[實用新型]一種高靈敏度二維風速風向傳感器

無效

• 申請號: 201120031469.3
• 申請日: 2011-01-30
• 公開（公告）號: CN202041547U
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 秦明;胡爾同;顧飛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01P5/10
• 分類號: G01P5/10;G01P13/02;B81B3/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本實用新型涉及一種測量風速風向的傳感器，具體來說，涉及一種高靈敏度二維風速風向傳感器。?

背景技術

風速和風向是反應氣象情況非常重要的兩個參數。對環境監測、空氣調節和工農業生產有重要影響。因此，快速、準確的測量出風速和風向具有十分重要的現實意義。眾所周知，雖然利用機械加工的風杯和風向標能夠測量風速和風向，但是這些機械裝置具有移動部件，而使得這些機械裝置容易磨損、壽命短。同時這些機械裝置體積大，價格昂貴，需要經常維護。典型超聲風速傳感器發射和探測接收頭位置固定，因此相對結構也較大。基于微機械加工技術的微型流速傳感器具有體積小、價格低和產品一致性好的優點，是近幾年來流體傳感器研究的熱點。但是，由于硅襯底的高熱導率，微型流速傳感器的功耗較大，靈敏度較低。采用背面腐蝕或者正面腐蝕的方法形成絕熱薄膜，可以提高靈敏度，但是結構易損壞，不利于后道工藝和封裝。?

發明內容

技術問題：本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種高靈敏度二維風速風向傳感器，該傳感器結構簡單、體積小，并且在測量風速風向時，具有高靈敏度和低功耗。

技術方案：為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型的高靈敏度二維風速風向傳感器，包括四個基本單元和一個硅襯底，四個基本單元分布在硅襯底上；所述的每個基本單元包括加熱電阻、測溫電阻、第一外梁、第二外梁、第一內梁、第二內梁、第一焊接塊、第二焊接塊、第三焊接塊和第四焊接塊，第一焊接塊、第二焊接塊、第三焊接塊和第四焊接塊依次連接在硅襯底的上表面，加熱電阻和測溫電阻均由金屬制成，加熱電阻和測溫電阻位于同一水平面，并且相互平行，加熱電阻的長度大于測溫電阻的長度，加熱電阻和測溫電阻具有同一中線；與加熱電阻相比，測溫電阻靠近硅襯底的邊緣；加熱電阻的一端與第一外梁前部的頂端連接，加熱電阻的另一端與第二外梁前部的頂端連接；測溫電阻的一端與第一內梁前部的頂端連接，測溫電阻的另一端與第二內梁前部的頂端連接；第一外梁后部的尾端與第一焊接塊連接，第二外梁后部的尾端與第四焊接塊連接，第一內梁后部的尾端與第二焊接塊連接，第二內梁后部的尾端與第三焊接塊連接；第一外梁后部、第二外梁后部、第一內梁后部和第二內梁后部均與硅襯底相觸，第一外梁前部、第二外梁前部、第一內梁前部和第二內梁前部均懸空；所述的四個基本單元中的加熱電阻在硅襯底上呈二維對稱分布；所述的四個基本單元中的測溫電阻在硅襯底上呈二維對稱分布。

有益效果：與現有技術相比，本實用新型的技術方案的有益效果是：該傳感器結構簡單、體積小，并且在測量風速風向時，具有高靈敏度和低功耗。本技術方案的傳感器，第一外梁前部、第二外梁前部、第一內梁前部和第二內梁前部向上彎曲，呈懸空結構。因此，連接在第一外梁前部和第二外梁前部之間的加熱電阻，以及連接在第一內梁前部和第二內梁前部之間的測溫電阻，都處于懸空狀態。加熱電阻和測溫電阻為懸空狀態，脫離了硅襯底的表面，不受硅襯底高熱傳導率的影響，所以，該結構的傳感器具有高靈敏度和低功耗。同時，加熱電阻和測溫電阻為二維對稱分布，通過測量兩個相對的測溫電阻之間的溫度差，就可以得到一組正交的溫度分布信息。通過數值計算，利用兩組正交的溫度分布信息，可以得到風速和風向的信息，測量風速和風向精度高。另外，整個傳感器結構簡單、體積小，工作響應時間快。?

附圖說明

圖1為本實用新型的俯視圖。

圖2是本實用新型中的一個基本單元的正視圖。

圖中有：硅襯底1、加熱電阻2，測溫電阻3、第一外梁4、第一外梁前部41、第一外梁后部42、第二外梁5、第二外梁前部51、第二外梁后部52、第一內梁6、第一內梁前部61、第一內梁后部62、第二內梁7、第二內梁前部71、第二內梁后部72、第一焊接塊8、第二焊接塊9、第三焊接塊10、第四焊接塊11。

具體實施方式