管内三维流速传感器及其制造方法

摘要

本公开涉及一种管内三维流速传感器及其制造方法。该管内三维流速传感器包括：管状基底和有至少一个分支的传感器主体；各分支包括依次堆叠的支撑层、应变栅层和封装层，应变栅层包括应变栅和所连接的输入电极、输出电极；各分支包括连接部和所连接的第一、第二固定部，第一、第二固定部分别固定于管状基底的内壁的，且各连接部凸起；应变栅至少部分位于连接部，输入、输出电极位于第一固定部，输入、输出电极连接到检测模块；管状基底的外壁与目标管道内壁固定连接，以使得检测模块基于对应变栅的阻值检测结果确定出目标管道内液体的流速。制造简单、快速，且管内三维流速传感器简单通用、成型良好，集成度、精度与灵敏度高，适用范围广。

权利要求

1.一种管内三维流速传感器，其特征在于，所述传感器包括：管状基底和传感器主体，所述传感器主体包括至少一个分支；

每个所述分支包括支撑层、位于所述支撑层上的应变栅层和位于所述支撑层上方封装所述应变栅层的封装层，所述应变栅层包括输入电极、输出电极和连接在所述输入电极和所述输出电极之间的应变栅；

每个所述分支包括第一固定部、第二固定部和连接在所述第一固定部和所述第二固定部之间的连接部，所述第一固定部和所述第二固定部分别固定于所述管状基底的内壁，且每个所述分支的所述第一固定部和所述第二固定部之间的距离小于所述连接部的长度，以使每个所述分支的所述连接部向远离所述内壁的方向凸起；

所述应变栅至少部分位于所述连接部，所述输入电极和所述输出电极位于所述第一固定部，所述输入电极和所述输出电极用于连接到检测模块；

所述管状基底的外表面与目标管道内壁固定连接，以使得所述检测模块在所述目标管道内流入液体时，基于对所述应变栅的阻值检测结果确定出所述液体的流速。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器包括多个分支，各所述分支依次排列，所述传感器主体呈环状固定在所述管状基底内壁；

相邻的各所述分支的所述第一固定部之间固定连接，所述应变栅层还包括至少一根导线，每根导线位于所述第一固定部且用于将多个应变栅串联，所述输出电极和所述输入电极分别连接到串联的多个应变栅中最外侧的两个。

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，每个所述分支还包括加厚层，所述加厚层覆盖在所述连接部中靠近所述第二固定部的所述封装层的表面，所述连接部覆盖有所述加厚层的第一部分的宽度大于所述连接部除所述第一部分之外的第二部分的宽度。

4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，每个所述应变栅的形状和/或所述导线的形状为可延展形状，所述可延展形状包括以下至少一种：蛇形、S型、之字形。

5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述管状基底的管壁设置有平行于所述管状基底的轴向的缝隙。

6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器主体中所述支撑层、所述封装层和所述应变栅层分别为一体结构。

7.一种管内三维流速传感器的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

根据目标管道的结构参数，制造管内三维流速传感器的管状基底和传感器主体的二维前驱体，所述管内三维流速传感器是权利要求1‑6任意一项所述的管内三维流速传感器；

沿所述管状基底的轴向对所述管状基底进行剪裁，得到剪裁后管状基底，所述剪裁后管状基底的管壁带有平行于所述管状基底的轴向的缝隙；

对所述剪裁后管状基底施加预应力，得到展平后管状基底；

将所述二维前驱体转印并固定在所述展平后管状基底的对应于所述管状基底的内壁的一面；

释放对所述展平后管状基底施加的预应力，使所述展平后管状基底恢复成所述剪裁后管状基底以及使所述二维前驱体在预应力释放过程中变形为具有目标空间构型的传感器主体，得到包括所述剪裁后管状基底和所述传感器主体的管内三维流速传感器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述管内三维流速传感器中所述剪裁后管状基底的缝隙两侧的侧壁固定连接在一起。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据目标管道的结构参数，制造管内三维流速传感器的管状基底和传感器主体的二维前驱体，包括：根据所述目标管道的结构参数，确定出管状基底的目标基底结构参数和传感器主体的目标主体结构参数；

