CN112313496B

CN112313496B - 颗粒传感器

Info

Publication number: CN112313496B
Application number: CN201980034357.2A
Authority: CN
Inventors: P·科普嫩; T·西岚帕; 马克库·于利拉米
Original assignee: VTT Technical Research Centre of Finland Ltd
Current assignee: VTT Technical Research Centre of Finland Ltd
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2025-02-18
Anticipated expiration: 2039-05-22
Also published as: JP2023178424A; WO2019224430A1; US12209942B2; EP3797281C0; CN112313496A; JP7661443B2; US20210148803A1; EP3797281A1; EP3797281B1; JP2021524919A

Abstract

根据本发明的示例性方面，提供了一种装置。该装置包括：微机电MEMS电容器，该MEMS电容器包括两个板和位于两个板之间的间隙；气体输送器，该气体输送器被配置成使气体流过该间隙；以及读出电路，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容。

Description

颗粒传感器

技术领域

本发明涉及基于电容的颗粒检测。

背景技术

在城市地区，由于化学和颗粒污染物导致的空气质量差对健康有害。根据世界卫生组织(WHO)的数据，暴露于空气污染物导致2012年死亡700万人，占全球死亡总数的八分之一。除了空气污染物对人类呼吸系统的影响外，已经建立了暴露于空气污染与许多其他医疗状况、心血管疾病和癌症之间的紧密联系。

空气污染物对健康的负面影响多种多样，并取决于其组成和状态，例如，气态或固态。因此，监测各种空气污染物、其浓度和时空分布不仅在全球范围内很重要，而且在区域和地区内更本地化的基础上对于污染源的本地化和污染的地理范围也很重要。为了测量污染物的运输并预测污染扩散的演变，可以频繁地并且优选地在密集的空间网格上进行测量。

基于过滤器的空气污染物监测包括使用对目标颗粒具有选择性的过滤器。一旦过滤器已经暴露于横穿过滤器的空气中，就可以对过滤器中捕获的颗粒物进行评估，以估计空气中或更一般地气体中颗粒的浓度。

颗粒污染物的粒径范围很大。例如，烟雾颗粒的范围可以为0.01至1微米，粉煤灰颗粒的范围为1至100微米，花粉颗粒的范围为10至100微米，重粉尘为100至1000微米，猫过敏原的范围为0.01至3微米。因此，使用过滤器，可以使用具有不同选择性的一堆过滤器来获得对诸如空气等气体中的颗粒的粒径分布的估计。粒径分布可以包括气体中特定粒径的颗粒浓度的多个估计。

发明内容

根据一些方面，提供了独立权利要求的主题。一些实施例在从属权利要求中定义。

根据本发明的第一方面，提供了一种装置。该装置包括：微机电MEMS电容器，该MEMS电容器包括两个板和位于两个板之间的间隙；气体输送器，该气体输送器被配置成使气体流过该间隙；以及读出电路，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容。

第一方面的各种实施例可以包括以下项目符号列表中的至少一个特征：

·气体输送器包括机构和热泳装置中的至少一个，其中机构用于在间隙上产生压力差，热泳装置被配置为在间隙上产生温度梯度

·读出电路被配置为检测由与气体一起流过间隙的颗粒引起的MEMS电容器的电容的变化

·MEMS电容器包括并联连接的多个间隙，每个间隙都有自己的读出电子设备

·间隙宽度可调

·可以通过在两个板上施加电压来调节间隙的宽度，以使静电力移动至少一块板

·间隙的宽度在0.05至2.00微米之间。

根据本发明的第二方面，提供了一种装置。该装置包括至少一个处理核和至少一个包括计算机程序代码的存储器。该至少一个存储器和该计算机程序代码被配置为与该至少一个处理核使该装置至少：引导气体输送器，该气体输送器被配置为使气体流过微机电MEMS电容器的板之间的间隙，以将气体输送通过该间隙；接收来自读出电路的输入，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容；以及从该输入得出气体中的颗粒浓度。

