风向风速记录仪输出电容和风速风向的关系

风向风速记录仪测定风向和风速，是通过风向风速传感器来测定的，传感器包含4个相互正交的电容器,每个电容器由可动极板、固定极板、支撑体和引出电极构成。可动极板、固定极板和支撑体为MEMS体硅工艺制作的微结构,可动极板和固定极板构成电容器的2个电极,可动极板悬空设置在玻璃衬底上表面,是被风吹动的敏感结构。那下文主要分析风速风向记录仪的输出电容和风速风向的关系。

以正北方向为0°,可以将空气流体的流向分为0°~90°、90°~180°、180°~270°和270°~360°4个象限,空气流体在以风向角θ在任何象限内流动时,都有2个正交的电容器来检测风速和风向,并且这2个正交电容器由于可动极板受到绕流阻力作用而使极板间距变小,输出电容值增大,另外2个正交电容器则由于可动极板受到空气流体剪切力作用而使极板间距变大,输出电容值减小。风向角θ在第一象限内,C2和C3作为检测电容器,第二象限内C1和C2作为检测电容器,第三象限内C1和C4作为检测电容器,第四象限内C3和C4作为检测电容器。

另外，电容器C1和C3检测的是南北方向的风速,电容器C2和C4检测的是东西方向的风速。设南北方向的风速值为uns,东西方向的风速值为uew,则实际风速为:U=（Uns2+Uew2）1/2，风向角度值θ为:θ=(N-1)π/2+arctan(Uns/Uew),式中N表示第N象限(N=1,2,3,4),在检测风向时首先根据电容器C1、C2、C3和C4输出电容值是增大或减小判断N的值,即可根据上面第二个式子求出风向的角度,如当C1和C2电容值增大时,则风向角θ在第二象限,N的值为2。

风向风速仪是使用比较频繁的记录仪，在环境监测上表现出了比较好的指导作用，另外，二氧化碳检测仪是用于测定二氧化碳含量的记录仪，用于研究植物光合作用以及全球温室效应，是很有帮助的，而温度照度监测仪是测定空气中温度和照度，温度和光照度是植物生长最基本的两个参数，缺一不可，而且每个参数都要在一定的范围，不然植物的生长就会受到抑制。