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基于数字温度传感器的风速测量仪 基于数字温度传感器的风速测量仪 2021年第24卷第12期　　　　　　　　　　传感器技术(JournalofTransducerTechnology) 基于数字温度传感器的风速测量仪 贺桂芳,张佰力 (1.山东交通学院信息工程系,山东济南250023;2.山东交通厅,山东济南250002) 摘　要:介绍了以温度传感器TMP04为检测器件的风速传感器的测量方法。系统以单片机AT89C51为 核心,由风速传感器采集数据,单片机接收并处理数据,LED数码管显示测量风速值。采用分段插值法进行非线性数据处理;描述了电路设计和软件实现。由于采用了数字温度传感器做检测器件,省去了放大电路和A/D转换器,测量电路与单片机接口简单,编程处理简单。关键词:传感器;风速测量;单片机;非线性校正中图分类号:TP212　　　文献标识码:B　　　文章编号:1000-9787(2021)12-0069-02 Windspeeddetectinganemoscopebasedondial temperatureHEGui2fang,Z1 (1.DeptofInfoEngin,JiaiChina; 2.Jin250002,China) ofwindspeedsensorisintroduced;itsdetectingpartistemperaturesensorTMP04.SinglechipprocessorAT89C51isthecoreinthesystem.Thedataaregainedbywindspeedsensor,andsinglechipprocessorprocessesit.LEDshowsthewindspeeddata.Thepiecewiseinterpolationisusedtodononlineardataprocessing.Thedesignofcircuitandtheapproachofsoftwarearedescribed.Becausedigitaltemperaturesensorisusedasdetectingpart,amplifierandA/Disomitted.Theinterfaceofmeasuringcircuitandsinglechipprocessorissimple,thesoftwareissimple. Keywords:sensor;windspeeddetection;singlechipprocessor;non2linearitycompensation 的温度。A的温度与B的温度之差是风速的函数。因此,通过测量温差可以计算出对应的风速 随着检测技术的发展以及人们对环境要求的提高,传统的机械式风速仪已不能满足测量精度和功能的要求。研究微型化便于携带并能与计算机以及各种数字仪表配套使用的风速传感器是很必要的。采用数字温度传感器研制风速仪,省去放大电路和A/D转换器,电路结构简单、编程处理简单、体积小、重量轻、使用方便,输出电平与CMOS/TTL电路兼容,可用于远程风速检测。该数字风速仪的主要技术指标是:量程为0～26m/s,在0～10m/s范围内,准确度为±0.5%FS;在10～26m/s范围内,准确度为±1.5%FS;输出CMOS/TTL电平;温度范围为-25～100℃。 1　风速传感器的测量原理和非线性校正 图1　风速传感器及测量电路框图 Fig1　Blockdiagramofwindspeedsensorandmeasuringcircuit 根据热扩散原理,加热丝被空气带走的热量与加热丝和空气的温差、空气的流速以及空气的性质有关[1],即 Q=αF(Tw-Tf), 风速传感器及测量电路框图如图1所示。电路中,A有4个接线端子,1,2为加热铂金丝,2,3,4为温度传感器 TMP04。铂金丝通入恒定的加热电流,供给TMP04一个工 α为对流换热系数,对于一定的加热丝和流体条件,式中 α主要取决于空气的运动速度,m/s;F为加热丝表面积, m;Tw为加热丝温度,℃;Tf为空气温度,℃。由于采用恒 作环境温度。在测量风速时,风流使温度传感器的工作环境温度下降,3端输出相应的温度信号。B用于测量空气 收稿日期:2021-07-28 传　感　器　技　术　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第24卷70 流源供电,根据能量守恒定律,有关系式 0.24IR=αF(Tw-Tf), 定,本设计选用了9015