热式风传感器的仿真优化设计

摘要

本文基于热温差原理，利用有限元分析软件ANSYS对热式风传感器在恒功率和温度平衡两种控制模式下的工况进行了模拟，分析了芯片结构的不同特征尺寸参数对传感器输出性能的影响规律。研究结果表明：传感器的输出分别随着芯片边长和厚度、加热元件长度的增加而增大，而当加热元件和测温元件之间距离增加时，输出减小。优化结构尺寸后的传感器在恒功率模式下，风向误差小于±2°，风速在0～15 m/s时，误差小于10%；温度平衡模式下，风向误差为±3°，风速有效测量范围可达0～20 m/s，误差小于5%，测量精度有所提高。

关键词

风速 / 风向 / 热温差 / 恒功率模式 / 温度平衡模式