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新型風向風速自記儀的工作原理

風向風速自記儀是用于測定風向和風速的儀器，該儀器通過風向風速傳感器，來感應風速和風向，得到及時的風速風向值。而本文要講述的新型風速風向傳感器,該傳感器屬于非熱式微型測風傳感器，可用于小量程風速測量,具有結構簡單、可同時測量風速和風向等特點。

風向風速自記儀的傳感器包含4個相互正交的電容器,每個電容器由可動極板、固定極板、支撐體和引出電極構成。可動極板、固定極板和支撐體為MEMS體硅工藝制作的微結構,可動極板和固定極板構成電容器的2個電極,可動極板懸空設置在玻璃襯底上表面,是被風吹動的敏感結構。支撐體和固定極板固置在玻璃襯底的上表面,支撐體為可動極板提供固定支撐并和引出電極電連接,玻璃襯底作為整個傳感器的支撐結構。

當傳感器置于空氣流場中時,可動極板形成一個阻流體,空氣流體的流動會在阻流體上產生壓力,壓力的大小取決于風速的大小和方向。可動極板沿著壓力的方向會產生彎曲和形變,彎曲和形變的程度取決于壓力的大小,可動極板的彎曲和形變引起電容器極板間距的變化,從而引起傳感器輸出電容的變化。當空氣流體以一定的風向吹過風向風速監測儀的傳感器時,其風速可以分解為南北和東西2個方向的風速,通過測量電容器輸出電容的值,可以得到南北方向和東西方向的風速,將2個方向上的風速合成,就可以得到實際的風速和風向。