文档介绍：硕士学位论文
基于 MEMS 技术的热式风速传感器研究
RESEARCH OF WIND SPEED SENSOR ON HEAT
BASED ON MEMS TECHNOLOGY
张宴程
哈尔滨工业大学
2012 年 3 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工程硕士学位论文
基于 MEMS 技术的热式风速传感器研究
硕士研究生:张宴程
导师:王祁教授
申请学位:工程硕士
学科:仪器仪表工程
所在单位:电气工程及自动化学院
答辩日期:2012 年 3 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index:
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Dissertation for the Masteral Degree in Engineering
RESEARCH OF WIND SPEED SENSOR ON HEAT
BASED ON MEMS TECHNOLOGY
Candidate: ZhangYan cheng
Supervisor: Qi
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Mechanical Manufacturing and
Automation
Affiliation: School of Mechatronics
Engineering
Date of Defence: March, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
风速传感器被广泛应用于人民日常生活和国民经济各个领域,是发展工农
业生产、环境监测、自动化控制、气象探测等必不可少的重要工具。热式风速
传感器以其独特的优势始终受到国内外研发人员的关注。围绕器件的性能提高,
在热式风速传感器的工作方式、测量原理、器件结构、材料选取等方面不断有
新的发展和突破。
本文在对热式风速传感器的线性、动态响应等特性进行分析的基础上,研究
并设计制造了一种新型结构的 MEMS 热式风速传感器。介绍了结构方面的设
计、构建了实验模型、并对实验数据进行了分析。提供了从电路方面进行温度
补偿的方法。探讨了影响传感器响应时间的因素,并说明如何控制这些因素提
高产品的快速响应能力。确定热式风速传感器的工艺参数,还有基于 MEMS
加工技术的风速传感器的工艺方法,介绍了关键工艺过程和控制措施。通过恒
温工作状态与恒压工作状态下的比较,详细介绍了数学模型构建与可靠性设计
的有效方法。该传感器的敏感部分采用的是微悬桥结构,微悬桥灵敏度高、功
耗较小、热容也比较小。本文对研制的新型结构 MEMS 热式风速传感器进行了
测试,测试的风速范围为 0~15m/s。通过对同一芯片切换不同工作方式,测试比
较了新结构和传统结构热式风速传感器的灵敏度。结果表明:带辅助热源的风
速传感器的灵敏度比传统设计提高了近 4 倍。采用可靠性分析方法对热线式风
速传感器进行了评估。
关键词:风速;微电子机械系统(MEMS);传热工作方式;传感器
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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
Wind sensor is used in daily life and country economy is the important
tool in developing work level,inspecting circumstance,autocontral,observation on
weather on wind sensors has been regarded anywhere .To improve
performance, development and breach is in work model ,measure principium, sensor
frame,choosing stuff.
Based on analytic of