新型風(fēng)向風(fēng)速自記儀的工作原理
新型風(fēng)向風(fēng)速自記儀的工作原理
風(fēng)向風(fēng)速自記儀是用于測(cè)定風(fēng)向和風(fēng)速的儀器，該儀器通過風(fēng)向風(fēng)速傳感器，來感應(yīng)風(fēng)速和風(fēng)向，得到及時(shí)的風(fēng)速風(fēng)向值。而本文要講述的新型風(fēng)速風(fēng)向傳感器,該傳感器屬于非熱式微型測(cè)風(fēng)傳感器，可用于小量程風(fēng)速測(cè)量,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可同時(shí)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向等特點(diǎn)。
風(fēng)向風(fēng)速自記儀的傳感器包含4個(gè)相互正交的電容器,每個(gè)電容器由可動(dòng)極板、固定極板、支撐體和引出電極構(gòu)成。可動(dòng)極板、固定極板和支撐體為MEMS體硅工藝制作的微結(jié)構(gòu),可動(dòng)極板和固定極板構(gòu)成電容器的2個(gè)電極,可動(dòng)極板懸空設(shè)置在玻璃襯底上表面,是被風(fēng)吹動(dòng)的敏感結(jié)構(gòu)。支撐體和固定極板固置在玻璃襯底的上表面,支撐體為可動(dòng)極板提供固定支撐并和引出電極電連接,玻璃襯底作為整個(gè)傳感器的支撐結(jié)構(gòu)。
當(dāng)傳感器置于空氣流場(chǎng)中時(shí),可動(dòng)極板形成一個(gè)阻流體,空氣流體的流動(dòng)會(huì)在阻流體上產(chǎn)生壓力,壓力的大小取決于風(fēng)速的大小和方向。可動(dòng)極板沿著壓力的方向會(huì)產(chǎn)生彎曲和形變,彎曲和形變的程度取決于壓力的大小,可動(dòng)極板的彎曲和形變引起電容器極板間距的變化,從而引起傳感器輸出電容的變化。當(dāng)空氣流體以一定的風(fēng)向吹過風(fēng)向風(fēng)速監(jiān)測(cè)儀的傳感器時(shí),其風(fēng)速可以分解為南北和東西2個(gè)方向的風(fēng)速,通過測(cè)量電容器輸出電容的值,可以得到南北方向和東西方向的風(fēng)速,將2個(gè)方向上的風(fēng)速合成,就可以得到實(shí)際的風(fēng)速和風(fēng)向。