根据所述目标主体结构参数，确定出对应于所述传感器主体的模拟平面结构体的第一参数；

基于所述第一参数和所述目标基底结构参数对所述模拟平面结构体进行屈曲组装模拟，得到所述模拟平面结构体组装于所述管状基底之后对应的模拟主体空间结构体的模拟主体结构参数；

其中，若所述模拟主体结构参数与所述目标主体结构参数之间的相对误差大于误差阈值，则根据所述相对误差调整所述第一参数，并基于调整后的第一参数继续进行组装模拟；

若所述模拟主体结构参数与所述目标主体结构参数之间的相对误差小于或等于误差阈值，则根据当前模拟平面结构体的第一参数制造出所述二维前驱体。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于所述第一参数和所述目标基底结构参数对所述模拟平面结构体进行屈曲组装模拟，得到所述模拟平面结构体组装于所述管状基底之后对应的模拟主体空间结构体的模拟主体结构参数，包括：基于所述第一参数和所述目标基底结构参数，采用有限元仿真的方式对所述模拟平面结构体进行屈曲组装仿真模拟，得到所述模拟平面结构体组装于所述管状基底之后对应的模拟主体空间结构体的模拟主体结构参数。

说明书

管内三维流速传感器及其制造方法

技术领域

[0001] 本公开涉及先进制造技术领域，尤其涉及一种管内三维流速传感器及其制造方法。

背景技术

[0002] 复杂的三维微纳结构及其组装器件在材料科学、机械设计与微纳电子等诸多领域备受关注，已成为国内外研究的热点。相关技术中，流速传感器包括机械式流速传感器、电磁式流速传感器、声学式流速传感器等。其流速测量原理是将流速大小的变化转为场信号进行传感。但是相关技术中的流速传感器存在以下问题：结构设计与加工工艺较为复杂，对低流速测量灵敏度较低。对复杂曲面的检测环境适应性较低，对管内测试区域局部流场存在干扰。如何提供一种简单通用、器件成型良好、集成度与灵敏度高、适用范围广泛的流速传感器，是亟待解决的技术问题。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本公开提出了一种管内三维流速传感器及其制造方法。

[0004] 根据本公开的一方面，提供了一种管内三维流速传感器，所述传感器包括：管状基底和传感器主体，所述传感器主体包括至少一个分支；

[0005] 每个所述分支包括支撑层、位于所述支撑层上的应变栅层和位于所述支撑层上方封装所述应变栅层的封装层，所述应变栅层包括输入电极、输出电极和连接在所述输入电极和所述输出电极之间的应变栅；

[0006] 每个所述分支包括第一固定部、第二固定部和连接在所述第一固定部和所述第二固定部之间的连接部，所述第一固定部和所述第二固定部分别固定于所述管状基底的内壁，且每个所述分支的所述第一固定部和所述第二固定部之间的距离小于所述连接部的长度，以使每个所述分支的所述连接部向远离所述内壁的方向凸起；

[0007] 所述应变栅至少部分位于所述连接部，所述输入电极和所述输出电极位于所述第一固定部，所述输入电极和所述输出电极用于连接到检测模块；

[0008] 所述管状基底的外表面与目标管道内壁固定连接，以使得所述检测模块在所述目标管道内流入液体时，基于对所述应变栅的阻值检测结果确定出所述液体的流速。

[0009] 在一种可能的实现方式中，所述传感器包括多个分支，各所述分支依次排列，所述传感器主体呈环状固定在所述管状基底内壁；

[0010] 相邻的各所述分支的所述第一固定部之间固定连接，所述应变栅层还包括至少一根导线，每根导线位于所述第一固定部且用于将多个应变栅串联，所述输出电极和所述输入电极分别连接到串联的多个应变栅中最外侧的两个。

