MEMS硅熱式風(fēng)速傳感器的零點(diǎn)漂移抑制方法研究.pdf

1、風(fēng)速風(fēng)向是氣象要素中非常關(guān)鍵的因素，在氣象預(yù)報(bào)，環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制等方面有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，高精度便攜式風(fēng)速計(jì)成為風(fēng)速計(jì)研究的核心。MEMS傳感器，具有小體積、低成本、集成化、智能化的特點(diǎn)，是未來(lái)傳感器的發(fā)展方向。本文主要針對(duì)工作于熱溫差模式的傳感器的偏心封裝引起的零點(diǎn)漂移進(jìn)行研究與補(bǔ)償。本論文的具體工作內(nèi)容如下:
　　(1)本文針對(duì)傳感器的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，主要建立了傳感器陶瓷基板偏心封裝的熱電耦合模型，進(jìn)行傳感器的輸出性能分析，搭

2、建了傳感器陶瓷基板偏心封裝的有限元仿真模型，進(jìn)行傳感器偏心封裝性能分析。MEMS硅熱式風(fēng)速風(fēng)向傳感器在恒定溫度條件下表現(xiàn)出零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，隨著風(fēng)速的增大傳感器輸出信號(hào)的風(fēng)速零點(diǎn)隨風(fēng)速而變化，同一個(gè)風(fēng)速條件下隨著風(fēng)向的變化傳感器輸出信號(hào)產(chǎn)生正反方向的不對(duì)稱性。
　　(2)本文提出了一種基于陶瓷基板偏心封裝的零點(diǎn)漂移補(bǔ)償方法，將傳感器偏心封裝輸出規(guī)律公式應(yīng)用到傳感器風(fēng)速計(jì)算階段進(jìn)行傳感器輸出風(fēng)速風(fēng)向的修正。該算法大大

3、降低了熱溫差模式下傳感器的風(fēng)速風(fēng)向誤差。使得低風(fēng)速階段風(fēng)速誤差控制在±0.3m/s的范圍內(nèi)，中高風(fēng)速的測(cè)量誤差控制在±5％的范圍內(nèi)，總體角度誤差控制在±2°。
　　(3)本文將傳感器的熱溫差和熱損失型兩種工作模式的輸出結(jié)果進(jìn)行整合，提高風(fēng)速計(jì)的性能。最終實(shí)現(xiàn)了風(fēng)速精度在±3％，角度精度在±2°。
　　本文主要著手解決傳感器除卻溫度影響之外的零點(diǎn)漂移問(wèn)題，以提高M(jìn)EMS硅熱式風(fēng)速風(fēng)向傳感器的性能。通過(guò)建立傳感器的熱電耦合模型，