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風(fēng)速風(fēng)向傳感器

來源: 中國農(nóng)業(yè)儀器網(wǎng)  類別:技術(shù)文章  更新時間:2009-08-31  閱讀次
 

     風(fēng)場測量一般包括兩個矢量:風(fēng)速風(fēng)向。盡管真正理想的風(fēng)場測量包括一個三維矢量,但是由于三維矢量的測定有很大的難度,因此,我們通常遇到的都是測量兩個量—風(fēng)速風(fēng)向。風(fēng)速風(fēng)向傳感器通常應(yīng)用在氣象測量中,目前比較知名的國外廠家有丹麥的Dantec公司、美國的TSI公司等。風(fēng)速測量范圍大致在1-60m/s,誤差為±0.5m/s;風(fēng)向測量為0-360°,誤差為±3°。

       風(fēng)速風(fēng)向傳感器早期運(yùn)用的是光流速計(jì)技術(shù)(LDV)和熱線熱模風(fēng)速技術(shù)(HWA),這兩種技術(shù)相輔相成,各有特色,現(xiàn)今還是有相當(dāng)大的應(yīng)用領(lǐng)域。進(jìn)入上世紀(jì)八十年代后,硅基礎(chǔ)微機(jī)械加工技術(shù)逐漸成熟,并取得了大家的關(guān)注。到八十年代末,已經(jīng)研制出了成功測定風(fēng)速風(fēng)向的傳感器。

       硅流量風(fēng)速風(fēng)向傳感器工作原理如下:在一個正方形膜片的四個邊排布四個溫敏電阻,在膜片中間放一個加熱電阻。當(dāng)風(fēng)以一定方向吹向芯片時,風(fēng)速將分解成Vx、Vy兩個分量,然后這兩個分量被芯片上的四個電阻感受到,引起電橋輸出變化。然后進(jìn)過一定的放大電路處理,得到Vx、Vy的比值,相應(yīng)的風(fēng)向就可以判斷。下面請看具體的風(fēng)速風(fēng)向傳感器版圖。

 

 

圖1 風(fēng)速風(fēng)向傳感器加熱面

 

 

圖2 風(fēng)速風(fēng)向傳感器感溫面

     圖1是風(fēng)速風(fēng)向傳感器的加熱面。四個對稱分布的加熱陣列單元是加熱芯片,一般為鉑膜熱敏電阻,用于對稱地加熱芯片,使其高于周圍溫度。圖2是感溫陣列單元的陣列芯片,邊上四個呈對稱分布,中間一個芯片用于測量芯片的溫度。

       風(fēng)速風(fēng)向傳感器的靈敏度,幾乎決定了整個儀器的性能。如今,很多技術(shù)都應(yīng)用于提高傳感器的靈敏度,異性腐蝕技術(shù)就是其中的一種,將加熱電阻和邊緣隔開,大大提高了加熱效率,同時使得對流速度更加靈敏,相應(yīng)速度加快。

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