硅熱式風(fēng)速傳感器的溫漂特性及其補(bǔ)償算法研究.pdf

1、氣象監(jiān)測(cè)與人們的日常生活密切相關(guān)，其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)發(fā)展、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)、軍事行動(dòng)、航空航天等諸多方面都有著舉足輕重的地位。風(fēng)速監(jiān)測(cè)是氣象監(jiān)測(cè)的重要組成部分，傳統(tǒng)的風(fēng)速監(jiān)測(cè)方式主要是通過(guò)機(jī)械式的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。近年來(lái)集成電路的迅猛發(fā)展使得傳統(tǒng)的機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量?jī)x開(kāi)始向智能化與集成化方向發(fā)展。本文的研究對(duì)象是一種基于MEMS工藝的二維熱式風(fēng)速風(fēng)向傳感器，由于其采用的是熱敏元件作為傳感器的檢測(cè)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(duì)這種風(fēng)速風(fēng)向傳感器溫漂問(wèn)題的解決方案。
　　本文通過(guò)對(duì)風(fēng)速傳感器的控制電路進(jìn)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(shí)不能實(shí)現(xiàn)理論上的恒溫差控制，導(dǎo)致傳感器在外界環(huán)境溫度變化時(shí)其輸出電壓受到影響。針對(duì)于此本文介紹了一種硬件電路補(bǔ)償?shù)姆桨?，通過(guò)對(duì)放大器輸入端電壓進(jìn)行理論計(jì)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(wú)關(guān)。

3、本文通過(guò)在特定電流下測(cè)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(diào)整了惠斯通電橋上的電阻值，最終在變溫的條件下對(duì)傳感器進(jìn)行了測(cè)試并得出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，證明硬件電路補(bǔ)償能夠?qū)鞲衅鞯臏仄瘑?wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。本文不僅介紹了硬件電路補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)傳感器進(jìn)行溫度漂移進(jìn)行補(bǔ)償，而且通過(guò)軟件算法的方案對(duì)傳感器的溫漂問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化與補(bǔ)償，其主要方式是通過(guò)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(guān)系，再通過(guò)在軟件算法中標(biāo)定出加熱電

4、壓隨溫度變化的系數(shù)，最后在傳感器的實(shí)際工作中通過(guò)對(duì)加熱電壓的平移操作后利用加熱電壓計(jì)算出風(fēng)速。在風(fēng)洞中固定風(fēng)速不變，溫度變化的條件下對(duì)傳感器進(jìn)行溫漂測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示在溫度從0℃到35℃變化時(shí)，風(fēng)速變化幅度為1m/s左右。證明了軟件算法的補(bǔ)償方案能夠?qū)鞲衅鞯臏仄瘑?wèn)題進(jìn)行有效的補(bǔ)償。
　　本論文主要針對(duì)風(fēng)速傳感器的溫漂問(wèn)題進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)傳感器的控制電路的修改，以及軟件算法的溫度補(bǔ)償?shù)确绞?，有效的將傳感器的溫漂?wèn)題得到優(yōu)化，使得