[发明专利]一种基于双层热电堆结构的风速风向传感器及检测方法

说明书

本发明公开了一种基于双层热电堆结构的风速风向传感器及检测方法，该传感器结构简单，且易于测量，具有高灵敏度。所述基于双层热电堆结构的风速风向传感器，所述风速风向传感器包括硅衬底、位于硅衬底上方的二氧化硅层，以及位于二氧化硅层中的加热电阻、上层热电堆组和下层热电堆组；上层热电堆组和下层热电堆组上下布设；加热电阻分别与第一加热电阻接触块和第二加热电阻接触块连接。

技术领域

本发明属于微电子机械系统(MEMS)的技术领域，具体来说，涉及一种基于双层热电堆结构的风速风向传感器及检测方法。

背景技术

风速风向信息与人们的生活息息相关，并广泛应用在工业建设、农业生产、航天航空、交通旅游、气象预报以及环境保护等领域。以前，风速风向的测量主要采用机械式风杯和风向标来实现。近期，又出现了基于超声原理和多普勒原理的风速风向传感器。但是，由于体积庞大、成本高，这些风速风向传感器无法满足物联网技术中的小型化、低成本等应用需求。最近，微电子机械系统技术的出现颠覆了传统的风速风向传感器，使得小型化、低功耗的风速风向检测微系统成为现实。

MEMS风速传感器主要基于风场导致热场不对称的原理，分别在加热电阻的上下游对称地设计一个温度传感器，当无风时，温度传感器的温度相等，而当有风吹过时，上游的热量带到下游，从而导致上游温度下降，下游温度上升，通过电路读取两个温度传感器的温差，最终可以实现风速和风向的测量。

发明内容

技术问题：本发明提供一种基于双层热电堆结构的风速风向传感器及检测方法，该传感器结构简单，且易于测量，具有高灵敏度。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于双层热电堆结构的风速风向传感器，所述风速风向传感器包括硅衬底、位于硅衬底上方的二氧化硅层，以及位于二氧化硅层中的加热电阻、上层热电堆组和下层热电堆组；上层热电堆组和下层热电堆组上下布设；加热电阻分别与第一加热电阻接触块和第二加热电阻接触块连接。

作为优选例，所述上层热电堆组包括第一上层热电堆、第二上层热电堆、第三上层热电堆和第四上层热电堆；第一上层热电堆两端分别与第一上层热电堆接触块和第二上层热电堆接触块连接，第二上层热电堆两端分别与第三上层热电堆接触块和第四上层热电堆接触块连接，第三上层热电堆两端分别与第五上层热电堆接触块和第六上层热电堆接触块连接，第四上层热电堆两端分别与第七上层热电堆接触块和第八上层热电堆接触块连接。

作为优选例，所述下层热电堆组包括第一下层热电堆、第二下层热电堆、第三下层热电堆和第四下层热电堆，第一下层热电堆两端分别与第一下层热电堆接触块和第二下层热电堆接触块连接，第二下层热电堆两端分别与第三下层热电堆接触块和第四下层热电堆接触块连接，第三下层热电堆两端分别与第五下层热电堆接触块和第六下层热电堆接触块连接，第四下层热电堆两端分别与第七下层热电堆接触块和第八下层热电堆接触块连接。

作为优选例，第一下层热电堆和第一上层热电堆相对布设，第二下层热电堆和第二上层热电堆相对布设，第三下层热电堆和第三上层热电堆相对布设，第四下层热电堆和和第四上层热电堆相对布设。

本发明实施例还提供一种基于双层热电堆结构的风速风向传感器的检测方法，包括：