第二方面的各种实施例可以包括以下项目符号列表中的至少一个特征：

·该装置进一步被配置为可调节间隙的宽度

·该装置被配置为通过向板上施加可调节的电压来调节间隙的宽度

·该装置被配置为依次使用多个间隙宽度获得气体中颗粒的粒径分布。

根据本发明的第三方面，提供了一种方法。该方法包括：引导气体输送器，以使气体流过微机电MEMS电容器的板之间的间隙；接收来自读出电路的输入，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容；以及从该输入得出气体中的颗粒浓度。

第三方面的各种实施例可以包括至少一个特征，该至少一个特征与结合第二方面而布置的来自前述项目符号列表的特征相对应。

根据本发明的第四方面，提供了一种装置。该装置包括：引导气体输送器的装置，该气体输送器被配置成使气体流过微机电MEMS电容器的板之间的间隙，以输送气体通过该间隙；接收来自读出电路的输入的装置，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容；以及从该输入得出气体中颗粒浓度的装置。

根据本发明的第五方面，提供了一种存储有计算机可读指令集的非暂时性计算机可读介质。该计算机可读指令集在由至少一个处理器执行时使装置至少：引导气体输送器，该气体输送器被配置为使气体流过微机电MEMS电容器的板之间的间隙，以输送气体通过该间隙；接收来自读出电路的输入，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容；以及从该输入得出气体中的颗粒浓度。

根据本发明的第六方面，提供了一种计算机程序。该计算机程序被配置为使得执行根据第三方面的方法。

附图说明

图1示出了根据本发明的至少一些实施例的示例系统；

图2包括根据本发明的至少一些实施例的两个曲线图。

图3示出了能够支持本发明的至少一些实施例的示例装置；

图4示出了根据本发明的至少一些实施例的信令；

图5是根据本发明的至少一些实施例的方法的流程图；以及

图6示出了根据本发明的至少一些实施例的概念。

具体实施方式

可以采用微机电MEMS电容器来检测在电容器的板之间流动的气体中的颗粒。流过电容器的板之间的间隙的颗粒会引起电容器电容的瞬时变化。可以通过合适的读出电路检测到这种变化。

MEMS电容器中的间隙的厚度可以是可调节的，从而获得关于可以穿过间隙的粒径的选择性。详细地，直径大于间隙宽度的颗粒不能通过。通过改变间隙的厚度，可以确定粒径的分布。

图1示出了根据本发明的至少一些实施例的示例系统。MEMS电容器100包括两个板110、120，例如可以由金属物质制成或涂覆的板。为了简化和清楚起见，板110、120不必具有如图1所示的简单形状。MEMS电容器100具有壳体130，MEMS电容器100的其他元件安装在壳体130上。板120使用弹簧安装件140安装在壳体130上，使得板110和120之间的距离是可调节的，例如通过向板110和120施加可选择的偏置电压从而产生强度可选择的静电吸引力。弹簧安装件140在图1中以示意性方式示出，并且可以采用弹簧机构的许多机械变型，或者另外地或替代地，采用其他方式来调节板110和120之间的距离。板110和120之间的距离限定了间隙的宽度。

虽然本文主要针对一个间隙和两个板进行讨论，但是通常，MEMS电容器100可以包括并联连接的多个间隙，每个间隙具有其自己的读出电子设备，每个间隙在两个板之间。这样，在这种一般形式中，板的数量可以大于两个。

读出电路150被配置为测量MEMS电容器100的电容。读出电路150被启用以检测电容的相对快速的变化，如将在下文中描述的。读出电路150经由连接156与控制设备160可操作地耦合。在一些实施例中，连接156横越壳体130。读出电路160可以被配置为通过确定MEMS电容器100对方波的响应来测量MEMS电容器100的电容,或通过本领域中已知的例如共振测量来测量MEMS电容器100的电容。