[0011] 在一种可能的实现方式中，每个所述分支还包括加厚层，所述加厚层覆盖在所述连接部中靠近所述第二固定部的所述封装层的表面，所述连接部覆盖有所述加厚层的第一部分的宽度大于所述连接部除所述第一部分之外的第二部分的宽度。

[0012] 在一种可能的实现方式中，每个所述应变栅的形状和/或所述导线的形状为可延展形状，所述可延展形状包括以下至少一种：蛇形、S型、之字形。

[0013] 在一种可能的实现方式中，所述管状基底的管壁设置有平行于所述管状基底的轴向的缝隙。

[0014] 在一种可能的实现方式中，所述传感器主体中所述支撑层、所述封装层和所述应变栅层分别为一体结构。

[0015] 根据本公开的另一方面，提供了一种管内三维流速传感器的制造方法，所述方法包括：

[0016] 根据目标管道的结构参数，制造管内三维流速传感器的管状基底和传感器主体的二维前驱体，所述管内三维流速传感器包括上述管内三维流速传感器；

[0017] 沿所述管状基底的轴向对所述管状基底进行剪裁，得到剪裁后管状基底，所述剪裁后管状基底的管壁带有平行于所述管状基底的轴向的缝隙；

[0018] 对所述剪裁后管状基底施加预应力，得到展平后管状基底；

[0019] 将所述二维前驱体转印并固定在所述展平后管状基底的对应于所述管状基底的内壁的一面；

[0020] 释放对所述展平后管状基底施加的预应力，使所述展平后管状基底恢复成所述剪裁后管状基底以及使所述二维前驱体在预应力释放过程中变形为具有目标空间构型的传感器主体，得到包括所述剪裁后管状基底和所述传感器主体的管内三维流速传感器。

[0021] 在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

[0022] 将所述管内三维流速传感器中所述剪裁后管状基底的缝隙两侧的侧壁固定连接在一起。

[0023] 在一种可能的实现方式中，根据目标管道的结构参数，制造管内三维流速传感器的管状基底和传感器主体的二维前驱体，包括：

[0024] 根据所述目标管道的结构参数，确定出管状基底的目标基底结构参数和传感器主体的目标主体结构参数；

[0025] 根据所述目标主体结构参数，确定出对应于所述传感器主体的模拟平面结构体的第一参数；

[0026] 基于所述第一参数和所述目标基底结构参数对所述模拟平面结构体进行屈曲组装模拟，得到所述模拟平面结构体组装于所述管状基底之后对应的模拟主体空间结构体的模拟主体结构参数；

[0027] 其中，若所述模拟主体结构参数与所述目标主体结构参数之间的相对误差大于误差阈值，则根据所述相对误差调整所述第一参数，并基于调整后的第一参数继续进行组装模拟；或者

[0028] 若所述模拟主体结构参数与所述目标主体结构参数之间的相对误差小于或等于误差阈值，则根据当前模拟平面结构体的第一参数制造出所述二维前驱体。

[0029] 在一种可能的实现方式中，基于所述第一参数和所述目标基底结构参数对所述模拟平面结构体进行屈曲组装模拟，得到所述模拟平面结构体组装于所述管状基底之后对应的模拟主体空间结构体的模拟主体结构参数，包括：

[0030] 基于所述第一参数和所述目标基底结构参数，采用有限元仿真的方式对所述模拟平面结构体进行屈曲组装仿真模拟，得到所述模拟平面结构体组装于所述管状基底之后对应的模拟主体空间结构体的模拟主体结构参数。

[0031] 本公开实施例提供了一种管内三维流速传感器及其制造方法，能够简单、快速、定量设计管内三维流速传感器，且所制造的管内三维流速传感器简单通用、易于定量设计、器件成型良好，集成度、精度与灵敏度高，适用范围广泛。并且，管内三维流速传感器可与信号采集设备集成为测试系统，用于可穿戴柔性电子设备，易于产业化。

