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風速風向傳感器
風場測量一般包括兩個矢量:風速風向。盡管真正理想的風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—風速風向。風速風向傳感器通常應用在氣象測量中,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。風速測量范圍大致在1
風速風向傳感器早期運用的是光流速計技術(LDV)和熱線熱模風速技術(HWA),這兩種技術相輔相成,各有特色,現(xiàn)今還是有相當大的應用領域。進入上世紀八十年代后,硅基礎微機械加工技術逐漸成熟,并取得了大家的關注。到八十年代末,已經研制出了成功測定風速風向的傳感器。
硅流量風速風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。當風以一定方向吹向芯片時,風速將分解成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。然后進過一定的放大電路處理,得到Vx、Vy的比值,相應的風向就可以判斷。下面請看具體的風速風向傳感器版圖。
圖1 風速風向傳感器加熱面
圖2 風速風向傳感器感溫面
圖1是風速風向傳感器的加熱面。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。
風速風向傳感器的靈敏度,幾乎決定了整個儀器的性能。如今,很多技術都應用于提高傳感器的靈敏度,異性腐蝕技術就是其中的一種,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,相應速度加快。
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