溫度漂移和零點(diǎn)穩(wěn)定性對(duì)熱式風(fēng)速傳感器性能影響的測(cè)試分析與改善.pdf

1、科技的發(fā)展使得人們生活質(zhì)量提高的同時(shí)，也帶來(lái)可能危及大眾安全的不利因素如環(huán)境問(wèn)題。其中霧霾等天氣直接影響到大眾的生活質(zhì)量，提升各種呼吸道疾病的發(fā)病概率。風(fēng)速和風(fēng)向作為核心的氣象要素，在檢測(cè)氣象環(huán)境問(wèn)題時(shí)候起著十分重要的作用。熱式風(fēng)速風(fēng)向傳感器的零點(diǎn)穩(wěn)定性以及溫度漂移是影響其測(cè)量準(zhǔn)確性的要素。
　　本文采用新型脈寬調(diào)制型MEMS風(fēng)速風(fēng)向傳感器。研究的主要內(nèi)容有:設(shè)計(jì)控制電路，通過(guò)反饋控制改變加熱電阻加熱電壓的脈寬占空比，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒

2、溫差工作模式。對(duì)不同風(fēng)速情況采用不同檢測(cè)原理。風(fēng)速低于軟件設(shè)定閾值時(shí)，輸出熱溫差型檢測(cè)原理測(cè)得風(fēng)速值，高于設(shè)定閾值時(shí)，輸出熱損失型檢測(cè)原理測(cè)得風(fēng)速值。分析對(duì)傳感器零點(diǎn)穩(wěn)定性造成影響的原因。通過(guò)設(shè)計(jì)分壓電路使得傳感器芯片表面熱場(chǎng)趨于平衡;通過(guò)設(shè)計(jì)使用脈寬調(diào)制型控制電路，使得系統(tǒng)每次初始化后保持穩(wěn)定，不產(chǎn)生零點(diǎn)漂移;隨風(fēng)速值增長(zhǎng)的電壓信號(hào)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，本文分析了原理給出影響該零點(diǎn)穩(wěn)定性的可能性，經(jīng)測(cè)試該零點(diǎn)漂移在20m/s風(fēng)速下造成的風(fēng)速誤

3、差值約為4％。溫度漂移的解決是傳感器在不同環(huán)境下能正常精確工作的前提。改變環(huán)境溫度對(duì)恒溫差控制原理進(jìn)行測(cè)量，在系統(tǒng)工作溫度范圍內(nèi)，恒定溫度變化量最大僅為1℃。針對(duì)熱溫差檢測(cè)原理進(jìn)行了溫度漂移測(cè)試，輸出電壓曲線偏移量較小，溫度漂移整體誤差約為2.3％。對(duì)于熱損失檢測(cè)原理，加熱電壓脈寬占空比隨溫度變化影響較大，通過(guò)分析數(shù)據(jù)得出該溫度漂移的簡(jiǎn)單補(bǔ)償公式，經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)測(cè)得風(fēng)速值偏差約為3.6％滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)。
　　通過(guò)對(duì)影響零點(diǎn)穩(wěn)定性