1.1.1 基于mems的固态传感器论文网

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[1]。

1.1.2  基于MEMS的固态拖动力式传感器

拖动力式微型固态测风传感器包括两个正交封装的单元,每个单元用来独立地测量风速,含有一个薄平板和两个用来连接平板和硅衬底的短悬梁.由于当风从不同角度吹过传感器时悬梁上的应变不同,因此通过测量单个单元悬梁上的应变值可获得风速值,同时通过正交组装两个测风速单元获得风向值[2]。

1.1.3  基于微控制器的传感器

基于惠斯通全桥电路的热式风速风向传感器系统。系统采用恒温差工作原理进行控制，热温差工作原理测量风速风向。该系统的微控制器集成了大量模拟和数字模块，减少片外元件使用量，大幅缩小系统体积，同时提高了测量系统的测量精度及可靠度[3]。

1.1.4  基于流量的传感器

通过流量传感器，将风速大小转换为电压信号，再由A/D转换芯片，运算放大器转换成数字信号，由发射机读入并进行处理，处理完的数据通过无线模块nRF905发送给接收机，接收机分析采集到的数据，记录、保存、显示[6]。

1.2  研究的主要内容

风速风向是经常需要采集的一个参数，由于机械式的风速传感器响应时间比较长，体积大，而且价格比较贵，要实现在一个不是很广阔的地方测量风速就会比较难，所以本课题研究的是设计一个小型的测量系统，此测量风速系统要电路简单，精度高，体积小，成本低，容易实现。

风速风向系统的功能主要是能对当前的风速风向进行测量并在显示器件上显示，而且测量系统要求具有一定的精度，在断电及其他影响情况下仍能准确的工作，尤其是风向测量部分，要求具有断电保护或者记忆功能，能够时刻反应风向情况。本课题研究的是设计一个小型的测量系统，此测量系统电路简单，精度高，体积小，成本低，容易实现。对于风速在0－80m/s的范围内，在单片机的控制下，采用合适的测量方法对电压的变化进行测量，同时要求风速的测量达到一定的精度，误差不超过5%并且对风速进行显示。

本研究的基本思路：文献综述

1）通过文献阅读与资料查找，明确“传感器”的概念，知道风速测量的相关理论；

2）明确“三轴加速度传感器”的概念，知道传感器测量原理的相关理论；

3）应用到实际问题上，准确的测量并显示风向。

本研究的相关理论概念：

1）三轴加速度传感器：可以同时测量x、y、z三个方向上的加速度的传感器；

2）磁场传感器：可以测量磁场方向；

3）单片机：采用超大规模集成电路技术，具有数据处理能力的微型计算机系统。

就目前的风速风向测量来看，基于不同的传感器，便有多种不同的测量方法，上文提及了几种不同的传感器及其测量的基本原理。本文研究的三轴加速度传感器具有体积小和重量轻的特点，可以测量空间加速度，能够全面准确反映物体的运动性质。在安装方面，也可以采用芯片直接安装技术封装。主要需要解决理论上的问题，即如何将三轴加速度的变化转换成为风速的大小和风向的角度问题。

2 系统功能分析和整体设计

2.1 风向描述方法

风既有大小，又有方向，因此，对风力资源的测量主要是对风速和风向的测量。