控制设备160可以被配置为记录来自读出电路150的电容测量信号。控制设备160可以进一步被配置为例如通过使偏置电压改变来使板之间的间隙宽度改变。控制设备160可以被配置为使用MEMS电容器100执行一系列测量。该一系列测量包括具有不同间隙宽度的多个测量。连接161可以例如经由互联网、物联网或传感器网络将控制设备160连接到其他节点。连接161可以是有线的或至少部分是无线的。

气体输送器170被配置成使诸如空气等气体通过间隙在板110、120之间流动。例如，气体输送器可以布置成在间隙的整个长度上产生压力梯度。可以通过安装至少一个风扇以在气体输送器170和间隙之间产生负压(如图1所示)和/或在气体输送器170和间隙之间产生过压来产生压力梯度。

另一种可能性是使用热泳力，也称为热扩散，由此在间隙的整个长度上产生温度梯度，从而使气体流过间隙。虽然间隙的宽度是板110和120之间的距离，但是间隙的长度垂直于该宽度，使得当气体沿着间隙的长度流动时，气体通过分隔板110、120的间隙从MEMS电容器100的一侧流到另一侧。例如，可以通过使用可加热的栅格或板在间隙的整个长度上引起温度梯度。

现有的细颗粒检测方案通常是笨重的，即不便携且昂贵，它们的价格在数万欧元之间。而片上解决方案将比现有解决方案具有多个优点，例如它们的体积小、成本低和功耗低。小型化的颗粒传感器平台是用于空气质量监测传感器网络的关键引擎。可以通过将传感器引入到基本基础设施中甚至移动设备中来形成传感器网络。空气质量数据连同压力信息可以被收集并且例如报告给云服务，并且被用于空气质量预测和/或监测。预报可以进一步启用空气污染水平预警系统。同样，移动式细颗粒传感器可以用作个人剂量计，以测量累积的细颗粒危害暴露。由于降低了死亡率和医疗保健成本，这种传感器网络对社会和经济产生了重大影响。例如，用户可能会戴上防护口罩来对有关微粒污染的警报做出反应。

在使用中，气体输送器170推动或拉动气体102(例如空气)穿过板110和120之间的间隙，而读出电路150测量MEMS电容器100的电容。如果颗粒被输送通过该间隙，则MEMS电容器100的电容改变,换句话说，取决于在间隙中是仅存在气体还是同时存在气体和颗粒，MEMS电容器100的电容是不同的。电容的瞬时变化可以算作已经流过间隙的颗粒。实际上，当颗粒在两板之间时，电容将瞬时增加，这是因为颗粒的相对介电常数通常大于空气的相对介电常数。

读出电路150或控制设备160可以被配置为基于对电容的瞬变效应的大小将估计的大小分配给穿过间隙的颗粒。间隙的宽度限定了通过的颗粒的直径的上限。可以准备从电容的瞬时变化的大小到粒径的估计值的映射。在进行测量之前，可以通过实验或根据第一原理来准备映射。由于实际的MEMS电容器100中的间隙可能相对较窄，大约为0.1至几微米，所以两个颗粒同时处于间隙中相对不太可能，这使得能够更可靠地计数单个颗粒。

在测量期间，控制设备160可以汇编通过间隙的颗粒的数量和尺寸的统计数据。如上所述，可以基于间隙宽度和电容变化的大小来估计每个颗粒的大小。

控制设备160可以被布置为以不同的间隙宽度进行一系列测量，例如从狭窄的间隙开始并逐渐扩展到较宽的间隙宽度。替代地，测量系列可以从较宽的间隙开始，然后进行至较窄的间隙宽度。由于间隙宽度用作粒径的自然截止值，因此这种测量方式可用于得出存在于气体(例如，可能是空气)中的颗粒的粒径分布。

