣體系數切換”的生產和應用模式下，MEMS流量傳感器氣體系數相關研究匱乏，使其無法適配多元特氣的精準測控需求。
針對該現狀，團隊開發了一款多孔硅隔熱支撐結構的高可靠MEMS熱式流量傳感器，并創新提出氣體系數的“理論-實驗”兩步計算方法：通過構建解析傳感器的二維傳熱模型，推導出輸出信號與氣體熱物性參數的關聯式，輔以實驗數據進行式中特征指數修正，形成通用氣體系數計算式。該式僅需調用氣體熱物性參數即可快速求解，驗證顯示不同情況下特氣轉換誤差可控制在0.5~6.4%FS以內。相較于傳統實驗法，該方法無需依賴大量實氣測試，能夠顯著提升生產效率與安全性，兼具重要工程應用價值與學術參考意義。
陶繼方教授，國家級人才，曾獲泰山青年學者，齊魯青年學者，長期深耕工業級MEMS智能傳感器、集成硅光傳感器等研究領域，發表高水平SCI論文80余篇，申請發明專利40余項。相關研究工作獲得科技部、工信部、GF等國家級項目支持。
合作單位青島芯笙微納電子科技有限公司，依托山東大學科研底蘊孵化創立，在MEMS流量傳感器領域最早實現“芯片設計-組件開發-儀表集成”全產業鏈自主可控的高科技企業，并在國內首次將MEMS流量芯片技術應用于半導體制造，其創新成果可為國產半導體裝備自主可控提供關鍵技術保障。
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