收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

MEMS热式风速风向传感器系统的优化设计

王芳  
【摘要】:MEMS热式风速风向传感器因具有传统风检测设备所不具备的低功耗、小型化、智能化等优点,而被众多研究人员所研究。为了使其能够更广泛的应用于气象检测、农业生产以及日常生活的各个方面,对于传感器系统优化的研究也在不断的进行中。在本论文中首先分析了实验室对热式风速风向传感器温漂现象现有的补偿方法及其局限性,接着提出了一种基于软件恒温差控制的热式风速风向传感器系统,利用软件模块代替原有的惠斯通电桥来获取温差信息并利用单片机实现系统的恒温差控制,目的是消除在使用惠斯通电桥进行温差信息采样时,由于测温元件温度系数不同所造成的的温漂现象,同时实现对加热功率的准确控制。课题的主要内容如下:(1)对恒温差控制系统进行硬件电路和软件模块的设计,利用反馈控制改变流经加热元件的电流以改变加热功率,使系统实现恒温差控制;(2)对软件算法中的关键环节进行优化设计与实验验证——分别对温度采样滤波算法和恒温差控制核心算法进行了优化设计,确定了定时采样递推平均滤波算法和PID恒温差控制算法为系统软件算法的最终方案;(3)对优化后的传感器系统进行风速风向性能测试;(4)对系统的静态温漂特性进行测试并对存在的温漂现象进行分析与实验验证,最终确认该系统温漂来源较为单一,主要是来自于测温元件温度系数检测误差,因而易于进行温漂补偿,并依据分析结果对温漂现象进行了补偿。系统测试结果显示,基于软件恒温差控制的传感器系统在温差设为15℃的情况下,传感器系统的风速测量范围为Om/s-19m/s,热损失测量低风速段灵敏度为4.5mW/(m ·s-1),高风速段灵敏度为1.7mW/(m·s-1),响应时间最长为40s,热温差检测中x方向和y方向最大灵敏度分别为22.4mV/(m · s-1)和14mV/(m ·s-1),基本可以实现风速风向检测功能。系统温漂补偿后测试结果显示,在环境温度从-20℃变化到40℃的过程中,传感器系统静态加热功率仅变化2mW,对应的静态风速输出值变化量小于0.5m/s,静态温漂现象得到了较好改善。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 高;用于测量目标光吸收率的传感器系统[J];红外;2002年05期
2 李,唐;美国空军寻求综合传感器系统[J];电子对抗技术;1995年03期
3 ;有速度(位置)传感器和无速度(位置)传感器系统[J];变频器世界;2006年07期
4 余学锋;于杰;;传感器系统的二点标定新方法及其分析[J];电子测量技术;2008年04期
5 高;;多光谱传感器系统[J];红外;2008年11期
6 王正刚;卢胜;殷希梅;陈习智;;无人值守地面传感器系统设计[J];电子技术;2009年09期
7 陈慈沼;殷刚毅;黄庆安;;一种利用多频电容辨别路面干湿的传感器系统[J];仪表技术与传感器;2009年S1期
8 丛秋波;;传感器系统设计方案的改革与创新[J];电子设计技术;2011年03期
9 Jurgen Kühnel;;传感器系统设计的捷径[J];今日电子;2011年09期
10 叶天凤;胡长晖;叶梦君;万里光;;一种近距离无线传感器系统的设计[J];信息技术;2012年10期
11 ;测量矿物组分的彩色传感器系统的研制[J];铀矿冶;1995年03期
12 本刊编辑部;无线技术在传感器系统中的应用[J];传感器世界;1999年07期
13 高;用于观测目标的电光传感器系统[J];红外;1999年07期
14 尉林明;刘建国;孙雷明;;基于移动平台的无线传感器系统的设计与实现[J];信息通信;2014年01期
15 ;传感器系统和用于制造传感器系统的方法[J];传感器世界;2013年12期
16 李国权;3300传感器系统常见干扰及处理[J];大氮肥;2001年06期
17 耿奎,李为民,赵晨光;区域地面防空网络化作战传感器系统[J];火力与指挥控制;2005年05期
18 陈玉榜;;测定低含油量的传感器系统的设计及实验[J];安徽工业大学学报(自然科学版);2006年04期
19 高国龙;;约翰威立公司出版传感器系统设计新书[J];红外;2010年01期
20 史永基;高雅利;王宇炎;叶芳;;新能源汽车节能减排技术研究进展(3)——传感器系统[J];传感器世界;2011年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘国强;安钢;唐东红;;外卡式微型传感器系统的设计及其应用[A];中国传感器产业发展论坛暨东北MEMS研发联合体研讨会论文集[C];2004年
2 陈立强;吴祖堂;;嵌入式系统在无人值守地面传感器系统中的应用[A];2012'中国西部声学学术交流会论文集(Ⅱ)[C];2012年
3 孟庆森;陈少平;;功能陶瓷(玻璃)与金属场致扩散连接技术在MEMS中的应用[A];全球化、信息化、绿色化提升中国制造业——2003年中国机械工程学会年会论文集(微纳制造技术应用专题)[C];2003年
