风速风向传感器

     风场测量一般包括两个矢量：风速风向。尽管真正理想的风场测量包括一个三维矢量，但是由于三维矢量的测定有很大的难度，因此，我们通常遇到的都是测量两个量—风速风向。风速风向传感器通常应用在气象测量中，目前比较知名的国外厂家有丹麦的Dantec公司、美国的TSI公司等。风速测量范围大致在1-60m/s，误差为±0.5m/s；风向测量为0-360°，误差为±3°。

       风速风向传感器早期运用的是光流速计技术（LDV）和热线热模风速技术（HWA），这两种技术相辅相成，各有特色，现今还是有相当大的应用领域。进入上世纪八十年代后，硅基础微机械加工技术逐渐成熟，并取得了大家的关注。到八十年代末，已经研制出了成功测定风速风向的传感器。

       硅流量风速风向传感器工作原理如下：在一个正方形膜片的四个边排布四个温敏电阻，在膜片中间放一个加热电阻。当风以一定方向吹向芯片时，风速将分解成Vx、Vy两个分量，然后这两个分量被芯片上的四个电阻感受到，引起电桥输出变化。然后进过一定的放大电路处理，得到Vx、Vy的比值，相应的风向就可以判断。下面请看具体的风速风向传感器版图。

图1 风速风向传感器加热面

图2 风速风向传感器感温面

     图1是风速风向传感器的加热面。四个对称分布的加热阵列单元是加热芯片，一般为铂膜热敏电阻，用于对称地加热芯片，使其高于周围温度。图2是感温阵列单元的阵列芯片，边上四个呈对称分布，中间一个芯片用于测量芯片的温度。

       风速风向传感器的灵敏度，几乎决定了整个仪器的性能。如今，很多技术都应用于提高传感器的灵敏度，异性腐蚀技术就是其中的一种，将加热电阻和边缘隔开，大大提高了加热效率，同时使得对流速度更加灵敏，相应速度加快。