本发明专利技术涉及铂热栅式风速风向传感器，包括铂丝、隔热基底层、过渡层、覆膜层和金属片引线，其中隔热基底层与过渡层粘接连接，铂丝绕成四个独立的栅丝结构a、b、c、d并粘接在过渡层上，四个独立的栅丝结构中的两个栅丝结构a、b水平排列，另外两个栅丝结构c、d竖直排列，且栅丝结构a、b的连线与栅丝结构c、d的连线互相垂直，铂丝引线与金属片引线焊接连接，覆膜层粘接在过渡层上，本发明专利技术传感器用于风速风向的测量，具有体积小、质量轻、精度高、长寿命、结构简单可靠的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钼热栅式风速风向传感器，用于风速风向的测量，属于传感器领域。
技术介绍
目前使用的风速测量传感器，主要由两种形式，一种是带旋转部件的风杯风速传感器、螺旋浆风速传感器，另一种是热线风速传感器等。风杯风速传感器和螺旋浆风速传感器因旋转质量有限，传感器器惯性较大，转动部分破坏流场，不能测量较低的风速，误差较大，使用寿命有限。热线、热模式风速传感器存在工艺难度大，输出信号微弱，后端信号处理电路复杂，而且结构易损坏的缺点。上述两种形式的风速传感器均属于一维风速传感器，不能完成风向的测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种钼热栅式风速风向传感器，该传感器用于风速风向的测量，具有体积小、质量轻、精度高、长寿命、结构简单可靠的特点。 本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的:钼热栅式风速风向传感器，包括钼丝、隔热基底层、过渡层、覆膜层和金属片引线，其中隔热基底层与过渡层粘接连接，钼丝绕成四个独立的栅丝结构a、b、c、d并粘接在过渡层上，四个独立的栅丝结构中的两个栅丝结构a、b水平排列，另外两个栅丝结构c、d竖直排列，且栅丝结构a、b的连线与栅丝结构c、d的连线互相垂直，钼丝引线与金属片引线焊接连接，覆膜层粘接在过渡层上，并将钼丝覆盖。在上述钼热栅式风速风向传感器中，四个独立的栅丝结构a、b、C、d在过渡层上对称排布，即:若栅丝结构a、b的连线与栅丝结构C、d的连线的交点为0，则四个独立的栅丝结构a、b、C、d与交点O的距离相等。在上述钼热栅式风速风向传感器中，钼丝的直径为0.01 0.1mm，单个栅丝结构的阻值为100 Ω 200Ω。在上述钼热栅式风速风向传感器中，隔热基底层为热导率低于5W/(m.K)的非金属材料。在上述钼热栅式风速风向传感器中，隔热基底层为聚酰氧胺板或环氧树脂板，厚度为0.3 1_。在上述钼热栅式风速风向传感器中，过渡层为非金属材料。在上述钼热栅式风速风向传感器中，过渡层为无碱玻璃纤维布。在上述钼热栅式风速风向传感器中，钼丝采用平面绕线工艺绕成四个独立的栅丝结构a、b、C、d，在使用时，过渡层上先均匀喷涂一层胶，钼丝边绕制边粘接在过渡层上。在上述钼热栅式风速风向传感器中，覆膜层为聚酰氧胺薄膜，厚度为0.02 0.06mm。在上述钼热栅式风速风向传感器中，金属片引线为镍片引线、不锈钢片引线或铜箔引线，厚度为0.02 0.06mm。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果:(I)相对于带旋转部件的风杯风速传感器、螺旋浆风速传感器，本专利技术能克服风杯风速传感器和螺旋浆风速传感器因旋转质量有限，传感器器惯性较大，转动部分破坏流场，不能测量较低的风速，误差较大，使用寿命有限的缺点，本专利技术的原理基于流体外掠平板的传热理论，采用测量温差的方式得到风速和风向，本专利技术具有无机械运动机构、对流场的破坏小、测量惯性小、能测量低风速、精度高、长寿命等优点；(2)相对于热线、热膜式风速传感器，本专利技术采用热电阻原理测量温度，通过温度差得到风度，后端处理电路简单，能克服其工艺难度大，输出信号微弱，后端信号处理电路复杂，而且结构易损坏的缺点，具有工艺简单、输出信号大、结构可靠的优点；(3)相对于常见的风速传感器不能测量风向的局限性，本专利技术通过测量正交方向的风速，推算出风向，因此能同时测量风速和风向；(4)相对于常见的风速传感器的结构，本专利技术采用隔热基底层、过渡层、覆膜层组成的三层薄膜工艺，整机厚度约1_，节省安装空间，对气流扰动小；(5)本专利技术同时具有质量轻、精度高、长寿命、结构简单可靠的特点。附图说明图1为本专利技术风速风向传感器原理示意图；图2A为本专利技术风速风向传感器结构示意 图2B为本专利技术风速风向传感器结构剖面图(图2A中A-A向剖面图)。具体实施方式:下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述:如图2A所示为本专利技术风速风向传感器结构示意图，图2B为本专利技术风速风向传感器结构剖面图(图2A中A-A向剖面图)，由图可知该传感器包括钼丝1、隔热基底层2、过渡层3、覆膜层4和金属片引线5。其中隔热基底层2与过渡层3粘接连接，钼丝I绕成四个独立的栅丝结构a、b、c、d并粘接在过渡层3上，四个独立的栅丝结构中的两个栅丝结构a、b水平排列，另外两个栅丝结构c、d竖直排列，且栅丝结构a、b的连线与栅丝结构c、d的连线互相垂直，钼丝I引线与金属片引线5焊接连接，覆膜层4通过胶6粘接在过渡层3上，并将钼丝I覆盖。