MEMS硅熱式風速傳感器的零點漂移抑制方法研究.pdf

1、風速風向是氣象要素中非常關(guān)鍵的因素，在氣象預報，環(huán)境監(jiān)測與控制等方面有著廣泛的應用。近年來，高精度便攜式風速計成為風速計研究的核心。MEMS傳感器，具有小體積、低成本、集成化、智能化的特點，是未來傳感器的發(fā)展方向。本文主要針對工作于熱溫差模式的傳感器的偏心封裝引起的零點漂移進行研究與補償。本論文的具體工作內(nèi)容如下:
　　(1)本文針對傳感器的零點漂移現(xiàn)象，主要建立了傳感器陶瓷基板偏心封裝的熱電耦合模型，進行傳感器的輸出性能分析，搭

2、建了傳感器陶瓷基板偏心封裝的有限元仿真模型，進行傳感器偏心封裝性能分析。MEMS硅熱式風速風向傳感器在恒定溫度條件下表現(xiàn)出零點漂移現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在兩個方面，隨著風速的增大傳感器輸出信號的風速零點隨風速而變化，同一個風速條件下隨著風向的變化傳感器輸出信號產(chǎn)生正反方向的不對稱性。
　　(2)本文提出了一種基于陶瓷基板偏心封裝的零點漂移補償方法，將傳感器偏心封裝輸出規(guī)律公式應用到傳感器風速計算階段進行傳感器輸出風速風向的修正。該算法大大

3、降低了熱溫差模式下傳感器的風速風向誤差。使得低風速階段風速誤差控制在±0.3m/s的范圍內(nèi)，中高風速的測量誤差控制在±5％的范圍內(nèi)，總體角度誤差控制在±2°。
　　(3)本文將傳感器的熱溫差和熱損失型兩種工作模式的輸出結(jié)果進行整合，提高風速計的性能。最終實現(xiàn)了風速精度在±3％，角度精度在±2°。
　　本文主要著手解決傳感器除卻溫度影響之外的零點漂移問題，以提高MEMS硅熱式風速風向傳感器的性能。通過建立傳感器的熱電耦合模型，