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

1、科技的發(fā)展使得人們生活質(zhì)量提高的同時，也帶來可能危及大眾安全的不利因素如環(huán)境問題。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，在檢測氣象環(huán)境問題時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)計控制電路，通過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。對不同風(fēng)速情況采用不同檢測原理。風(fēng)速低于軟件設(shè)定閾值時，輸出熱溫差型檢測原理測得風(fēng)速值，高于設(shè)定閾值時，輸出熱損失型檢測原理測得風(fēng)速值。分析對傳感器零點(diǎn)穩(wěn)定性造成影響的原因。通過設(shè)計分壓電路使得傳感器芯片表面熱場趨于平衡;通過設(shè)計使用脈寬調(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)速值增長的電壓信號產(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)境溫度對恒溫差控制原理進(jìn)行測量，在系統(tǒng)工作溫度范圍內(nèi)，恒定溫度變化量最大僅為1℃。針對熱溫差檢測原理進(jìn)行了溫度漂移測試，輸出電壓曲線偏移量較小，溫度漂移整體誤差約為2.3％。對于熱損失檢測原理，加熱電壓脈寬占空比隨溫度變化影響較大，通過分析數(shù)據(jù)得出該溫度漂移的簡單補(bǔ)償公式，經(jīng)過補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)測得風(fēng)速值偏差約為3.6％滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)。
　　通過對影響零點(diǎn)穩(wěn)定性