[發(fā)明專利]一種具有零點(diǎn)校準(zhǔn)功能的熱式風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)及校準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510346481.6
• 申請(qǐng)日: 2015-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN104977429B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦明;葉一舟;陳蓓;朱雁青;黃慶安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P21/02
• 分類號(hào): G01P21/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 黃成萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有零點(diǎn)校準(zhǔn)功能的熱式風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)及校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

風(fēng)速、風(fēng)向是反應(yīng)氣象情況非常重要的參數(shù)，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)、空氣調(diào)節(jié)和工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)有重要影響，因此快速準(zhǔn)確測(cè)量出風(fēng)速和風(fēng)向具有重要的實(shí)際意義。眾所周知，典型熱風(fēng)速傳感器由于工藝和封裝問(wèn)題，不能做到完全對(duì)稱，因此零點(diǎn)漂移問(wèn)題一直是阻礙熱風(fēng)速計(jì)精確度和靈敏度提高的一大難關(guān)。一般的方法是通過(guò)測(cè)量環(huán)境溫度的變化和風(fēng)速之間的關(guān)系，利用查表或經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)，這樣做的問(wèn)題在于需要大量的測(cè)試，且每個(gè)傳感器由于封裝工藝的不完全一致，需要一一校準(zhǔn)，因此耗時(shí)且能耗非常高。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種可在線進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)的熱式風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)及校準(zhǔn)方法，該結(jié)構(gòu)通過(guò)在傳感器上附加加熱結(jié)構(gòu)的方法調(diào)節(jié)傳感器的輸出，達(dá)到檢測(cè)實(shí)時(shí)零點(diǎn)的目的，避免了傳感器的繁瑣補(bǔ)償問(wèn)題。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種具有零點(diǎn)校準(zhǔn)功能的熱式風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)，包括圓形陶瓷襯底，在圓形陶瓷襯底的背面中心位置設(shè)置加熱元件，第一測(cè)溫傳感器和第二測(cè)溫傳感器以加熱元件為中心對(duì)稱分布在圓形陶瓷襯底的背面，第一加熱元件和第二加熱元件以加熱元件為中心對(duì)稱分布在圓形陶瓷襯底的正面；第一加熱元件通過(guò)第一導(dǎo)線和第一通孔與圓形陶瓷襯底背面的第一引線焊盤連接，第二加熱元件通過(guò)第二導(dǎo)線和第二通孔與圓形陶瓷襯底背面的第二引線焊盤連接，第一導(dǎo)線、第一通孔和第一引線焊盤分別與第二導(dǎo)線、第二通孔和第二引線焊盤對(duì)稱。

優(yōu)選的，所述第一測(cè)溫傳感器和第一加熱元件置正對(duì)，所述第二測(cè)溫傳感器和第二加熱元件位置正對(duì)。

正常工作時(shí)，第一加熱元件和第二加熱元件不工作，加熱元件加熱使圓形陶瓷襯底正面溫度高于環(huán)境一固定溫度值，當(dāng)圓形陶瓷襯底正面有流體風(fēng)吹過(guò)，使圓形陶瓷襯底正面的溫度場(chǎng)不再以加熱元件為中心對(duì)稱，該溫度場(chǎng)反饋到圓形陶瓷襯底背面，將使第一測(cè)溫傳感器和第二測(cè)溫傳感器之間產(chǎn)生溫差，該溫差減去傳感器表面無(wú)風(fēng)時(shí)得到的第一測(cè)溫傳感器和第二測(cè)溫傳感器之間的溫差(即零點(diǎn))，就可以得到環(huán)境風(fēng)速的信息。

如此時(shí)需要校準(zhǔn)零點(diǎn)，則驅(qū)動(dòng)第一加熱元件和第二加熱元件分別工作，使圓形陶瓷襯底正面的溫度場(chǎng)出現(xiàn)兩個(gè)極端不對(duì)稱情況，即第一加熱元件單獨(dú)工作，使第一測(cè)溫傳感器測(cè)得的溫度遠(yuǎn)高于第二測(cè)溫傳感器測(cè)得的溫度，記此溫差為T1；反之第二加熱元件單獨(dú)工作，使第二測(cè)溫傳感器測(cè)得的溫度遠(yuǎn)高于第一測(cè)溫傳感器測(cè)得的溫度，記此溫差為T2。此時(shí)環(huán)境風(fēng)的影響很小，可以忽略。因此將這兩個(gè)溫差值取平均，即(T1+T2)/2，該值就是當(dāng)前環(huán)境下傳感器的零點(diǎn)值。

一種具有零點(diǎn)校準(zhǔn)功能的熱式風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)的校準(zhǔn)方法，正常工作時(shí)，第一加熱元件和第二加熱元件不工作，校準(zhǔn)零點(diǎn)時(shí)，包括如下步驟：首先，第一加熱元件工作，第二加熱元件不工作，記錄第一測(cè)溫傳感器第二測(cè)溫傳感器之間測(cè)量溫差記為T1；其次，第一加熱元件不工作，第二加熱元件工作，記錄第一測(cè)溫傳感器和第二測(cè)溫傳感器之間測(cè)量溫差記為T2；最后將(T1+T2)/2作為該傳感器的新零點(diǎn)值。

優(yōu)選的，第一加熱元件和第二加熱元件單獨(dú)工作時(shí)，第一測(cè)溫傳感器和第二測(cè)溫傳感器之間測(cè)量溫差T1的絕對(duì)值和測(cè)量溫差T2的絕對(duì)值均等于或略大于該傳感器測(cè)量范圍的上限。

有益效果：本發(fā)明提供的具有零點(diǎn)校準(zhǔn)功能的熱式風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)勢(shì)：1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量方法也不復(fù)雜，便于實(shí)現(xiàn)；2、傳感器正面的加熱元件的導(dǎo)線通過(guò)通孔轉(zhuǎn)移到襯底背面，不影響風(fēng)道，且封裝方便；3、可在線實(shí)時(shí)測(cè)量零點(diǎn)，不需要預(yù)先測(cè)量傳感器的零點(diǎn)在不同環(huán)境條件下的值，免去了補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，有效降低了標(biāo)定費(fèi)用并提高了效率；4、避免了傳感器長(zhǎng)期溫漂造成的零點(diǎn)漂移影響。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。