[0032] 根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

[0033] 包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

[0034] 图1A‑图1C分别示出根据本公开一实施例的具有一个分支的管内三维流速传感器的立体图、结构示意图和结构拆分示意图。

[0035] 图2A‑图2B分别示出根据本公开一实施例的另一具有一个分支的管内三维流速传感器的结构示意图和结构拆分示意图。

[0036] 图3A‑图3D分别示出根据本公开一实施例的另一具有三个分支的管内三维流速传感器的结构示意图、结构拆分示意图、立体图和俯视图。

[0037] 图4示出根据本公开一实施例的具有多个分支的管内三维流速传感器的局部示意图。

[0038] 图5示出根据本公开一实施例的一种管内三维流速传感器的制造方法的流程图。

[0039] 图6示出根据本公开一实施例的制造二维前驱体的流程图。

具体实施方式

[0040] 以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

[0041] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

[0042] 另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

[0043] 由于相关技术中的流速传感器存在结构设计与加工工艺较为复杂，对低流速测量灵敏度较低；对复杂曲面的检测环境适应性较低，对管内测试区域局部流场存在干扰等问题，本公开实施例提供了一种管内三维流速传感器及其制造方法，该方法能够简单、定量设计管内三维流速传感器，且所制造的管内三维流速传感器简单通用、易于定量设计、器件成型良好，集成度、精度与灵敏度高，适用范围广泛。并且，管内三维流速传感器可与信号采集设备集成为测试系统，用于可穿戴柔性电子设备，易于产业化。

[0044] 图1A‑图1C分别示出根据本公开一实施例的具有一个分支的管内三维流速传感器的立体图、结构示意图和结构拆分示意图。图2A‑图2B分别示出根据本公开一实施例的另一具有一个分支的管内三维流速传感器的结构示意图和结构拆分示意图。图3A‑图3D分别示出根据本公开一实施例的另一具有三个分支的管内三维流速传感器的结构示意图、结构拆分示意图、立体图和俯视图。如图1A‑图1C、图2A‑图2B、图3A‑图3D所示，该管内三维流速传感器(为简明本文也称传感器)包括：传感器主体1和管状基底2。传感器主体1包括至少一个分支。其中，图1A‑图1C、图2A‑图2B所示出的传感器具有一个分支，图3A‑图3D所示出的传感器具有三个分支。其中，图3D是从图3C所示的立体图中液体进入的方向进行俯视所得到的俯视图。

[0045] 每个所述分支可以包括支撑层L1、位于所述支撑层L1上的应变栅层L2和位于所述支撑层L1上方封装所述应变栅层L2的封装层L3，所述应变栅层L2包括输入电极31、输出电极32和连接在所述输入电极31和所述输出电极32之间的应变栅33。

[0046] 每个所述分支可以包括第一固定部11、第二固定部12和连接在所述第一固定部11和所述第二固定部12之间的连接部21，所述第一固定部11和所述第二固定部12分别固定于所述管状基底2的内壁(如图1A、图3C、图3D所示)，且每个所述分支的所述第一固定部11和所述第二固定部12之间的距离小于所述连接部21的长度，以使每个所述分支的所述连接部21向远离所述内壁的方向凸起(如图1A、图3C、图3D所示)。

[0047] 如图1B、图2A、图3A所示，所述应变栅33至少部分位于所述连接部21，所述输入电极31和所述输出电极32位于所述第一固定部11，所述输入电极31和所述输出电极32用于连接到检测模块(图中未示出)。将应变栅33至少部分设置于连接部21可以提高应变栅33与液体接触的面积，使得应变栅能与液体成分接触，提高流速检测的准确性和精度。

[0048] 如图3D所示，所述管状基底2的外表面与目标管道G内壁固定连接，以使得所述检测模块在所述目标管道G内流入液体时，基于对所述应变栅33的阻值检测结果确定出所述液体的流速。

