風(fēng)速是氣象要素的重要組成部分,不僅對社會經(jīng)濟的發(fā)展起著重要作用,還與人們的生活息息相關(guān)。目前風(fēng)速按測量形式主要分為機械式測量、超聲波式測量和熱式測量。機械式風(fēng)速計啟動風(fēng)速通常在0.3～0.5 m/s范圍內(nèi),這給低風(fēng)速測量帶來困難。超聲波式風(fēng)速傳感器可實現(xiàn)0.01 m/s量級的分辨率,但其體積較大、價格較昂貴。傳統(tǒng)熱式風(fēng)速傳感器在中低風(fēng)速范圍內(nèi)靈敏度較高,但易受環(huán)境溫度的影響,其溫度漂移是主要的誤差來源之一。為修正傳感器的溫漂誤差,通常采用橋式電路補償和利用單片機進行線性公式補償?shù)确椒?span style="font-family:microsoft yahei">,但對于溫漂特性呈非線性的傳感器,則采用上述方法難以獲得較好的補償效果。0.3 m/s以下微小風(fēng)速的精確測量和溫漂修正,是風(fēng)速測量領(lǐng)域的一個難題。本文提出了一種熱式風(fēng)速傳感器設(shè)計。傳感器系統(tǒng)由恒功率加熱的傳感器探頭、信號采集電路、恒功率控制電路、溫漂修正算法及上位機等部分構(gòu)成。該系統(tǒng)選用STM32作為微處理器芯片,PT100作為測溫元件,采用24位高精度AD7794進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,運用PID算法和脈寬調(diào)制對傳感器進行恒功率加熱控制,利用遺傳算法作為傳感器的溫漂修正算法。系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可通過串口發(fā)送給C#語言編寫的上位機顯示并存儲數(shù)據(jù)。利用計算流體動力學(xué)方法對傳感器探頭進行了仿真分析,為硬件設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。實驗結(jié)果表明,該傳感器的溫度漂移得到了很好的抑制。在-20～40℃的環(huán)境溫度和0.03～0.3m/s的風(fēng)速量程范圍內(nèi),該風(fēng)速傳感器的滿量程精度可達5.19%,在低風(fēng)速測量領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用潛力。