如图2A所示，本实施例中给出的四个独立的栅丝结构a、b、C、d在过渡层3上对称排布，即:若栅丝结构a、b的连线与栅丝结构C、d的连线的交点为0，则四个独立的栅丝结构a、b、C、d与交点O的距离相等。钼丝I的直径为0.01 0.1mm,单个栅丝结构的阻值为100 Ω 200 Ω。钼丝I在绕制前需经过严格的酸洗、清洗和退火工序，以去除钼丝I表面的杂质及固有应力。采用平面绕线工艺绕成四个独立的栅丝结构a、b、c、d，在使用时，过渡层3上先均匀喷涂一层胶6，钼丝I边绕制边粘接在过渡层3上。保证栅丝结构的一致性。隔热基底层2为热导率低于5W/(m.K)的非金属材料，可以为聚酰氧胺板或环氧树脂板，厚度为0.3 1mm。过渡层3采用柔韧性良好、绝缘、耐温的非金属材料，可以为无碱玻璃纤维布，在使用时，先均匀的喷涂一层胶6。覆膜层4采用聚酰氧胺薄膜，厚度为0.02 0.06mm。金属片引线5采用镍片引线、不锈钢片引线或铜箔引线，厚度为0.02 0.06mm。本专利技术传感器的装配工艺如下:先采用喷胶工艺在过渡层3上用喷枪喷涂一层薄而均匀的胶液，然后将隔热基底层2与过渡层3用胶粘贴，然后采用平面绕线工艺将钼丝I绕制并粘接在过渡层3上，将钼丝I绕成四个独立的栅丝结构，且对称分布，在绕线过程中喷酒精蒸汽可增大其喷涂胶液的粘性，使钼丝I与过渡层3粘接良好，然后将钼丝I引线与金属片引线5焊接，最后用胶将覆膜层4粘贴在过渡层3上。通过加压，最终将钼丝1、隔热基底层2、过渡层3、覆膜层4粘接牢固，之后加温固化，固化后整机厚度小于1mm。本专利技术采用热温差原理测量风速，如图1所示为本专利技术风速风向传感器原理示意图，其中曲线I为零风速时的温度分布，曲线2为风速Vl时的温度分布。对栅丝结构的钼丝通以电流，栅丝结构处的温度升高，其温度高于环境温度，对于并排的两个栅丝结构而言，在零风速时，其栅丝结构处的温度最高，在测量中心对称点A、B处呈现两个对称波峰；在有风吹过传感器的表面时，会对表面不均匀冷却，传感器表面风向的上游同时会带走一小部分热量到下游，在A、B处会出现温度差，其风速与温度差有一定的函数关系:V1 = f(iTi)(I)式中=V1为测 量方向上的速度Δ T1为测量方向上的温度差钼丝的阻值与温度的对应关系在0°C 630°C范围内为:R=RO (1+αΤ)(2)式中:RO为钼丝在0°C时的阻值，α为钼丝的温度系数因此，根据式(I)、式(2)，通过测量两个栅丝结构的电阻值，可以得到该方向上的风速\。显然，将在并排的两个栅丝结构基础上，在增加两个栅丝结构，排列方式如图2所示，同样，可得到增加的两个栅丝结构方向上的风速为V2。风速、风向可由式(3)解算:V = VvT + vI( 3 )Q = Un-1IlJfj(4)实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
铂热栅式风速风向传感器，其特征在于：包括铂丝（1）、隔热基底层（2）、过渡层（3）、覆膜层（4）和金属片引线（5），其中隔热基底层（2）与过渡层（3）粘接连接，铂丝（1）绕成四个独立的栅丝结构（a、b、c、d）并粘接在过渡层（3）上，四个独立的栅丝结构中的两个栅丝结构（a、b）水平排列，另外两个栅丝结构（c、d）竖直排列，且栅丝结构（a、b）的连线与栅丝结构（c、d）的连线互相垂直，铂丝（1）引线与金属片引线（5）焊接连接，覆膜层（4）粘接在过渡层（3）上，并将铂丝（1）覆盖。
【技术特征摘要】
1.钼热栅式风速风向传感器，其特征在于:包括钼丝(I)、隔热基底层(2)、过渡层(3)、覆膜层(4)和金属片引线(5)，其中隔热基底层(2)与过渡层(3)粘接连接，钼丝(I)绕成四个独立的栅丝结构(a、b、C、d)并粘接在过渡层(3)上，四个独立的栅丝结构中的两个栅丝结构(a、b)水平排列，另外两个栅丝结构(c、d)竖直排列，且栅丝结构(a、b)的连线与栅丝结构(C、d)的连线互相垂直，钼丝(I)引线与金属片引线(5)焊接连接，覆膜层(4)粘接在过渡层(3)上，并将钼丝(I)覆盖。2.根据权利要求1所述的钼热栅式风速风向传感器，其特征在于:所述四个独立的栅丝结构(a、b、c、d)在过渡层(3)上对称排布，即:若栅丝结构(a、b)的连线与栅丝结构(C、d)的连线的交点为O，则四个独立的栅丝结构(a、b、c、d)与交点O的距离相等。3.根据权利要求1所述的钼热栅式风速风向传感器，其特征在于:所述钼丝(I)的直径为0.0l 0.1mm,单个栅丝结构的阻值为100 Ω 200 Ω。4.根据权利要求1所述的钼热栅...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨显涛，陈青松，郑帮林，彭泳卿，端木丹丹，马永成，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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