[发明专利]一种可自动零点补偿的热风速传感装置及测量风速的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热风速传感装置，具体来说，涉及一种可自动零点补偿的热风速传感装置，同时，还涉及利用该热风速传感装置测量风速的方法。

背景技术

风速、风向是反应气象情况非常重要的参数，对环境监测、空气调节和工农业的生产有重要影响，因此快速准确测量出风速和风向具有重要的实际意义。众所周知，典型热风速传感器的零点温漂问题一直是阻碍热风速计精确度和灵敏度提高的一大难关。由于环境的温度和传感器温度是不断变化的，使得零点总是发生不同程度的漂移，这对于风速计的灵敏度和精确度都是一个很大困扰。本发明采用的是具有双芯片的测试结构，热风速计测量方式中，恒温差模式（CTD）量程大但是低风速下的温漂问题严重，而恒功率工作模式(CP)具有高灵敏度、温漂小但量程不高的特点。如何既保证测量精度又具有大测量范围是目前热风速计研发中需要解决的问题。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提出了一种可自动零点补偿的热风速传感装置及测量风速的方法，利用该热风速传感装置测量风速，可自动零点补偿，具有测量准确、风速测量范围广的优良性能。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种可自动零点补偿的热风速传感装置，该传感装置包括上传感器芯片、下传感器芯片、顶壳、底壳、支撑柱体、下托台和上托台，支撑柱体连接在顶壳和底壳之间，且相邻支撑柱体之间形成空隙，上托台连接在顶壳的底面，且上传感器芯片嵌至在上托台的底端，下托台连接在底壳的顶面，且下传感器芯片嵌至在下托台的顶端；上传感器芯片为恒温差模式风速传感器芯片，下传感器芯片为恒功率模式风速传感器芯片。

一种可自动零点补偿的热风速传感装置测量风速的方法，该方法包括以下步骤：

第一步：将热风速传感装置放置在被测风速地点；

第二步：进行测量：上传感器芯片通过恒温差控制电路工作在恒温差工作模式，下传感器芯片通过恒功率控制电路工作在恒功率工作模式，上传感器芯片和下传感器芯片同时工作，两者产生的温差信号通过温度传感器转换成电信号，再经放大，由单片机系统进行风速测算；

第三步：进行下次测量：在第二步完成后，停留时间b后,返回第二步，进行下次测量；否则测量结束。

进一步，所述的第二步中，风速测算的过程是：在下传感器芯片测量的风速小于等于a时，利用下传感器芯片进行风速大小和方向的测量，同时为上传感器芯片提供一个标准的零点，并对上传感器芯片的测温修正系数R_t进行调整；在下传感器芯片测量的风速大于a时，利用上传感器芯片进行风速的测量，得到风速值V_CTD,通过最近一次得到的测温修正系数R_t对该风速值进行修正，得到实际的风速值V_实际，V_实际＝R_t·V_CTD,利用下传感器芯片进行风向的测试。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有测量准确、风速测量范围广的优点。在现有技术中，恒温差模式下的热风速计具有大量程的优点，但零点漂移很严重，风速测量不准确；相反，恒功率模式下的风速传感器具有低风速下较小的零点漂移和高灵敏度特点，但量程不够大。本发明的热风速传感装置，包含了恒温差工作模式的上传感器芯片和恒功率工作模式的下传感器芯片。在低风速下，两种工作模式的传感器芯片同时工作，但只利用下传感器芯片恒功率模式进行风速大小和方向的测试，同时为恒温差工作模式提供一个标准的零点，并对恒温差模式的测温修正系数不断地进行调整；在高风速下，采用恒温差模式的上传感器芯片进行风速的测试并通过修正系数得到接近实际的风速值，利用恒功率模式进行风向的测试。由此，既保证测量精度又具有风速的测量范围广的优点。

附图说明

图1为本发明的正视图。

图2为本发明的装置中除去顶壳、上传感器芯片和上托台后的俯视图。

图3为本发明测量风速方法的流程框图。

图中有：上传感器芯片1、下传感器芯片2、顶壳3、底壳4、支撑柱体5、下托台6、上托台7。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1和图2所示，本发明的一种可自动零点补偿的热风速传感装置，包括