硅熱式風速傳感器的溫漂特性及其補償算法研究.pdf

1、氣象監(jiān)測與人們的日常生活密切相關，其在農業(yè)生產、工業(yè)發(fā)展、交通運輸、環(huán)境保護、軍事行動、航空航天等諸多方面都有著舉足輕重的地位。風速監(jiān)測是氣象監(jiān)測的重要組成部分，傳統(tǒng)的風速監(jiān)測方式主要是通過機械式的測量儀器進行監(jiān)測。近年來集成電路的迅猛發(fā)展使得傳統(tǒng)的機械式風速風向測量儀開始向智能化與集成化方向發(fā)展。本文的研究對象是一種基于MEMS工藝的二維熱式風速風向傳感器，由于其采用的是熱敏元件作為傳感器的檢測與控制元件，固其存在一定的溫度漂移的現(xiàn)象

2、。本文介紹了針對這種風速風向傳感器溫漂問題的解決方案。
　　本文通過對風速傳感器的控制電路進行分析后發(fā)現(xiàn)引起傳感器溫度漂移現(xiàn)象的主要原因在于其控制電路本身在外界環(huán)境溫度變化時不能實現(xiàn)理論上的恒溫差控制，導致傳感器在外界環(huán)境溫度變化時其輸出電壓受到影響。針對于此本文介紹了一種硬件電路補償?shù)姆桨?，通過對放大器輸入端電壓進行理論計算分析得出惠斯通電橋上電阻與溫度二極管的系數(shù)需要滿足一定的公式才能使得放大器的輸入端電壓與外界環(huán)境溫度無關。

3、本文通過在特定電流下測出芯片溫度二極管以及環(huán)境溫度二極管的溫度系數(shù)后調整了惠斯通電橋上的電阻值，最終在變溫的條件下對傳感器進行了測試并得出了實驗數(shù)據(jù)，證明硬件電路補償能夠對傳感器的溫漂問題進行優(yōu)化。本文不僅介紹了硬件電路補償?shù)姆绞綄鞲衅鬟M行溫度漂移進行補償，而且通過軟件算法的方案對傳感器的溫漂問題進行優(yōu)化與補償，其主要方式是通過研究與分析后發(fā)現(xiàn)控制傳感器芯片發(fā)熱的加熱電壓與外界環(huán)境溫度存在一定的線性關系，再通過在軟件算法中標定出加熱電

4、壓隨溫度變化的系數(shù)，最后在傳感器的實際工作中通過對加熱電壓的平移操作后利用加熱電壓計算出風速。在風洞中固定風速不變，溫度變化的條件下對傳感器進行溫漂測試，測試結果顯示在溫度從0℃到35℃變化時，風速變化幅度為1m/s左右。證明了軟件算法的補償方案能夠對傳感器的溫漂問題進行有效的補償。
　　本論文主要針對風速傳感器的溫漂問題進行了研究，通過對傳感器的控制電路的修改，以及軟件算法的溫度補償?shù)确绞?，有效的將傳感器的溫漂問題得到優(yōu)化，使得