[发明专利]一种风速传感器测量电路及方法

说明书

本发明提供一种风速传感器测量电路及方法，通过逻辑控制电路完成电阻除法电路中两个测温电阻的位置切换，通过电阻除法电路完成对被测风速传感器两个测温电阻的除法运算，由主控电路根据电阻除法电流的输出信号生成风速信号，完成测算风速，这样的电路结构，与现有技术中的电桥电路相比，测量原理有着本质上的区别，从电路原理角度入手，能够明显改善风速传感器在高风速下的响应特性，提高风速传感器的在高风速下的分辨率。

技术领域

本发明涉及气象观测领域，尤其涉及一种风速传感器测量电路及方法。

背景技术

在气象观测领域中，风速是最为基本的气象要素之一，关系生产生活水平和生命财产安全。目前，风速测量方式多种多样，具有各异的优势并适用于不同的场景。以MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)为工艺的热膜式风速传感器具有体积小、易于集成、精度高、功耗小等优势，成为当前新兴的、发展迅速的风速传感器，但该种传感器风速测量范围小，严重限制了热膜式风速传感器应用范围。因此，有必要对该问题进行针对性的研究。

风速传感器是风速测量的核心，为了提升传感器性能，在风速传感器方面，相关研究主要针对传感器的基材、结构等角度开展，尝试通过减小传感器热损耗率的方式来提升传感器高风速响应灵敏度，进而扩大风速测量范围。在风速测量电路设计方面，创新型研究内容较少，常用的电路测量方案中采用恒温差电路实现电阻加热，采用电桥电路实现测温电阻的风速读取。在低风速时，电桥电路可以有较高的分辨率，但随着风速提高，分辨率逐渐下降直至为0，该特点是MEMS风速传感器的重要缺陷之一，严重限制了MEMS风速传感器的使用场景。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种风速传感器测量电路及方法，从电路原理角度入手，改善了风速传感器在高风速下的响应特性，提高风速传感器的在高风速下的分辨率。

第一方面，本发明实施例提供一种风速传感器的测量电路，所述风速传感器包括第一测温电阻和第二测温电阻，所述测量电路包括：

电阻除法电路，与被测风速传感器连接，用于对所述被测风速传感器的第一测温电阻和第二测温电阻进行除法运算，得到输出信号；

逻辑控制电路，与所述电阻除法电路的输出端、输入端连接，用于控制被测风速传感器的第一测温电阻和第二测温电阻的位置切换；

主控电路，与所述电阻除法电路、所述逻辑控制电路连接，用于根据所述输出信号生成风速信号。

在一些实施例中，所述电阻除法电路，包括：

模拟开关，所述模拟开关的第一端和第二端接入参考信号，所述模拟开关的第三端连接所述第二测温电阻一端，所述第二测温电阻另一端连接所述第一测温电阻一端，所述第一测温电阻另一端连接所述模拟开关的第四端，所述模拟开关用于切换所述第一测温电阻和所述第二测温电阻的位置；

电阻除法器，反相输入端连接所述第二测温电阻另一端，同相输入端连接补偿电阻一端，所述补偿电阻另一端接地，所述电阻除法器的输出端连接至所述模拟开关的第五端、第六端，所述电阻除法器用于对所述第一测温电阻和所述第二测温电阻进行除法运算。

在一些实施例中，所述逻辑控制电路，包括：

模拟比较器，同向输入端接入参考信号，反相输入端接入所述电阻除法器的输出信号的翻转信号，并对所述参考信号和所述翻转信号进行比较，所述模拟比较器的输出端连接分压电路；

JK触发器，J端、K端、时钟信号引脚与所述主控电路连接，所述时钟信号引脚还连接至所述分压电路，所述JK触发器的输出端连接所述模拟开关的输入端，所述J端、所述K端的状态由所述主控电路根据所述电阻除法器的输出信号设定，以控制所述第一测温电阻和第二测温电阻的位置切换。

在一些实施例中，所述分压电路包括：