風(fēng)向風(fēng)速記錄儀輸出電容和風(fēng)速風(fēng)向的關(guān)系
風(fēng)向風(fēng)速記錄儀輸出電容和風(fēng)速風(fēng)向的關(guān)系
風(fēng)向風(fēng)速記錄儀測(cè)定風(fēng)向和風(fēng)速，是通過(guò)風(fēng)向風(fēng)速傳感器來(lái)測(cè)定的，傳感器包含4個(gè)相互正交的電容器,每個(gè)電容器由可動(dòng)極板、固定極板、支撐體和引出電極構(gòu)成。可動(dòng)極板、固定極板和支撐體為MEMS體硅工藝制作的微結(jié)構(gòu),可動(dòng)極板和固定極板構(gòu)成電容器的2個(gè)電極,可動(dòng)極板懸空設(shè)置在玻璃襯底上表面,是被風(fēng)吹動(dòng)的敏感結(jié)構(gòu)。那下文主要分析風(fēng)速風(fēng)向記錄儀的輸出電容和風(fēng)速風(fēng)向的關(guān)系。
以正北方向?yàn)?°,可以將空氣流體的流向分為0°~90°、90°~180°、180°~270°和270°~360°4個(gè)象限,空氣流體在以風(fēng)向角θ在任何象限內(nèi)流動(dòng)時(shí),都有2個(gè)正交的電容器來(lái)檢測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向,并且這2個(gè)正交電容器由于可動(dòng)極板受到繞流阻力作用而使極板間距變小,輸出電容值增大,另外2個(gè)正交電容器則由于可動(dòng)極板受到空氣流體剪切力作用而使極板間距變大,輸出電容值減小。風(fēng)向角θ在第一象限內(nèi),C2和C3作為檢測(cè)電容器,第二象限內(nèi)C1和C2作為檢測(cè)電容器,第三象限內(nèi)C1和C4作為檢測(cè)電容器,第四象限內(nèi)C3和C4作為檢測(cè)電容器。
另外，電容器C1和C3檢測(cè)的是南北方向的風(fēng)速,電容器C2和C4檢測(cè)的是東西方向的風(fēng)速。設(shè)南北方向的風(fēng)速值為uns,東西方向的風(fēng)速值為uew,則實(shí)際風(fēng)速為:U=（Uns2+Uew2）1/2，風(fēng)向角度值θ為:θ=(N-1)π/2+arctan(Uns/Uew),式中N表示第N象限(N=1,2,3,4),在檢測(cè)風(fēng)向時(shí)首先根據(jù)電容器C1、C2、C3和C4輸出電容值是增大或減小判斷N的值,即可根據(jù)上面第二個(gè)式子求出風(fēng)向的角度,如當(dāng)C1和C2電容值增大時(shí),則風(fēng)向角θ在第二象限,N的值為2。
風(fēng)向風(fēng)速儀是使用比較頻繁的記錄儀，在環(huán)境監(jiān)測(cè)上表現(xiàn)出了比較好的指導(dǎo)作用，另外，二氧化碳檢測(cè)儀是用于測(cè)定二氧化碳含量的記錄儀，用于研究植物光合作用以及全球溫室效應(yīng)，是很有幫助的，而溫度照度監(jiān)測(cè)儀是測(cè)定空氣中溫度和照度，溫度和光照度是植物生長(zhǎng)最基本的兩個(gè)參數(shù)，缺一不可，而且每個(gè)參數(shù)都要在一定的范圍，不然植物的生長(zhǎng)就會(huì)受到抑制。
