风向风速记录仪中新型传感器的工作原理
风向风速记录仪，其关键部件就是传感器的设计，所以关于风向风速记录仪的研究，其核心也是关于其感应风向和风速的传感器的研究，下面我们一起看下一种新型的传感器的研发过程。
风速和风向参数是气象观测的基本要素。基于MEMS的微型测风传感器具有体积小、重量轻、成本低和灵敏 度高等优点，可以满足航空航天、航海和环境气象信息探测等领域对传感器的迫切需求。微型测风传感器的研制主要集中在热式原理上，热式微型测风传感器具有测 量简单、工艺易控制、应用广泛、可实现风速风向的单片测量等优点，缺点是功耗大、衬底的热传导会导致测量误差、零点随环境温度漂移、响应时间长、高风速测 量不稳定。非热式微型测风传感器是把风速信息转化为拖动力、升力、压差、振动、粘滞力等信息，再检测由此带来的形变信息来检测风速，通过传感器的二次封装 来实现风向的测量，非热式微型测风传感器具有功率小，热损耗低等特点，主要缺点是难以实现风速风向的单片测量。
本文设计了一种基于MEMS的新型风速风向传感器，该传感器属于非热式微型测风传感器，可用于小量程风速测量，具有结构简单、可同时测量风速和风向等特点。
传感器包含4个相互正交的电容器，每个电容器由可动极板、固定极板、支撑体和引出电极构成。可动极板、 固定极板和支撑体为MEMS体硅工艺制作的微结构，可动极板和固定极板构成电容器的2个电极，可动极板悬空设置在玻璃衬底上表面，是被风吹动的敏感结构。 支撑体和固定极板固置在玻璃衬底的上表面，支撑体为可动极板提供固定支撑并和引出电极电连接，玻璃衬底作为整个传感器的支撑结构。
当传感器置于空气流场中时，可动极板形成一个阻流体，空气流体的流动会在阻流体上产生压力，压力的大小 取决于风速的大小和方向。可动极板沿着压力的方向会产生弯曲和形变，弯曲和形变的程度取决于压力的大小，可动极板的弯曲和形变引起电容器极板间距的变化， 从而引起传感器输出电容的变化。当空气流体以一定的风向吹过传感器时，其风速可以分解为南北和东西2个方向的风速，通过测量电容器输出电容的值，可以得到 南北方向和东西方向的风速，将2个方向上的风速合成，就可以得到实际的风速和风向。
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综述