4 李杰;姜印平;刘江江;;基于MSP430单片机的无线智能传感器系统的设计[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
5 陈容睿;饶云江;冉曾令;聂玲;;基于喇曼/掺铒光纤混合放大的长距离布拉格光栅传感器系统[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
6 于华男;张勇;马小艳;;制导弹药用MEMS惯性导航系统发展与关键技术综述[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
7 蒋振新;丁桂甫;杨春生;张永华;;一种新型MEMS共面波导传输线的理论研究[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
8 李强;沈志勇;宣益民;韩玉阁;;MEMS百叶窗的设计与仿真[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第二届学术会议论文集[C];2005年
9 黄晓东;张筱朵;王斌;秦明;黄庆安;;单片集成MEMS电容式压力传感器接口电路设计[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
10 李强;邓德喜;宣益民;;MEMS热控百叶窗仿真与实验研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘积学;声表面波多参数传感器系统理论及关键技术[D];重庆大学;2008年
2 朱雁青;低功耗MEMS热式风速风向传感器的研究[D];东南大学;2016年
3 付世;磁致双稳态MEMS电磁微继电器的研制[D];上海交通大学;2008年
4 王卫东;面向MEMS设计的微流体流动特性研究[D];西安电子科技大学;2007年
5 王鹏;基于MEMS矢量水听器阵列的声目标定向定位技术研究[D];中北大学;2013年
6 张桂菊;应用于高温高压测量的非本征型光纤法布里-珀罗传感器系统研究[D];大连理工大学;2006年
7 耿军平;全分布式光纤传感器系统研究[D];西北工业大学;2002年
8 黄闯;基于左右手复合传输线和MEMS的新型微波器件研究[D];上海交通大学;2010年
9 朱晓明;基于MEMS技术的超宽带光子晶体天线研究[D];哈尔滨工程大学;2017年
10 董凤良;基于MEMS的光学读出热成像技术的研究[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王芳;MEMS热式风速风向传感器系统的优化设计[D];东南大学;2017年
2 郝玉婷;高分辨太阳软X射线CCD传感器系统设计与实现[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2015年
3 王风;基于车载移动终端的车辆追踪方法和系统[D];电子科技大学;2014年
4 唐丹;无源无线多参数微型传感器系统研发[D];东南大学;2015年
5 潘佳笛;基于双核CORTEX-M4的MAVs传感器系统的研究与实现[D];南京信息工程大学;2016年
6 李起飞;智能路面传感器采样算法与系统结构优化[D];东南大学;2015年
7 陈玉贤;基于Web的物料储存信息采集系统的设计与实现[D];山东大学;2017年
8 张国平;新型卟啉可视阵列传感器系统的构建及其在生物分子检测中的应用[D];重庆大学;2010年
9 孙健;用于重要油气设施安全监控的多地震动传感器系统的研究[D];天津大学;2009年
10 黑杨辉;相位光栅干涉触针式传感器系统的研究[D];华中科技大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 徐勐 通讯员 苏媛;国家高新区MEMS研究院落户淄博[N];淄博日报;2010年
2 钱程;美名格-艾罗公司推出MIS传感器系统[N];中国纺织报;2008年
3 IHS公司MEMS与传感器首席分析师 Richard Dixon;汽车MEMS:安全设备领涨 十大厂商主导[N];中国电子报;2013年
4 连于慧;2011年MEMS市场上看720亿美元[N];电子资讯时报;2007年
5 上海硅知识产权交易中心;MEMS麦克风发展迅速 全球专利量呈上升趋势[N];中国电子报;2010年
6 记者 卫新华;我市全面启动MEMS研发和产业化工作[N];重庆日报;2001年
7 马国庆 汪华南;国产MEMS检波器产业化有待进一步推进[N];中国石化报;2006年
8 ;创新商务模式深耕MEMS麦克风市场[N];中国电子报;2009年
9 ;用MEMS方法制备麦克风刻不容缓[N];中国电子报;2009年
10 ;提高MEMS麦克风性价比是关键[N];中国电子报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978