熱式風(fēng)速風(fēng)向傳感器的測(cè)試與控制.pdf

1、氣象檢測(cè)與人們的日常生活密切相關(guān)，并在國(guó)家的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航天探空、資源開發(fā)、交通旅游、開發(fā)建設(shè)以及環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用，風(fēng)速風(fēng)向的測(cè)量作為氣象檢測(cè)的重要部分，在氣象檢測(cè)中提供核心氣象信息。傳統(tǒng)機(jī)械式風(fēng)速計(jì)有體積大、易磨損等缺陷，采用MEMS技術(shù)的熱風(fēng)速風(fēng)向傳感器可以同時(shí)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向，并具有高可靠性和低成本，可以替代傳統(tǒng)的風(fēng)杯與風(fēng)向標(biāo)。本論文圍繞本實(shí)驗(yàn)室最新設(shè)計(jì)的熱式風(fēng)速風(fēng)向傳感器的芯片結(jié)構(gòu)，研究并設(shè)計(jì)出適合該芯片的控制

2、電路和檢測(cè)電路系統(tǒng)，針對(duì)目前風(fēng)速測(cè)量有較大溫漂、風(fēng)向測(cè)試結(jié)果紊亂等實(shí)際問題開展研究，使其達(dá)到能夠在實(shí)際中應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)小型化和智能化的風(fēng)速風(fēng)向傳感器測(cè)量系統(tǒng)，達(dá)到產(chǎn)品化的目的。
　　 熱式風(fēng)速風(fēng)向傳感器在工作時(shí)都要先把傳感器加熱到一定程度，然后檢測(cè)因受氣體對(duì)流影響而發(fā)生變化的輸出信號(hào)從而得到風(fēng)速和風(fēng)向的具體信息。本文首先深入分析傳感器常用的控制模式和檢測(cè)方式的工作原理，再根據(jù)傳感器芯片結(jié)構(gòu)采用脈沖控制模式和脈沖檢測(cè)方式。本文對(duì)脈

3、沖功率控制方式進(jìn)行細(xì)致分析，設(shè)計(jì)出一套檢測(cè)電路。在實(shí)驗(yàn)中得到芯片在不同信號(hào)頻率及信號(hào)占空比情況下，芯片的熱延遲特性，和在靜態(tài)無風(fēng)及有風(fēng)情況下，輸出電壓受信號(hào)影響變化情況。
　　 要想實(shí)現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向傳感器的產(chǎn)品化，控制電路及軟件控制是必不可少的。本文針對(duì)芯片特點(diǎn)設(shè)計(jì)出一套控制電路，包括加熱電路和溫度檢測(cè)電路。由于系統(tǒng)的硬件電路需要軟件的支持，因而本文選用C8051F410單片機(jī)作為MCU，在軟件控制程序上進(jìn)行主要功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)，