[0049] 在本实施例中，管状基底2的外表面与目标管道G内壁可以采用粘贴、紧固件固定、嵌套等方式固定连接，本公开对此不作限制。

[0050] 在本实施例中，应变栅的材料可以是压阻材料，例如，应变栅的材料可以是铜、金等金属材料；硅、锗碳化硅等半导体材料。这样，流经传感器的液体的流速不同会对应变栅带来不同的压力，进而使得其阻值发生变化，检测模块就可以记忆检测到的应变栅当前的阻值和预先确定的应变栅阻值与流速之间的映射关系确定出当前液体的流速。其中，在制造出管内三维流速传感器之后，可以采用控制变量的方式测定出应变栅阻值的相对变化量与流速之间的映射关系，例如，可以将管内三维流速传感器安装至目标管道对应的测试管道中，而后控制不同流速的液体流入测试管道，然后基于检测模块所确定出的不同流速下的应变栅的阻值构建出应变栅阻值的相对变化量与流速之间的映射关系。

[0051] 在本实施例中，如图1C、图2B、图3B所示，封装层L3可以与支撑层L1具有相同的形状，这样可以将应变栅层L2封装在“封装层L3与支撑层L1之间”，还可以借助形状一致的封装层L3与支撑层L1提高传感器主体本身的强度。其中，封装层L3还可以与支撑层L1具有不同的形状，可以小于支撑层L1仅覆盖应变栅层L2，这样可以节省封装层L3的材料，使得传感器主体更为敏感。

[0052] 在一种可能的实现方式中，如图3A‑图3D所示，所述传感器可以包括多个分支(如图3A中的F1、F2和F3)，各所述分支依次排列，所述传感器主体呈如图3C、图3D所示的环状固定在所述管状基底2内壁。相邻的各所述分支的所述第一固定部11之间固定连接，所述应变栅层L2还包括至少一根导线34，每根导线34位于所述第一固定部11且用于将多个应变栅33串联，所述输出电极32和所述输入电极31分别连接到串联的多个应变栅33中最外侧的两个。

[0053] 在一种可能的实现方式中，相邻的各所述分支的所述第一固定部11之间可以通过延伸出各第一固定部11的延伸部41实现固定连接。延伸部41的宽度可以小于所连接的第一固定部11的宽度，以增强传感器主体的灵活性、提高传感器主体的柔性。各导线34可以设置于相邻的两个应变栅33之间的第一固定部和延伸部41中，以实现应变栅之间的电连接。

[0054] 例如，如图3A所示，分支F1的第一固定部11与分支F2的第一固定部11之间、分支F2的第一固定部11和F3的第一固定部11之间是分别固定连接的。分支F1中的应变栅33与分支F2中的应变栅33之间通过导线34电连接、分支F2中的应变栅33和F3中的应变栅33之间通过导线34电连接。输出电极32和所述输入电极31分别连接到分支F3中的应变栅33、分支F1中的应变栅33。

[0055] 在一种可能的实现方式中，所述传感器主体中所述支撑层L1、所述封装层L3和所述应变栅层L2分别为一体结构。这样，在制造过程中能够简化传感器主体的制造过程，并且，各层为一体结构也可以增强传感器主体本身的强度、提高传感器主体的结构可靠性、稳定性。

[0056] 在一种可能的实现方式中，如图2B、图3B所示，每个所述分支还可以包括加厚层L4，所述加厚层L4覆盖在所述连接部21中靠近所述第二固定部12的所述封装层L3的表面，所述连接部21覆盖有所述加厚层两的第一部分211的宽度w2大于所述连接部21除所述第一部分211之外的第二部分212的宽度w3。这样，可以增强连接部21的第一部分211的厚度，增强传感器主体的强度，提高传感器主体的结构可靠性、稳定性。

[0057] 在一种可能的实现方式中，所述支撑层L1、所述封装层L3、加厚层L4的材料可以为柔性材料，例如，可以为聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，等等。所述支撑层L1、所述封装层L3、加厚层L4的材料可以相同也可以不同，本公开对此不作限制。其中，为便于加厚层L4固定于封装层L3的表面，加厚层L4的材料还可以是能够粘贴固定到封装层L3的材料，例如，软胶带等，本公开对此不作限制。

