文档介绍：东南大学硕士学位论文风速风向传感器控制与检测系统研究研究生:张燕波专微电子学与固体电子学指导教师:秦明淌中国南京东南大学逃恐氐闶笛槭二。一。年四月业:
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研究生签名:趣丝毽日期:研究生签名:塑整:垫导师签名:东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明兰竺:堡:竺丝:日期:本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼
摘要关键词:风速风向传感器,电路,恒温差控制,热温差检测,温度补偿气象检测与人们的日常生活密切相关,并在国家的工农业生产、航天探空、能源开发、交通旅游、开发建设以及环境保护等诸多领域起着至关重要的作用,风速风向的测量作为气象检测的重要部分,在气象检测中提供核心气象信息。传统机械式风速计有体积大、易磨损等缺陷,采用技术的热风速风向传感器可以同时测量风速和风向,并具有高可靠性和低成本,可以替代传统的风杯与风向标。本论文围绕本实验室最新设计的热式风速风向传感器的芯片结构,研究并设计出适合该芯片的控制电路和检测电路系统,解决风速测量有较大温漂、风向测试结果紊乱等存在的实际问题,使其达到能够在实际中应用,最终实现小型化和智能化的风速风向传感器测量系统,达到产品热式风速风向传感器在工作时都要先把传感器加热到一定程度,然后检测因受气体对流影响而发生变化的输出信号从而得到风速和风向的具体信息。本文首先深入分析传感器常用的控制模式和检测方式的工作原理,再根据本文的传感器芯片的结构选择出本文所采用恒温差控制模式和热温差检测方式,并在恒温差控制模型理论分析中提出温度补偿的思路与根据,在热温差检测的理论分析中推导出风向的计算公式。温度补偿在恒温差控制模式中至关重要,不可或缺;由于传感器芯片的加工制造、划片和后序传感器芯片的封装出现误差而导致了芯片的温度分布不对称和热点偏离芯片中心,因而在恒温差控制模式下的直接热温差检测风向紊乱。本文针对这些主要问题进行深入研究,对温度补偿提出三种解决方案:基于软件的、基于温敏元件突谖旅粜酒珹,选择最优方案并对恒温差控制电路进行完善;对系统硬件电路提出两种解决方案:双控制模式和恒温差控制模式下惠斯通电桥补偿,并进行了相关的测试与分析;完整的系统还包括电源电路,稳定的系统性能也需要稳定的电源系统,因而系统的电源电路必不可少。由于系统的硬件电路需要软件的支持,因而本文也在软件控制程序上进行主要功能模块的详细设计,包括片上模拟模块、ㄐ拍?椤显示模块、数值插值算法等,软件硬件的相互结合最终构成了本文的风速风向传感器智能系统。本文的风速风向传感器系统经过实际的性能测试,其结果均能达到性能指标要求,为本实验室的风速风向传感器产品化打下坚实的基础。化的目的。
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录目要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第二章热式风速风向传感器的控制与检测原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第三章风速风向传感器系统的主要问题及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第四章风速风向传感器系统的硬件设计与测试分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.第五章风速风向传感器系统的软件设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯课题的背景和意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.课题的主要任务与设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.论文内容纲要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.常用风传感器的控制模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..基于热敏电阻的恒温差控制模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.基于测温二极管的恒温差控制模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..常用