[發(fā)明專利]一種基于雙層熱電堆結(jié)構(gòu)的風速風向傳感器及檢測方法

有效

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• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107907707B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易真翔;葉一舟;秦明;黃慶安
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01P5/10
• 分類號: G01P5/10;G01P13/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種基于雙層熱電堆結(jié)構(gòu)的風速風向傳感器及檢測方法，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，且易于測量，具有高靈敏度。所述基于雙層熱電堆結(jié)構(gòu)的風速風向傳感器，所述風速風向傳感器包括硅襯底、位于硅襯底上方的二氧化硅層，以及位于二氧化硅層中的加熱電阻、上層熱電堆組和下層熱電堆組；上層熱電堆組和下層熱電堆組上下布設(shè)；加熱電阻分別與第一加熱電阻接觸塊和第二加熱電阻接觸塊連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子機械系統(tǒng)(MEMS)的技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種基于雙層熱電堆結(jié)構(gòu)的風速風向傳感器及檢測方法。

背景技術(shù)

風速風向信息與人們的生活息息相關(guān)，并廣泛應用在工業(yè)建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航天航空、交通旅游、氣象預報以及環(huán)境保護等領(lǐng)域。以前，風速風向的測量主要采用機械式風杯和風向標來實現(xiàn)。近期，又出現(xiàn)了基于超聲原理和多普勒原理的風速風向傳感器。但是，由于體積龐大、成本高，這些風速風向傳感器無法滿足物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的小型化、低成本等應用需求。最近，微電子機械系統(tǒng)技術(shù)的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)的風速風向傳感器，使得小型化、低功耗的風速風向檢測微系統(tǒng)成為現(xiàn)實。

MEMS風速傳感器主要基于風場導致熱場不對稱的原理，分別在加熱電阻的上下游對稱地設(shè)計一個溫度傳感器，當無風時，溫度傳感器的溫度相等，而當有風吹過時，上游的熱量帶到下游，從而導致上游溫度下降，下游溫度上升，通過電路讀取兩個溫度傳感器的溫差，最終可以實現(xiàn)風速和風向的測量。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種基于雙層熱電堆結(jié)構(gòu)的風速風向傳感器及檢測方法，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，且易于測量，具有高靈敏度。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于雙層熱電堆結(jié)構(gòu)的風速風向傳感器，所述風速風向傳感器包括硅襯底、位于硅襯底上方的二氧化硅層，以及位于二氧化硅層中的加熱電阻、上層熱電堆組和下層熱電堆組；上層熱電堆組和下層熱電堆組上下布設(shè)；加熱電阻分別與第一加熱電阻接觸塊和第二加熱電阻接觸塊連接。

作為優(yōu)選例，所述上層熱電堆組包括第一上層熱電堆、第二上層熱電堆、第三上層熱電堆和第四上層熱電堆；第一上層熱電堆兩端分別與第一上層熱電堆接觸塊和第二上層熱電堆接觸塊連接，第二上層熱電堆兩端分別與第三上層熱電堆接觸塊和第四上層熱電堆接觸塊連接，第三上層熱電堆兩端分別與第五上層熱電堆接觸塊和第六上層熱電堆接觸塊連接，第四上層熱電堆兩端分別與第七上層熱電堆接觸塊和第八上層熱電堆接觸塊連接。

作為優(yōu)選例，所述下層熱電堆組包括第一下層熱電堆、第二下層熱電堆、第三下層熱電堆和第四下層熱電堆，第一下層熱電堆兩端分別與第一下層熱電堆接觸塊和第二下層熱電堆接觸塊連接，第二下層熱電堆兩端分別與第三下層熱電堆接觸塊和第四下層熱電堆接觸塊連接，第三下層熱電堆兩端分別與第五下層熱電堆接觸塊和第六下層熱電堆接觸塊連接，第四下層熱電堆兩端分別與第七下層熱電堆接觸塊和第八下層熱電堆接觸塊連接。

作為優(yōu)選例，第一下層熱電堆和第一上層熱電堆相對布設(shè)，第二下層熱電堆和第二上層熱電堆相對布設(shè)，第三下層熱電堆和第三上層熱電堆相對布設(shè)，第四下層熱電堆和和第四上層熱電堆相對布設(shè)。

本發(fā)明實施例還提供一種基于雙層熱電堆結(jié)構(gòu)的風速風向傳感器的檢測方法，包括：