[发明专利]一种高灵敏风速传感器及试验设备

说明书

本发明涉及一种高灵敏风速传感器及试验设备，包括风道、薄膜热电器件、控温热板、升压降噪模块和数据采集模块，所述风道上开设有用于安装所述薄膜热电器件的安装孔，所述薄膜热电器件与控温热板面接触连接，所述薄膜热电器件、升压降噪模块和数据采集模块依次连接，所述薄膜热电器件与风道内待测气流接触的一侧为冷端，与控温热板接触的一侧为热端，所述薄膜热电器件所在平面与风道内的待测气流之间的夹角为0‑90度。与现有技术相比，本发明具有灵敏度高等优点。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是涉及一种高灵敏风速传感器及试验设备。

背景技术

风是一种由于空气流动而引起的现象，包括风向和风速。风速的测量在气象领域拥有广泛的应用。目前市场上风速计基本是采用量热式原理或者使用机械式的锥空杯测量风速的。量热式的风速计要求气体是干燥的，并且固体颗粒物含量很少，以避免测量流量错误。机械式的风杯风速计体积大，集成度低，灵敏度低，一般适用于气象领域的研究测量。与此同时，风速同样是对流换热的重要影响因素，由此提出通过对空气流动引起的热量变化的测量，对应到风速的测量，形成一种全新的风速测量系统。

热电器件是一种热敏感元件，能够通过热电材料的赛贝克效应将热能直接转化为电能，在航空航天、交通工具、医疗器械、工业设施、电子设备、传感仪器、汽车行业、计算机等领域都有着广泛的应用。因此热电器件能够将更易测得的输出电信号的大小转换为温差信号，进而实现对温度的精准监控与测量。然而，目前商用热电器件通常对热的敏感性较弱，这是由于商用热电器件通常厚度在2mm以上，而热响应时间的计算公式为4l²/π²D，其中l表示热电臂的厚度，D代表热扩散率。因此无法在对低速的空气流动带来的热量变化进行精确分辨。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种灵敏性高的高灵敏风速传感器及试验设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高灵敏风速传感器，包括风道、薄膜热电器件、控温热板、升压降噪模块和数据采集模块，所述风道上开设有用于安装所述薄膜热电器件的安装孔，所述薄膜热电器件与控温热板面接触连接，所述薄膜热电器件、升压降噪模块和数据采集模块依次连接，所述薄膜热电器件与风道内待测气流接触的一侧为冷端，与控温热板接触的一侧为热端，所述薄膜热电器件所在平面与风道内的待测气流之间的夹角为0-90度。

进一步地，所述控温热板的工作温度等于或高于环境温度。

进一步地，所述薄膜热电器件采用热流垂直于界面的π型结构。

进一步地，所述薄膜热电器件通过导热界面材料与控温热板接触。

进一步地，所述导热界面材料为导热硅脂、导热硅胶片、导热相变材料或导热胶带。

进一步地，所述薄膜热电器件、控温热板、升压降噪模块和数据采集模块通过一封装层集成封装。

进一步地，所述薄膜热电器件包括基座以及设置于基座上的P-N热电对阵列，所述P-N热电对包括N型热电柱和P型热电柱，相邻所述N型热电柱和P型热电柱共同连接一个电极。

进一步地，所述P-N热电对至少设有3对。

进一步地，所述薄膜热电器件使用的热电材料为Bi₂Te₃、Sb₂Te₃、MgAgSb、PbTe、PbSe、SnTe、SnSe、Cu₂Se、Si-Ge合金中的一种或多种。

本发明还提供一种风速试验设备，包括如上所述的高灵敏风速传感器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：