卡尔曼滤波算法在MEMS热式风速风向传感器中的应用

针对MEMS热式风速风向传感器在实际使用过程中因噪声问题导致输出不稳定的现象,本文首次采用了卡尔曼(Kalman)滤波算法对本征白噪声进行滤波处理,从而优化传感器的输出性能.本文分别通过理论分析和仿真模拟证明了Kalman滤波算法的可行性.实验结果表明,通过调节相关参数,Kalman滤波算法在滤波效果、响应速度及误差上均优于传统的加权滑动均值滤波算法.除此之外,在消耗较少资源的前提下,Kalman滤波算法可以有效减少本征白噪声的干扰,且调节空间较大,可以适应不同的应用需求.     

微型风速风向传感器研制

阐述了微型风速风向传感器的工作原理,结构设计及工艺研究,该传感器采用硅微机械加工技术制成微悬桥结构,将加热电阻器与感温电阻器排布在悬桥上,降低了功耗,提高了传感器灵敏度,实现低风速风场测量。     

CMOS风速风向传感器的设计

介绍了一种CMOS(互补MOS)集成风速风向传感器,使用恒温差(CTD)控制模式将芯片加热,使其中间加热区域的温度高于周围环境(风)温度一定值。该传感器在有风吹过它的表面时能同时测量风速和风向。采用4个串联的热堆测量芯片中心区域的平均温度,这种测温的方法简单、新颖。在简单阐述CMOS硅热流量传感器的工作原理和结构之后,主要介绍驱动和信号读取电路。经过风洞测试,传感器能够测量风速0～23m/s,具有良好的线性度和灵敏度,同时,传感器360°内方向敏感。     

基于MEMS的固态风速风向传感器及其最优结构参数

基于圆柱绕流的理论分析给出圆柱体周边压强分布方程,并据此提出了一种新型的基于MEMS的固态风速风向传感器结构.建立了其内部流体流动的理论模型,并利用该模型进行数值计算得到了这种传感器的最优结构参数.分析表明,利用相互正交的MEMS风速传感器测量风向是可行的,并且具有多个通风孔结构的传感器可以有更高的精度.     

风速风向传感器在风机控制中的应用与研究

研究了多种风速传感器测量风速的原理,比较了各种风速传感器测风速的特点,分析了风力发电对风速测量的要求。并且通过对风杯式风速计测风速的误差分析,得出利用三杯式风速传感器是比较适用于控制风力发电机发电的。并且提出了一种对风速数据处理的新方法,使其更好的用于风力发电的控制。对风力发电控制技术的发展具有重要意义。     

二维超声波风速风向传感器风向信号修正方法

针对二维超声波风速风向传感器输出的风向信号普遍存在风向角瞬变的问题,研究了产生风向角瞬变现象的原因,并提出了一种基于幅值—符号分解的风向修正算法。理论分析和实验结果表明：风向信号中的风向角瞬变是由传感器的量程限制造成的;基于幅值—符号分解的风向修正算法能在不改变风向角所表征的方位特征的前提下消除风向角瞬变。     

煤矿用超声波式风速风向传感器设计

为了监测煤矿瓦斯突出事故导致的瓦斯逆流情况,应用超声波时差法原理设计了煤矿用超声波式风速风向传感器。该传感器利用超声波发射、接收的时差与风速、风向的关系,经过运算得到被测风向和风速。测试结果表明,该传感器稳定性强,测量精度高,风速测量范围为0.4~15m/s,误差不超过0.3m/s,风向测量范围为0~360°,误差不超过3°。     

矿用对射式风速风向传感器设计

针对目前风速传感器启动风速高、设计方案复杂、无法准确测量巷道整个断面平均风速的问题,基于超声波对射式测风原理,设计了以STM32为核心的矿用对射式风速风向传感器,介绍了传感器总体结构、收发电路设计、滤波算法及软件流程。该传感器改变了以点带面的测风方式,通过大距离（5～12 m）超声测风技术测量巷道中线风速,以该风速代表整个巷道的平均风速,提高了巷道风速测量的准确性和实时性。依据设计方案研发了测试样机,在环形风洞中的测试结果表明,该传感器测量值与风速标准值在0.1～15 m/s内具有较好的一致性,测量误差小于0.1 m/s,能够满足智能化矿井对巷道风速测量精度的要求。     

一种基于C8051F330的二维风速风向传感器微系统

设计了一种利用C8051单片机的二维风速风向测试系统,通过PID控制使传感器工作在恒温差模式,可以测试风速和风向.该系统基于请求式测量,具有面积小(2 cm×2 cm),通用性强(采用5 V电压,10位二进制输出),两线制数字接口全标定输出(可直接送LCD显示或挂接到I2C总线上使用)的特点.该系统还可用于本实验室自制的温度、湿度等其他传感器的信号采集和处理,可以进行大批量生产,并广泛应用于气象测试、环境保护、军事应用等各个方面.     