[0058] 在一种可能的实现方式中，每个所述应变栅的形状可以为可延展形状。所述可延展形状包括蛇形、S型、之字形、等等。图4示出根据本公开一实施例的具有多个分支的管内三维流速传感器的局部示意图。如图4所示，应变栅33可以为蛇形排布设置的导线。这样，可以提高应变栅的可延展性能，使得传感器主体可以更好地弯曲以固定安装至管状基底内壁。而且，还可以提高应变栅本身的可靠性和稳定性。应变栅33中导线的宽度可以为20μm‑100μm，可以根据传感器主体的尺寸对应变栅中导线的宽度进行设置，例如，应变栅33中导线的宽度可以为50微米。

[0059] 在一种可能的实现方式中，如图3A、图3B所示导线34的形状可以为可延展形状，所述可延展形状包括蛇形、S型、之字形、等等。这样，可以提高导线的可延展性能，使得传感器主体可以更好地弯曲以固定安装至管状基底内壁。而且，还可以提高导线本身的可靠性和稳定性。导线34的宽度可以为100μm‑500μm，可以根据传感器主体的尺寸对导线34的宽度进行设置，例如，导线34的宽度可以为200微米。

[0060] 在一种可能的实现方式中，管状基底2的管壁设置有平行于所述管状基底2的轴向的缝隙。例如，图3D中所示的设置于管状基底2的管壁的沿轴向的缝隙F。可以根据目标管道的内径对缝隙F的宽度w6进行设置。这样，可以保证管内三维流速传感器可以在目标管道的内径大于或小于管状基底2的外径的情况下，在缝隙F的作用下管状基底2也可以固定在目标管道的内壁上，增强了管内三维流速传感器与目标管道的安装匹配度。则，假定管状基底2的外周长为C，则管状基底可以安装于内径大于或等于(C‑w6)/π的目标管道之中。

[0061] 在一种可能的实现方式中，如图3A所示，传感器主体的长度D可以小于管状基底2的内周长，以使得传感器主体可以固定安装至管状基底2的内壁。传感器主体各分支中第一固定部11的宽度w4可以大于第二固定部12的宽度w1、和/或连接部21的第一部分211的宽度w2可以大于连接部21的第二部分212的宽度w3且小于第二固定部12的宽度w1，也即，w4＞w1＞w2＞w3。这样可以保证传感器主体的柔性和延展性，还可以提高传感器主体的可靠性和稳定性。传感器主体各分支的长度L可以据目标管道的结构参数进行设置。

[0062] 在一种可能的实现方式中，支撑层L1的厚度可以为0.5μm‑5μm。应变栅层L2的厚度可以为100nm‑500nm。封装层L3的厚度可以为10μm‑200μm。加厚层L4的厚度可以为50μm‑500μm。可以根据目标管道的结构参数对管状基底的管壁厚度、支撑层L1、应变栅层L2、封装层L3、加厚层L4的厚度进行设置，本公开对此不作限制。例如，支撑层L1的厚度可以为1μm。应变栅层L2的厚度可以为300nm。封装层L3的厚度可以为30μm。加厚层L4的厚度可以为200μm。

[0063] 在本实施例中，可以根据目标管道的结构参数对管状基底和传感器主体的结构和尺寸进行设置，以保证管内三维流速传感器可以与目标管道匹配。举例来说，对于某目标管道，其对应的管内三维流速传感器中，管状基底的内径可以为11mm、长度可以为25mm。传感器主体中各分支的长度L可以为21.80mm、传感器主体的长度D可以为33.40mm、第一固定部11的宽度w4可以为5mm、第二固定部12的宽度w1可以为4.75mm、连接部21的第一部分211的宽度w2可以为3.11mm、连接部21的第二部分212的宽度w3可以为1.65mm。导线34的宽度可以为200μm、应变栅33中导线的宽度可以为50μm。支撑层L1的厚度可以为1μm。应变栅层L2的厚度可以为300nm。封装层L3的厚度可以为30μm。加厚层L4的厚度可以为200μm。

