[发明专利]一种拖动力原理和热线原理集成式微型风速传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感技术领域，特别涉及微型风速传感器，是一种拖动力 原理和热线原理集成式微型风速传感器。

背景技术

风速是气象观测中一个重要的信息参数，对于国防航空、气象环境、 交通运输、工业制造、农业生产等有重要的作用。常规的风速传感器主要 有风杯传感器、压力式测风传感器、超声式测风传感器、微波式测风传感 器、压差式测风传感器、离子式测风传感器、激光式测风传感器等。虽然 在这些传感器中，有些具有非常大的测量范围、有些精度非常高等特点， 但是都具有体积大的缺点。随着MEMS技术的发展，在国防航空、气象环 境、交通运输、工业制造、农业生产领域中迫切需要具有体积小，重量轻， 成本低的特点的MEMS微型风速传感器。

目前，国内外微型测风传感器主要有热式测风传感器和力式测风传感 器两种。热式测风传感器是基于热源在风流流过后产生的热梯度的原理来 测量风速。随着风速的变化，热源向风中传递的热量也在变化，这引起热 源热梯度的变化，通过电路测量电阻阻值的变化能够得到风速的信息。该 类传感器体积最小，结构简单，可集成，成本低，应用最广泛，缺点是高 风速测量不稳定。

力式测风传感器是基于风作用于敏感结构，引起敏感结构的形变的原 理来测量风速，通过测量敏感结构的形变获得风速信息。随着风速的变化， 风施加在敏感结构上的力变化，引起敏感结构形变的变化，通过电路检测 敏感结构形变的变化，能够得到风的信息。该类传感器体积小，结构相对 复杂，成本较低，缺点是小风速测量精度低。

发明内容

目前国内外微型风速风向传感器中热式测风传感器缺点是高风速测 量不稳定；力式测风传感器缺点是小风速测量精度低。为了解决现有技术 所存在的问题，本发明的目的是提供一种测量大小风速精度都很高的拖动 力原理和热线原理集成式微型风速传感器。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种拖动力原理和热线原理集成式微型风速传感器，包括边框8；其 还包括热式测量风速部分1和机械式测量风速部分2，位于边框8内；其 中，

热式测量风速部分1包括：双端固支悬梁3和热线电阻4；

双端固支悬梁3位于边框8内上部，两端固定于边框8的两侧边内侧， 走向与边框8轴向正交；

热线电阻4覆置于双端固支悬梁3的表面，热线电阻4的端头位于边 框8侧边的表面；

机械式测量风速部分2包括：薄板5、敏感梁6、应变传感器7；

薄板5位于边框8内下部，侧边与敏感梁6一端固接，敏感梁6另一 端固定于边框8侧边内侧，敏感梁6走向与边框8轴向相同或垂直；

应变传感器7覆置于敏感梁6的表面，应变传感器7的端头位于边框 8侧边的表面。

所述的传感器，其所述热线电阻4的数目至少为一根；形状可以为U 形或其它形状。

所述的传感器，其所述热线电阻4为两根，两U形或其它形状热线电 阻4，以热线电阻头相对的方式覆置于双端固支悬梁3的表面，热线电阻 两端头为两引出线接线端，接线端分别位于边框8两侧边的表面。

所述的传感器，其所述薄板5的形状为正方形或长方形或圆型。

所述的传感器，其所述敏感梁6的数目至少为一根，敏感梁6的位置 以薄板5的轴向中线两边对称排列。

所述的传感器，其所述敏感梁6可以为两根，位于薄板5下侧与边框 8下侧边内侧之间。

所述的传感器，其所述敏感梁6可以为四根，两根位于薄板5下侧与 边框8下侧边内侧之间，另两根分别位于薄板5两侧与边框8两侧边内侧 之间，另两根走向与边框8轴向正交。

所述的传感器，其所述应变传感器7的数目与敏感梁6的数目相同， 应变传感器7可以为U形或其它形状，为U形时，以U形头向边框8内的 方式覆置于敏感梁6的表面，U形的两端头为两引出线接线端，接线端分 别位于边框8侧边的表面。

本发明的优点：大小风速的测量精度都很高；利用微电子机械系统 (MEMS)技术将器件制作得很小(可以小于9毫米×8毫米×0.35毫米)； 采用MEMS技术，降低器件的成本，减小器件的功耗。

本发明的传感器可以广泛应用于国防航空、气象环境、交通运输、工 业制造、农业生产等领域。

附图说明

图1为本发明拖动力原理和热线原理集成式微型风速传感器立体示意 图；