矿用风速传感器研究

研究了一种基于热膜式工作原理的煤矿专用风速传感器,传感器除具有风速测量功能外,还具有风流的温度测量功能和风流正反方向识别功能,芯片结构采用了冗余设计的思想,增加了风速敏感膜冷贮备系统,提高了产品可靠性[1],风速传感器采用恒温式工作原理,测量范围为0.1~15m/s,具有结构可靠、动态特性好、测量精度高的特点。     

基于实时互相关原理的风速风向传感器研制

介绍了国内外风速风向传感器的发展现状,列举出几种风速风向传感器应用场合。为了提高低风速的测量精度,降低现有传感器的成本,提出了基于互相关原理的风速风向传感器的原理和实现。设计了恒流源供电的风速风向传感器、信号调理电路和电压转换电路;通过dsPIC30F4011芯片的A/D模块实现数据的采集处理;通过CAN模块实现系统的远程监控。软件实现上,采用高效实时互相关算法,节省了存储空间,提高了计算效率。实验结果表明,基于互相关原理的风速风向传感器可以实时准确地测得风速风向,对小于10 m/s风速的测量有较高的测量精度。     

MEMS传感器的标准化现状与发展对策

随着MEMS传感器在各个领域的广泛应用,传感器领域的标准化工作思路和技术路线发生了变化。论述了目前国内外MEMS传感器标准的现状,并就国内外MEMS传感器标准体系的发展过程、特点、标准体系存在的问题、与现有半导体标准的关系进行了分析探讨,同时,对我国MEMS传感器标准的发展对策提出了建议。     

基于MEMS实现SOI压力传感器工艺研究

应用压组效应原理制作硅氧化物绝缘体（SOI）压力传感器,具有耐高温、抗辐射、稳定性好等优点,本文说明了SOI在微电子机械系统（MEMS）技术上的实现优势,并对压力传感器SOI结构的实现工艺进行了探索性试验,完成了SOI压力传感器的设计和封装,在强调了压力传感器的测试方法的同时,对所设计的样品进行了测试。     

基于单片机的风速风向检测系统设计

介绍了一种风速风向传感器原理,选用LPC921单片机设计了数据采集和数据传输的检测系统,给出了系统硬件电路图和软件流程图,分析了硬件设计和软件编程中的一些问题。     

利用VC++实现风向与风速作图

介绍了利用VC 在气象地面填图中风向与风速作图的一种实现方法.     

二维超声波风速风向传感器设计

风是气象预报中的一个重要的要素,准确地预报风速,对人们的生产生活都有一定的影响。二维超声风传感器是气象与工业中最重要的风速测量方式之一,在传统的超声波测风仪器的基础上,通过测量空气温湿度来进行准确的调节,补偿了雨雾等环境因素的影响,设计一种基于STM32处理器的200 kHz全天候超声测风仪,通过实验证明：该装置可以实现全天候精确测量风速风向,测量误差小。     

超声波风速风向仪的研制

超声波风速风向的设计仪国内少有报道.本系统采用时差法原理实现对风速风向的测量,利用单片机PIC18F4580为控制核心,构成高速计时模块,利用多重阈值比较电路,结合软件设计实现发射时间范围控制和可靠性检验.实验结果表明系统在风速30m/s以下与参照曲线拟合程度较高,实现了用时差法超声波测量风速风向的目的,具有一定实用价值.     

超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪

针对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响,提出了一种矿用智能多通道风速风向仪.软件采用多平台分模块设计,利用多段拟合进行测量参数误差修正,将超声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信号转换电路等集成在风速风向仪手持终端上,实现了风速、风向等待测环境参数的多通道快速精准测量与参数自主校准.通过在测试环境下与传统机械风表的对比测试,结果表明:平均测试误差仅为2.47%,测风效果与稳定性明显高于传统机械风表.     

风洞超声波风速风向三维测量装置设计与实现

超声波在顺逆风中传播速度不同,在距离一定的条件下,风在顺逆向传播存在时差,将超声波传感器按一定阵列布置,基于空间向量分析算法可以设计一种超声波三维风速风向测量装置。详细介绍了风速风向三维测量装置正三棱锥体传感器布置方案,阐述了硬件电路的总体框架图和各外围接口电路的设计,说明了超声波风速风向测量装置算法软件编程实现和计算控制流程。通过对装置主要功能模块的测试和实际风洞试验证明,超声波三维风速风向测量装置能够实时测量风速的大小和方向,满足风洞试验测试要求。