[0064] 本公开还提供一种传感器主体的制造方法，作为制造本公开所提供的传感器主体的示例性方法，本领域技术人员可以根据实际需要对该方法的步骤进行设置，本公开对此不作限制。则，该方法可以包括：

[0065] 第一步，在临时衬底上直接制备支撑层，或者可以直接在临时衬底上固定预先制备好的支撑层。

[0066] 第二步，若应变栅的材料与连接相邻应变栅的导线的材料不同，则可以在所述支撑层上分别制备非金属材料的应变栅以及金属材料的连接相邻应变栅的导线、输出电极和输入电极，最终得到应变栅层。或者若应变栅以及连接相邻应变栅的导线的材料均为金属，则可以直接在支撑层上制备金属层，而后对金属层进行刻蚀得到应变栅层。

[0067] 第三步，对应变栅层进行封装得到封装层。

[0068] 第四步，在封装层表面、连接部的第一部分的位置制备加厚层，完成传感器主体的制备。

[0069] 图5示出根据本公开一实施例的一种管内三维流速传感器的制造方法的流程图。如图5所示，本公开实施例所提供的管内三维流速传感器的制造方法包括步骤S11‑步骤S15。

[0070] 在步骤S11中，根据目标管道的结构参数，制造管内三维流速传感器的管状基底和传感器主体的二维前驱体，所述管内三维流速传感器为本公开上文所述管内三维流速传感器。

[0071] 在一种可能的实现方式中，步骤S11可以包括制造出二维前驱体。图6示出根据本公开一实施例的制造二维前驱体的流程图。如图6所示，制造二维前驱体的步骤包括：步骤S300‑步骤S306。

[0072] 在步骤S300中，根据所述目标管道的结构参数，确定出管状基底的目标基底空间结构和传感器主体的目标主体空间结构，进而确定出管状基底的目标基底结构参数和传感器主体的目标主体结构参数。

[0073] 在步骤S301中，根据目标主体结构参数，确定出对应于所述传感器主体的模拟平面结构体的第一参数。所述第一参数可以包括模拟平面结构体不同部位的长、宽、厚等几何参数，还可以包括模拟平面结构体的物理和/或化学性能参数，本公开对此不作限制。

[0074] 在步骤S302中，基于所述第一参数和所述目标基底结构参数对所述模拟平面结构体进行屈曲组装模拟，得到所述模拟平面结构体组装于所述管状基底之后对应的模拟主体空间结构体的模拟主体结构参数。

[0075] 在一种可能的实现方式中，步骤S302中，基于所述第一参数和所述目标基底结构参数，可以采用有限元仿真的方式对所述模拟平面结构体进行屈曲组装仿真模拟，得到所述模拟平面结构体安装于所述管状基底之后对应的模拟主体空间结构体的模拟主体结构参数。这样，通过仿真即可以确定出模拟主体结构参数，可以简化验证模拟平面结构体组装形成模拟主体空间结构体的过程。可以理解的是，本领域技术人员还可以对屈曲组装模拟的实现方式进行设置，本公开对此不作限制。

[0076] 在步骤S303中，计算出所述模拟主体结构参数与所述目标主体结构参数之间的相对误差。

[0077] 其中，目标主体结构参数可以包括一个或多个参数，如传感器主体不同部位相对于管状基底内壁的高度，不同部位的相对厚度或相对宽度，传感器主体在实际应用工况下外场作用后的物理和/或化学性能参数，等等。所计算出的相对误差可以包括模拟主体结构参数与对应的各目标主体结构参数之间的相对误差，例如，传感器主体的目标主体空间结构与模拟主体空间结构的之间的空间坐标的相对误差。

[0078] 在步骤S304中，若确定所述模拟主体结构参数与所述目标主体结构参数之间的相对误差大于误差阈值，则执行步骤S305。若所述模拟主体结构参数与所述目标主体结构参数之间的相对误差小于或等于误差阈值，则执行步骤S306。