为了进行一系列测量，控制设备160可以引导板110和120之间的间隙首先采取初始值，然后收集足以表征在间隙处于初始值宽度时能够穿过间隙的气体中的颗粒浓度的测量结果。然后，控制设备160可以使间隙采取第二宽度，例如比初始值宽，并且收集足够的测量结果以表征当间隙采取第二宽度时能够穿过间隙的气体中的颗粒浓度。

当增加间隙宽度时，有可能识别出电容瞬时变化,这种电容瞬时变化是由于当间隙较窄时因为颗粒太大而不能存在于进行的较早测量中引起的。这样，因为电容的变化越大，所以颗粒越大。因此，当使用较宽的间隙宽度时，已经在使用较窄的间隙宽度的测量中考虑的颗粒可以从统计中消除，这可以有助于得出颗粒的尺寸分布。

控制设备160可以被配置为动态地确定何时使用特定间隙宽度来结束测量。例如，一旦检测到穿过间隙的预定数量的颗粒，控制设备160就可以确定已经使用特定的间隙宽度收集了足够的数据来表征颗粒。然后可以改变间隙宽度,或者，如果测量系列仅具有一个间隙宽度的一项测量，则可以进行该测量系列。例如，40或80个颗粒就足够了。替代地或附加地，可以在经过预定时间之后结束测量，在该预定时间中测量是有效的。例如，在气体中不存在或仅有很少的颗粒的情况下，检测预定数量的颗粒可能是困难的，甚至是不可能的。

为了确定颗粒的浓度，控制设备160可以估计有多少气体通过间隙。这可以使用气体流速表、使用气体输送器170、作为间隙宽度的函数而预先知道。

图2包括根据本发明的至少一些实施例的两个曲线图。在上方的曲线图中，相对于粒径绘制了电容的相对变化。直径的相对变化在竖直轴上，而粒径在水平轴上。板之间的间隙的宽度G为1微米。板的高度H为2微米。板的宽度W为10微米。两个轴都是对数的。例如，直径为0.2微米的颗粒导致电容的相对变化为1...4x 10^-4，而直径为0.9微米的颗粒导致电容的相对变化为3x 10^-2...1x 10^-1。

在下面的曲线图中，相对于颗粒浓度绘制了颗粒频率。在竖直轴上，频率以对数标度表示，并且颗粒浓度同样以对数标度在水平轴上以微克/平方米表示。最上面的曲线代表直径为0.1微米的颗粒。中间的曲线代表直径为0.5微米的颗粒。最低的曲线代表直径为1微米的颗粒。板的尺寸和间隙与上方的曲线图图中的相同，气体速度为每秒一米。如该曲线图所示，预计大多数情况下每秒少于一个颗粒，只有最高浓度下的最小颗粒表示每秒约五个颗粒。考虑到MEMS电容器的尺寸和1m/s的气体速度，即使在这些条件下，也很少有两个颗粒同时出现在间隙中。

图3示出了能够支持本发明的至少一些实施例的示例装置。示出了设备300，其可以包括例如图1的控制设备160。处理器310包括在设备300中,处理器310可以包括例如单核或多核处理器,其中,单核处理器包括一个处理核,多核处理器包括一个以上的处理核。处理器310通常可以包括控制设备。处理器310可以包括一个以上的处理器。处理器310可以是控制设备。处理核可以包括例如由安谋控股公司(ARM Holdings)制造的Cortex-A8处理核或由美国超微半导体公司(Advanced Micro Devices Corporation)生产的Steamroller处理核。处理器310可以包括至少一个高通骁龙(Qualcomm Snapdragon)和/或英特尔凌动(Intel Atom)处理器。处理器310可以包括至少一个专用集成电路(ASIC)。处理器310可以包括至少一个现场可编程门阵列(FPGA)。处理器310可以是用于执行设备300中的方法步骤的装置。处理器310可以至少部分地由计算机指令配置为执行动作。

