AlN基MEMS風速風向集成傳感器的設(shè)計.pdf

1、氣象問題一直是人們所關(guān)注的重要問題，氣象參數(shù)主要包括氣溫，氣壓，濕度，水汽通量，風向風速等，其中風速風向是氣象資料中至關(guān)重要的部分，風速風向的測量在環(huán)境監(jiān)測、氣象預報和控制等方面都有著廣泛的應用。隨著MEMS技術(shù)迅速發(fā)展，熱流量風速風向傳感器也隨之有了新的突破和發(fā)展。熱流量傳感器體積小、成本低，具有很多傳統(tǒng)流體測量裝置不具備的優(yōu)點，已經(jīng)成為目前流體測量的發(fā)展方向之一。
　　本文采用MEMS技術(shù)設(shè)計和制作了一種基于AIN基熱隔離四陣

2、列熱流量風速風向傳感器。本文研究的主要內(nèi)容有:
　　1.在厚度為0.2mm的AIN基片上通過光刻工藝和激光微加工工藝實現(xiàn)二維微結(jié)構(gòu)風速風向傳感器制備。傳感器由中間加熱器、四個溫度探測器和一個溫度傳感器組成，四個溫度探測器之間通過激光微加工刻蝕8個熱隔離通孔減少熱傳導損失，提高有效熱流量交換。
　　2.通過對AlN基熱隔離四陣列熱流量風速風向傳感器的ANSYS仿真及性能測試，驗證了設(shè)計的合理性及工藝的可行性。分析得出采用熱隔離

3、可有效提高四個探測器的靈敏度，降低加熱電極的功耗和熱傳導損失，減小了傳感器設(shè)計尺寸，提高了設(shè)計的集成度。
　　3.為使傳感器輸出電阻變化成為更加易于測量的電信號，設(shè)計了信號變送電路，并對電路進行調(diào)試，完成了傳感器的性能指標測試及標定。
　　4.對系統(tǒng)測量的風速、風向進行誤差分析與處理。進一步驗證傳感器設(shè)計的合理性以及工藝的可行性。
　　所設(shè)計的傳感器具有體積小、功耗低、便于集成等特點，可應用于各種便攜式流量計及復雜環(huán)境