[0079] 其中，误差阈值可以根据目标主体结构参数中参数的不同，分别设置对应于不同参数的误差阈值。则相对误差小于或等于误差阈值，可以是指每个模拟主体结构参数对应的相对误差均小于或等于对应的误差阈值；反之即为相对误差大于误差阈值。或者相对误差小于或等于误差阈值，可以是指模拟主体结构参数中至少指定数量的参数对应的相对误差小于或等于对应的误差阈值；反之即为相对误差大于误差阈值。本领域技术人员可以根据实际需要对“相对误差大于误差阈值”和“相对误差小于或等于误差阈值”进行设置，本公开对此不作限制。

[0080] 在步骤S305中，根据所述相对误差调整所述模拟平面结构体的第一参数，并在调整完第一参数之后执行步骤S302。

[0081] 其中，可以根据模拟主体结构参数与目标主体结构参数之间的相对误差对模拟平面结构体的第一参数进行调整，以实现对“模拟平面结构体组装于管状基底之后对应的模拟主体空间结构体”的模拟主体结构参数的调整，降低模拟主体结构参数与目标主体结构参数之间的相对误差。

[0082] 在步骤S306中，将当前模拟平面结构体的第一参数确定为所需制造的传感器主体的二维前驱体的第一参数，并根据当前模拟平面结构体的第一参数制造出所述二维前驱体。

[0083] 在该实现方式中，根据当前模拟平面结构体的第一参数可以采用3D打印、激光切割技术、光刻微纳加工等技术中的一种或多种制造出二维前驱体，本公开对此不作限制。

[0084] 在步骤S12中，沿所述管状基底的轴向对所述管状基底进行剪裁，得到剪裁后管状基底，所述剪裁后管状基底的管壁带有平行于所述管状基底的轴向的缝隙。

[0085] 在一种可能的实现方式中，在管状基本本身已经带有平行于所述管状基底的轴向的缝隙的情况下，步骤S12页可以省略。

[0086] 在步骤S13中，对所述剪裁后管状基底施加预应力，得到展平后管状基底。

[0087] 在本实施例中，对所述剪裁后管状基底施加预应力，得到展平后管状基底，可以包括：先通过弯曲的力学加载方式将剪裁后管状基底展平，再分别沿着第一方向和第二方向双向拉伸加载预应力，最终得到展平后管状基底。其中，第一方向和第二方向可以分别为x轴方向和y轴方向，而后可以根据预先确定的展平后管状基底在x轴方向和y轴方向分别对应的应变εx和εy施加预应力，以使得展平后管状基底在x轴方向和y轴方向分别具有应变εx和εy。

[0088] 在步骤S14中，将所述二维前驱体转印并固定在所述展平后管状基底的对应于所述管状基底的内壁的一面。

[0089] 在本实施例中，将二维前驱体转印至展平后管状基底后，可以采用粘贴等固定方式，将所述二维前驱体中对应于第一固定部和第二固定部的部分固定到所述展平后管状基底上。

[0090] 在步骤S15中，释放对所述展平后管状基底施加的预应力，使所述展平后管状基底恢复成所述剪裁后管状基底以及使所述二维前驱体在预应力释放过程中变形为具有目标主体空间结构的传感器主体，得到包括所述剪裁后管状基底和所述传感器主体的管内三维流速传感器。

[0091] 通过上述方法，可以简单、快速地制造出管状基底带有缝隙的管内三维流速传感器。

[0092] 在一种可能的实现方式中，该方法还可以包括：将所述管内三维流速传感器中所述剪裁后管状基底的缝隙两侧的侧壁固定连接在一起。可以快速地制造出管状基底无缝隙的管内三维流速传感器。

[0093] 需要说明的是，尽管以上述实施例作为示例介绍了本公开实施例所提供的管内三维流速传感器及其制造方法如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定传感器的结构形状、方法的流程步骤，只要符合本公开的技术方案即可。

[0094] 以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。