设备300可以包括存储器320。存储器320可以包括随机存取存储器和/或永久存储器。存储器320可包括至少一个RAM芯片。存储器320可以包括例如固态、磁性、光学和/或全息存储器。存储器320可以是处理器310至少部分可访问的。存储器320可以至少部分地包括在处理器310中。存储器320可以是用于存储信息的装置。存储器320可以包括处理器310被配置为执行的计算机指令。当被配置为使处理器310执行某些动作的计算机指令被存储在存储器320中并且设备300整体被配置为使用来自存储器320的计算机指令在处理器310的指导下运行时，处理器310和/或其至少一个处理核可以被认为被配置为执行所述某些动作。存储器320可以至少部分地包括在处理器310中。存储器320可以至少部分地在设备300外部但是设备300可以访问。

设备300可以包括发射器330。设备300可以包括接收器340。发射器330和接收器340可以被配置为根据至少一种蜂窝或非蜂窝标准来分别发送和接收信息。发射器330可以包括一个以上的发射器。接收器340可以包括一个以上的接收器。发射器330和/或接收器340可以被配置为根据以下标准工作，例如，全球移动通信系统(GSM)、宽带码分多址(WCDMA)、5G、长期演进(LTE)、IS-95、无线局域网(WLAN)、以太网和/或微波访问全球互通(WiMAX)等标准。

设备300可以包括用户界面(UI)360。UI 360可以包括显示器、键盘、触摸屏、被布置为通过使设备300振动来向用户发信号的振动器、扬声器和麦克风中的至少一个。用户可以能够经由UI 360来操作设备300，例如以配置颗粒检测测量。

处理器310可以配备有发射器，该发射器被布置为经由设备300内部的电引线从处理器310向设备300中所包括的其他设备输出信息。这种发射器可以包括串行总线发射器，该串行总线发射器被布置为例如经由至少一条电引线输出信息，该电引线连至用于其中存储的存储器320。作为串行总线的替代，发射器可以包括并行总线发射器。同样地，处理器310可以包括接收器，该接收器被布置为经由设备300内部的电引线接收从设备300中包括的其他设备到处理器310中的信息。这样的接收器可以包括串行总线接收器，该串行总线接收器被布置为例如经由至少一条电引线从接收器340接收信息，以在处理器310中进行处理。作为串行总线的替代，该接收器可以包括并行总线接收器。

设备300可以包括图3中未示出的其他设备。例如，在设备300包括智能电话的情况下，其可以包括至少一个数字相机。一些设备300可以包括背面相机和正面相机，其中背面相机可以用于数字摄影，而正面相机可以用于视频电话。设备300可以包括指纹传感器，该指纹传感器被布置为至少部分地认证设备300的用户。在一些实施例中，设备300缺乏上述至少一个设备。

处理器310、存储器320、发射器330、接收器340和/或UI 360可以通过设备300内部的电引线以多种不同方式互连。例如，每个前述设备可以分别连接到设备300内部的主总线，以允许设备交换信息。然而，如本领域技术人员将理解的，这仅是一个示例，并且取决于实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，可以选择互连至少两个前述设备的各种方式。

图4示出了根据本发明的至少一些实施例的信令。在竖直轴上，在图1的左侧是MEMS电容器100，在图1的中央是控制设备160，在右侧是一个单独的控制实体CTRL，它可以对应于例如气象机构或民防控制中心。时间从上到下前进。

在阶段410中，控制实体CTRL从控制设备160请求测量。阶段410可以包括指示控制设备160有关所请求的一种测量系列。作为响应，控制设备160指示MEMS电容器100以板110、120之间的第一间隙宽度执行测量。间隙宽度可以在阶段420中被识别，或者阶段420可以包括控制设备160控制MEMS电容器100采取电容器板之间的所需间隙宽度。阶段430包括MEMS电容器100执行阶段420中所请求的测量。一旦MEMS电容器100采取具有第一间隙宽度的测量结果，则其在阶段440中将结果返回给控制设备160。随后，在阶段450中，控制设备160指示MEMS电容器100以板110、120之间的第二间隙宽度执行测量。阶段460包括MEMS电容器100执行阶段450中请求的测量。一旦MEMS电容器100具有采取第二间隙宽度的测量结果，则其在阶段470中向控制设备160返回结果。尽管在图4中示出了两个测量，但是可以请求并执行两个以上的测量。一旦控制设备160具有测量系列的结果，在步骤480中控制设备160将其通知给控制实体CTRL。

