微机械二维风速风向传感器及其信号处理电路制造技术

二维风速风向传感器及其信号处理电路涉及一种基于微机械（ＭＥＭＳ）剥离工艺的二维热膜风速风向传感器，以及恒温差控制和热温差测量电路。该传感器中央的芯片温度测量电阻Ｒｓ，和参考电阻Ｒｒ连接成惠斯通电桥形式，然后进行差分放大，最后利用电压／电流转换元件对加热电阻Ｒｈ进行驱动，利用电学和热学负反馈实现传感器的恒温差控制。８个对称分布且阻值一致的测温电阻分为两组组成惠斯通全桥电路测量Ｘ和Ｙ方向风速。电桥输出通过放大后，经多路选择器Ｍｕｘ和Ａ／Ｄ转换器转成数字量进入ＭＣＵ，并通过计算可以得到风速和风向值，最后实现ＬＣＤ显示和数字输出。该传感器具有工艺简单可靠，灵敏度高，低功耗，响应时间快等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于微机械(MEMS)剥离工艺的二维热膜风速风向传感器，恒温差控制和测量电路。
技术介绍
风速、风向是气象测量中非常重要的组成部分。众所周知，利用机械加工的风杯和风向标虽然也能测量风速和风向，但这些机械装置因具有移动部件而易磨损，同时具有体积较大，价格昂贵，需要经常维护等缺点。基于MEMS加工技术的微型流速传感器具有体积小，价格低，产品一致性好的特点，是近几年来流体传感器研究的热点。Van Putten(人名)在1974年提出了第一个基于硅微加工技术的热线式流量传感器。为了同时测量风速和风向信息，Honeywell(公司名)等提出了基于热温差原理的热流量传感器。Huijsing(人名)等人提出了正方形加热条结构的风速传感器，其采用热电堆测量温差，可以测量二维的风速和风向。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提出一种微机械二维风速风向传感器及其信号处理电路，本专利技术利采用低热导率，低热容的玻璃衬底，用两次金属剥离工艺就可以完成传感器的加工，工艺步骤简单可靠，而大大提高了灵敏度，减小了功耗和响应时间。技术方案：本专利技术的微机械二维风速风向传感器包括衬底、加热电本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦明，沈广平，黄庆安，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]