[發(fā)明專利]一種提高測(cè)量范圍和全量程精度的風(fēng)速風(fēng)向傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111142905.9
• 申請(qǐng)日: 2021-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN113884701B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊博;秦明;王振軍;易真翔;黃慶安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P5/08
• 分類號(hào): G01P5/08;G01P13/02
• 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: 秦秋星

1.一種提高測(cè)量范圍和全量程精度的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于：傳感器芯片（10）包括硅薄膜（17）、傳感器背腔（18），在硅薄膜（17）設(shè)置有中央加熱元件（16）、四個(gè)中心對(duì)稱的測(cè)溫元件（15）以及四個(gè)中心對(duì)稱的硅壓阻（14），以及導(dǎo)風(fēng)板（20）、整流柵格（30）、下底蓋（40）、絕熱圓環(huán)（50）；硅薄膜（17）的形狀是任意中心對(duì)稱的形狀；導(dǎo)風(fēng)板（20）的形狀是任意使風(fēng)向發(fā)生偏轉(zhuǎn)至正面硅薄膜（17）的中心對(duì)稱形狀；

加熱元件（16）位于硅薄膜（17）的中心，四個(gè)測(cè)溫元件（15）中心對(duì)稱地分布于加熱元件（16）周圍，四個(gè)硅壓阻（14）設(shè)置在硅薄膜（17）的邊緣，同樣中心對(duì)稱的分布在加熱元件（16）周圍；當(dāng)無風(fēng)時(shí)，加熱元件（16）形成中心對(duì)稱的溫度場(chǎng)，四個(gè)測(cè)溫元件（15）所在位置具有相同的溫度；硅薄膜（17）兩側(cè)的壓力差為零，四個(gè)硅壓阻（14）所受縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力均為零；當(dāng)有風(fēng)吹過，氣流經(jīng)過導(dǎo)風(fēng)板（20）偏轉(zhuǎn)一定角度后作用在硅薄膜（17）上，兩組相互正交的硅壓阻（14）分別受到縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力，應(yīng)力的大小隨風(fēng)速的增大而增大，硅薄膜（17）兩側(cè)壓力差的大小可反映風(fēng)速信息；

低風(fēng)速范圍內(nèi)，熱分布測(cè)量通過監(jiān)測(cè)傳感器芯片（10）表面溫度分布情況來間接表征風(fēng)速風(fēng)向值；通過相互正交分布的兩對(duì)測(cè)溫元件（15）分別檢測(cè)水平、垂直方向上的溫度差，將兩組溫差信號(hào)進(jìn)行矢量合成即可用于表征風(fēng)速風(fēng)向信息；

高風(fēng)速范圍內(nèi)，風(fēng)壓測(cè)量通過監(jiān)測(cè)硅薄膜（17）邊緣壓力情況來間接表征風(fēng)速風(fēng)向值；

所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器的制作步驟包括：首先將傳感器芯片（10）注塑于絕熱圓環(huán)（50）中心位置，并將其粘接于塑料底座上；然后在上方加裝包含弧形導(dǎo)風(fēng)板（20）和整流柵格（30）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高測(cè)量范圍和全量程精度的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于：整流柵格（30）的形狀是柱狀或網(wǎng)狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高測(cè)量范圍和全量程精度的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于：絕熱圓環(huán)（50）由任意低熱導(dǎo)率材料組成。