图5是根据本发明的至少一些实施例的方法的流程图。所示出的方法的各阶段可以例如在设备110、辅助设备或个人计算机中执行，或者在被配置为控制其功能时在其中安装的控制设备中执行。

阶段510包括引导气体输送器以使气体流过微机电MEMS电容器的板之间的间隙。阶段520包括从读出电路接收输入，该读出电路被配置为测量MEMS电容器的电容。最后，阶段530包括从输入得出气体中的颗粒浓度。

关于空气间隙的电容：

图6中的检测器由两个电极组成，空气或另一种气体吹过它们之间的间隙。在图的上部示出了检测器的立体图，在间隙中没有颗粒，而在图的下部示出了检测器的示意图，在间隙中具有直径为d的颗粒。间隙中的颗粒会改变电容。这是针对图6的设备中的立方体颗粒计算的。如果颗粒介电常数ε_r接近1，间隙G是窄的，则以下模型特别准确。

这在图2的上部绘制。电容变化的幅度大致与ΔC～d^3…4成正比，因此可以指示粒径。如果电容变化的相对分辨率为ΔC/C₀＝100ppm，则最小可检测粒径为d≈0.1μm。

空气间隙检测器的一个特点是运行缓慢。颗粒通过通道的平均传输频率为

其中，气体流速为v，颗粒的质量密度为p，空气的体积流量为dV/dt＝vWG，颗粒质量浓度为m，颗粒质量为M＝pd³，颗粒数密度为N＝m/M。这在图2的下部绘制。因此，可以适用以下条件：p＝2000kg/m³，dV/dt＝10^-11m³/s。

增加信号脉冲频率的一种方法是增加穿过检测器的压力差。这增加了气体速度，但也缩短了信号脉冲。在图2下部的情况下，脉冲持续时间可以为t＝H/v＝2μs，这得益于测量电子设备的高速能力。

由于颗粒引起的脉冲相对较短，因此可以使用较宽的带宽。在合理值U＝10V，T＝300K，以驱动频率10MHz为中心的B＝1MHz，C＝0.09fF，Q＝1000的情况下，我们得到了噪声限制ΔC＝0.00048aF或ΔC/C＝5.5ppm。

如果多个间隙并联连接，则总电容会增加，这会降低相对电容分辨率。每个间隙都可以配备自己的读出电子设备，以保持相对分辨率。这可以使用例如集成的读出电子设备来实现。

应当理解，所公开的本发明的实施例不限于本文所公开的特定结构、处理步骤或材料，而是扩展至其等同物，如相关领域的普通技术人员将认识到的那样。还应理解，本文采用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而无意于进行限制。

在整个说明书中对一个实施例或一种实施例的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在一种实施例中”不一定都指的是同一实施例。在使用诸如大约或基本上这样的术语来参考数值的情况下，也公开了确切的数值。

如在此使用的，为了方便，可以在共同的列表中呈现多个项目、结构元素、组成元素和/或材料。但是，应该将这些列表解释为好像列表的每个成员都被单独标识为单独且唯一的成员。因此，仅基于它们在共同组中的呈现而没有相反指示，该列表的任何单个成员都不应被解释为等同于同一列表的任何其他成员。另外，在此可以参考本发明的各种实施例和示例以及用于其各种组件的替代方案。应该理解的是，这样的实施例、示例和替换不应被理解为彼此的实际上等同，而是应被认为是本发明的独立和自主的表示。

