風速風向傳感器

     風場測量一般包括兩個矢量：風速風向。盡管真正理想的風場測量包括一個三維矢量，但是由于三維矢量的測定有很大的難度，因此，我們通常遇到的都是測量兩個量—風速風向。風速風向傳感器通常應用在氣象測量中，目前比較知名的國外廠家有丹麥的Dantec公司、美國的TSI公司等。風速測量范圍大致在1-60m/s，誤差為±0.5m/s；風向測量為0-360°，誤差為±3°。

       風速風向傳感器早期運用的是光流速計技術（LDV）和熱線熱模風速技術（HWA），這兩種技術相輔相成，各有特色，現今還是有相當大的應用領域。進入上世紀八十年代后，硅基礎微機械加工技術逐漸成熟，并取得了大家的關注。到八十年代末，已經研制出了成功測定風速風向的傳感器。

       硅流量風速風向傳感器工作原理如下：在一個正方形膜片的四個邊排布四個溫敏電阻，在膜片中間放一個加熱電阻。當風以一定方向吹向芯片時，風速將分解成Vx、Vy兩個分量，然后這兩個分量被芯片上的四個電阻感受到，引起電橋輸出變化。然后進過一定的放大電路處理，得到Vx、Vy的比值，相應的風向就可以判斷。下面請看具體的風速風向傳感器版圖。

圖1 風速風向傳感器加熱面

圖2 風速風向傳感器感溫面

     圖1是風速風向傳感器的加熱面。四個對稱分布的加熱陣列單元是加熱芯片，一般為鉑膜熱敏電阻，用于對稱地加熱芯片，使其高于周圍溫度。圖2是感溫陣列單元的陣列芯片，邊上四個呈對稱分布，中間一個芯片用于測量芯片的溫度。

       風速風向傳感器的靈敏度，幾乎決定了整個儀器的性能。如今，很多技術都應用于提高傳感器的靈敏度，異性腐蝕技術就是其中的一種，將加熱電阻和邊緣隔開，大大提高了加熱效率，同時使得對流速度更加靈敏，相應速度加快。