新型風向風速自記儀的工作原理

風向風速自記儀是(shi)用(yong)於(yu)測(ce)定(ding)風(feng)向(xiang)和(he)風(feng)速(su)的(de)儀(yi)器(qi)，該(gai)儀(yi)器(qi)通(tong)過(guo)風(feng)向(xiang)風(feng)速(su)傳(chuan)感(gan)器(qi)，來(lai)感(gan)應(ying)風(feng)速(su)和(he)風(feng)向(xiang)，得(de)到(dao)及(ji)時(shi)的(de)風(feng)速(su)風(feng)向(xiang)值(zhi)。而(er)本(ben)文(wen)要(yao)講(jiang)述(shu)的(de)新(xin)型(xing)風(feng)速(su)風(feng)向(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi),該傳感器屬於非熱式微型測風傳感器，可用於小量程風速測量,具有結構簡單、可同時測量風速和風向等特點。

風向風速自記儀的傳感器包含4個相互正交的電容器,每個電容器由可動極板
、固定極板、支撐體和引出電極構成。可動極板、固定極板和支撐體為MEMS體矽工藝製作的微結構,可動極板和固定極板構成電容器的2個電極,可動極板懸空設置在玻璃襯底上表麵,是被風吹動的敏感結構。支撐體和固定極板固置在玻璃襯底的上表麵,支撐體為可動極板提供固定支撐並和引出電極電連接,玻璃襯底作為整個傳感器的支撐結構。

當傳感器置於空氣流場中時,可動極板形成一個阻流體,空氣流體的流動會在阻流體上產生壓力,壓力的大小取決於風速的大小和方向。可動極板沿著壓力的方向會產生彎曲和形變,彎曲和形變的程度取決於壓力的大小,可動極板的彎曲和形變引起電容器極板間距的變化,從而引起傳感器輸出電容的變化。當空氣流體以一定的風向吹過風向風速監測儀的傳感器時,其風速可以分解為南北和東西2個方向的風速,通過測量電容器輸出電容的值,可以得到南北方向和東西方向的風速,將2個方向上的風速合成,就可以得到實際的風速和風向。