[发明专利]铂热栅式风速风向传感器

说明书

技术领域

本发明涉及铂热栅式风速风向传感器，用于风速风向的测量，属于传感器领域。

背景技术

目前使用的风速测量传感器，主要由两种形式，一种是带旋转部件的风杯风速传感器、螺旋浆风速传感器，另一种是热线风速传感器等。风杯风速传感器和螺旋浆风速传感器因旋转质量有限，传感器器惯性较大，转动部分破坏流场，不能测量较低的风速，误差较大，使用寿命有限。热线、热模式风速传感器存在工艺难度大，输出信号微弱，后端信号处理电路复杂，而且结构易损坏的缺点。上述两种形式的风速传感器均属于一维风速传感器，不能完成风向的测量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种铂热栅式风速风向传感器，该传感器用于风速风向的测量，具有体积小、质量轻、精度高、长寿命、结构简单可靠的特点。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

铂热栅式风速风向传感器，包括铂丝、隔热基底层、过渡层、覆膜层和金属片引线，其中隔热基底层与过渡层粘接连接，铂丝绕成四个独立的栅丝结构a、b、c、d并粘接在过渡层上，四个独立的栅丝结构中的两个栅丝结构a、b水平排列，另外两个栅丝结构c、d竖直排列，且栅丝结构a、b的连线与栅丝结构c、d的连线互相垂直，铂丝引线与金属片引线焊接连接，覆膜层粘接在过渡层上，并将铂丝覆盖。

在上述铂热栅式风速风向传感器中，四个独立的栅丝结构a、b、c、d在过渡层上对称排布，即：若栅丝结构a、b的连线与栅丝结构c、d的连线的交点为O，则四个独立的栅丝结构a、b、c、d与交点O的距离相等。

在上述铂热栅式风速风向传感器中，铂丝的直径为0.01～0.1mm，单个栅丝结构的阻值为100Ω～200Ω。

在上述铂热栅式风速风向传感器中，隔热基底层为热导率低于5W/(m·K)的非金属材料。

在上述铂热栅式风速风向传感器中，隔热基底层为聚酰氧胺板或环氧树脂板，厚度为0.3～1mm。

在上述铂热栅式风速风向传感器中，过渡层为非金属材料。

在上述铂热栅式风速风向传感器中，过渡层为无碱玻璃纤维布。

在上述铂热栅式风速风向传感器中，铂丝采用平面绕线工艺绕成四个独立的栅丝结构a、b、c、d，在使用时，过渡层上先均匀喷涂一层胶，铂丝边绕制边粘接在过渡层上。

在上述铂热栅式风速风向传感器中，覆膜层为聚酰氧胺薄膜，厚度为0.02～0.06mm。

在上述铂热栅式风速风向传感器中，金属片引线为镍片引线、不锈钢片引线或铜箔引线，厚度为0.02～0.06mm。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

（1）相对于带旋转部件的风杯风速传感器、螺旋浆风速传感器，本发明能克服风杯风速传感器和螺旋浆风速传感器因旋转质量有限，传感器器惯性较大，转动部分破坏流场，不能测量较低的风速，误差较大，使用寿命有限的缺点，本发明的原理基于流体外掠平板的传热理论，采用测量温差的方式得到风速和风向，本发明具有无机械运动机构、对流场的破坏小、测量惯性小、能测量低风速、精度高、长寿命等优点；

（2）相对于热线、热膜式风速传感器，本发明采用热电阻原理测量温度，通过温度差得到风度，后端处理电路简单，能克服其工艺难度大，输出信号微弱，后端信号处理电路复杂，而且结构易损坏的缺点，具有工艺简单、输出信号大、结构可靠的优点；

（3）相对于常见的风速传感器不能测量风向的局限性，本发明通过测量正交方向的风速，推算出风向，因此能同时测量风速和风向；

（4）相对于常见的风速传感器的结构，本发明采用隔热基底层、过渡层、覆膜层组成的三层薄膜工艺，整机厚度约1mm，节省安装空间，对气流扰动小；

（5）本发明同时具有质量轻、精度高、长寿命、结构简单可靠的特点。

附图说明

图1为本发明风速风向传感器原理示意图；

图2A为本发明风速风向传感器结构示意图；

图2B为本发明风速风向传感器结构剖面图（图2A中A-A向剖面图）。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：