智能化热敏风速风向检测仪的研究.pdf

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1、2010拄仪表技术与传感器2010第11期InstrumentTechniqueandSensorNo．11智能化热敏风速风向检测仪的研究侯昭武，周小珠，包敬海，樊东红，梁维源，陆安山(钦州学院物理与电子工程系，广西钦州535000)摘要：通过对以往的风速风向检测仪研究发现，受环境温度和位置影响较大，精度不高，速度较慢。该研究提出对称热差法来改善环境温度和位置的影响。利用数学模型与人工智能神经网络算法相结合的方法来提高风速风向的精度和运算速度。利用HD44780D液晶字符显示模块和ISD2560语音模块进行文字与语音提示。该智能化热敏风速风向检测仪经实地

2、检测证明字符和语音提示准确，精度较高，运算速度快，能改善环境环境温度和位置的影响。因此，该检测仪可应用于各种需要测量风速风向的场合。关键词：热差法；数学模型；人工智能神经网络；HD44780D液晶字符显示模块；ISD2560语音模块中图分类号：TP212．1文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)11—0021—04IntelligentThermalDetectorofWindSpeedandDirectionHOUZhao—wu，ZHOUXiao—zhu，BAOJing—hai，FANDong—hong，LIANGWei—yuan，LU

3、An-shan(DepartmentofPhysicsandElectronicEngineering，QinzhouUniversity，Qinzhou535000，China)Abstract：Traditionalwindspeedanddirectiondetectorsareeasilyaffectedbyenvironmenttemperatureandlocationandhavethedefectsoflowprecisionandspeed．Thispaperpresentedanewmethodofcombiningmathemati

4、calmodelandartificialneuralnetworkalgorithm．TheintelligentthermaldetectorprovidescharacterandvoicedisplayingbyHD44780DLCDcharacterdisplaymoduleandISD2560coicemodule．ResultsshowthatthedetectorCanreducetheinfluenceofinterferencefactorseffectivelyandhasgoodperformanceinapplication．T

5、hedetectorhasadvantagesofhighprecisionandspeed，characterandvoicedisplayingareaccurateandgoodapplicability．Keywords：thermaldifferencemethod；mathematicalmodel；artificialneuralnetwork；HD44780DLCDcharacterdisplaymodule；ISD2560voicemodule0引言构，如图1所示。风速风向传感器种类有采用毕托管测风速、热线热膜测风90。速、机械式传感器

6、测风速、超声波测风速和三杯式风速传感器测风速，其中，由于热线热膜法不但可以测风速和风向，而且具有体积小重量轻、低价位和精确度高等优点，是未来风速风向传感器的发展方向。由于热线热膜的热灵敏度很高，如果只采用4只相互垂直热阻热膜，从单只电阻上获取信号电压，测量。。。值受环境温度和方位角影响较大。为了降低环境温度和方位角影响，由8条热敏丝电阻(后称热差电阻)，每条中点在空间位置相互间隔450。角，分成4组，围成圆形，克服环境温度和不同风向产生的测量误差。／3l5。＼)／1热敏风向风速传感器芯片一，270。1．1热敏风向风速传感器芯片的结构为了减少风向对测量值的

7、影响，提高风速风向测量的准确图1风速风向传感器芯片结构示意图性。提出二维热差式风速风向传感器⋯，它是一种基于MEMS1．2热敏风向风速传感器原理工艺热流量传感器，利用恒功率方式，根据热温差理论测量风由图1可见发热电阻在中间，在其外边有两层电阻围成圆速和风向。其传感器芯片的加热与测温电阻都采用圆形4组形。当半径远远大于厚度时，不同厚度温度变化可忽略，由物对称结构，从而提高风速和风向测量的精度。该传感器在玻璃理学的热传导理论可推导得，二维热量随时间的变化关系衬底上利用两步金属剥离工艺加工而成芯片，传感器芯片结为OF基金项目：广西自然科学基金资助项目(桂科自0

8、899016)；广西教育厅=一p[【(I磐Ox+。粤Oy)J+qh-qf]J(1