梯形夹层双层热膜传感器

灵敏度提升逾1倍

相比单层热膜，该传感器通过双层有源隔热降低基底热耗散与轴向扩散，在同等壁面剪切应力范围内输出灵敏度提升逾一倍。

Wang, Daoyuan · 邓进军 · Yan, Yuchao · 马炳和 · 罗剑 · 苑伟政

Sensors and Actuators, A: Physical 2026

参数信息

输出电压灵敏度提升

100 %

相对净加热功率灵敏度比值（对比单层）

11

相对净加热功率灵敏度比值（对比已报道双层）

6

有效传感长度与物理尺寸比值

2

技术优势

灵敏度翻倍

双层有源隔热结构大幅减少了基底热耗散，使输出电压灵敏度在相同剪切应力范围内提升超过100%。

轴向扩散抑制

梯形夹层设计有效缩短了有效传感长度，不超过物理尺寸的两倍，从而提高了空间分辨率。

打破传统折衷

轴向扩散的显著降低使得传统热膜传感器中“空间分辨率与边缘效应”的固有矛盾得以缓解。

应用场景

• MEMS剪切应力传感器：以更高灵敏度和空间分辨率实现壁面剪应力的精确测量。
• 流场诊断：用于流场中壁面剪应力的高分辨诊断，揭示近壁流动特性。
• 空气动力学测量：在空气动力学实验中提供高精度壁面剪应力数据，辅助气动设计。
• 边界层监测：实时监测边界层内壁面剪应力变化，助力边界层转捩与分离研究。
• 翼面剪应力测量：直接测量机翼表面剪应力分布，为翼型优化和减阻提供依据。