此外，在一个或多个实施例中，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。在前面的描述中，提供了许多具体细节，例如长度、宽度、形状等的示例，以提供对本发明实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个特定细节的情况下，或者在利用其他方法、部件、材料等的情况下实践本发明。在其他情况下，公知的结构、材料或操作为了避免混淆本发明的各个方面，未详细示出或描述图1中的附图标记。

尽管上述示例在一个或多个特定应用中说明了本发明的原理，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以对实现方式的形式、用途和细节进行许多修改，而不付出任何创造性劳动并且不背离本发明的原理和概念的情况下。因此，除了所附权利要求书之外，无意限制本发明。

动词“包括”和“包含”在本文档中用作开放式限制，既不排除也不要求还存在未叙述的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中记载的特征可以相互自由组合。此外，应理解，在整个文件中使用“一个(a)”或“一个(an)”，即单数形式，并不排除多个。

工业实用性

本发明的至少一些实施例在颗粒检测中找到工业应用。

缩写列表

MEMS微机电

附图标记列表

100	MEMS电容器
		110,120	MEMS电容器100的板
130	壳体
		140	弹簧安装件
150	读出电路
		160	控制设备
156,161	连接
		170	气体输送器
102	气体
		300-360	图3的设备的结构
410-480	图4的方法的阶段
		510-530	图5的方法的阶段

Claims

1.一种装置，包括：

-微机电MEMS电容器，包括两个板和所述两个板之间的间隙；

-气体输送器，被配置成使气体流过所述间隙；以及

-读出电路，被配置为测量所述MEMS电容器的电容；

其中，所述读出电路被配置为检测由与所述气体一起流过所述间隙的颗粒引起的所述MEMS电容器的电容的变化；

其中，所述间隙的宽度是可调节的。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体输送器包括机构和热泳装置中的至少一个，其中所述机构用于在所述间隙上产生压力差，所述热泳装置被配置为在所述间隙上产生温度梯度。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述MEMS电容器包括并联连接的多个间隙，每个间隙具有其自己的读出电子设备。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，通过在所述两个板上施加电压来调节所述间隙的所述宽度，使得引起静电力来移动所述两个板中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述间隙的宽度在0.05至2.00微米之间。

6.一种装置，包括：

用于引导气体输送器的装置，所述气体输送器被配置成使气体流过微机电MEMS电容器的板之间的间隙，以输送所述气体通过所述间隙；

用于从读出电路接收输入的装置，所述读出电路被配置为测量所述MEMS电容器的电容，其中，与所述气体一起流过所述间隙的颗粒引起的所述MEMS电容器的电容的变化，以及

从所述输入得出所述气体中的颗粒浓度的装置；

其中，所述装置还被配置为能够调节所述间隙的宽度。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述气体输送器包括机构和热泳装置中的至少一个，其中所述机构在所述间隙上产生压力差，所述热泳装置被配置为在所述间隙上产生温度梯度。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述装置被配置为通过将可调节的电压施加到所述板上来调节所述间隙的宽度。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述装置被配置为依次使用多个间隙宽度获得所述气体中的颗粒的粒径分布。

10.一种方法，包括：

-引导气体输送器使气体流过微机电MEMS电容器的板之间的间隙；

-从读出电路接收输入，所述读出电路被配置为测量所述MEMS电容器的电容，其中，与所述气体一起流过所述间隙的颗粒引起的所述MEMS电容器的电容的变化；以及

-从所述输入得出所述气体中的颗粒浓度；

-调节所述间隙的宽度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述气体输送器包括机构和热泳装置中的至少一个，其中所述机构用于在所述间隙上产生压力差，所述热泳装置被配置为在所述间隙上产生温度梯度。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，调节所述间隙的宽度的步骤包括将可调节的电压施加到所述板。

13.根据权利要求10或12所述的方法，还包括依次使用多个间隙宽度获得所述气体中的颗粒的粒径分布。