[发明专利]微机械二维风速风向传感器及其信号处理电路

权利要求书

1.一种微机械二维风速风向传感器，其特征在于该传感器包括衬底、加热电阻(Rh)、芯片温度测量电阻(Rs)、8个热温差测量电阻、压焊块(1-20)；位于传感器芯片中央的芯片温度测量电阻(Rs)和加热电阻(Rh)完全对称且紧密缠绕，用于芯片温度表征；位于传感器芯片四周的8个对称分布的热温差测量电阻的电阻值完全一致，压焊块(1-20)分别与加热电阻(Rh)、芯片温度测量电阻(Rs)、8个热温差测量电阻相连接。

2.如权利要求1所述的微机械二维风速风向传感器，其特征在于：所述8个热温差测量电阻分为两组：其中第一热温差测量电阻(R11)、第二热温差测量电阻(R12)、第三热温差测量电阻(R31)、第四热温差测量电阻(R32)组成一组全桥电路，测量X方向的风速；第五热温差测量电阻(R21)、第六热温差测量电阻(R22)、第七热温差测量电阻(R41)、第八热温差测量电阻(R42)组成一组全桥电路，测量Y方向的风速；所述压焊块在传感器芯片周围对称分布，对加热电阻(Rh)、芯片温度测量电阻(Rs)和8个热温差测量电阻分别引出。

3.如权利要求2所述的微机械二维风速风向传感器，其特征在于：所述8个热温差测量电阻通过版图设计使得其电阻值完全一致。

4.如权利要求1所述的微机械二维风速风向传感器，其特征在于：所述衬底采用玻璃或陶瓷材料。

5.如权利要求1所述的微机械二维风速风向传感器，其特征在于：所述加热电阻(Rh)，芯片温度测量电阻(Rs)，和8个热温差测量电阻采用剥离工艺制作的铂或镍金属电阻制成。

6.一种如权利要求1所述的微机械二维风速风向传感器的信号处理电路，其特征在于该电路包括：恒温差控制电路、信号检测电路，

恒温差控制电路包括位于传感器芯片中央的加热电阻(Rh)与芯片温度测量电阻(Rs)和位于传感器芯片外的参考电阻(Rr)连接成的惠斯通电桥，用于产生差分信号，并将其传输给差分放大器(A1)，差分放大器用于差分放大，并将放大后的信号传输给电压/电流转换元件(G)，电压/电流转换元件(G)产生驱动信号对加热电阻(Rh)进行驱动，利用电学和热学负反馈实现对传感器的恒温差控制；

信号检测电路包括位于传感器芯片四周的8个对称分布的热温差测量电阻，所述8个对称分布的热温差测量电阻的阻值完全一致，并分为两组组成惠斯通全桥电路并进行差分放大，然后通过多路选择器AMux和A/D转换器转成数字量进入MCU，并通过计算得到风速和风向值，实现LCD显示和数字输出。