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低功耗MEMS热式风速传感器的研究的开题报告
1.研究背景
随着科学技术的不断发展，MEMS技术也得到了广泛的应用与发展。MEMS传感器是MEMS技术中的一个重要组成部分，其广泛应用于医疗、军事、工业、环境监测等领域。其中，热式风速传感器又是MEMS传感器中的一种重要类型，其通过测量环境空气流速的变化来确定空气流速大小。
传统的热式风速传感器工作原理主要基于测量热量传输或对流传输的传热以获得环境空气的流动速度信息。这种方法需要高功耗的电路和复杂的结构，这极大的限制了传感器的应用范围和使用寿命。
因此，低功耗的MEMS热式风速传感器研究具有重要意义。其能够应用于更多传感器具有限制的应用场景，比如便携式仪器、智能穿戴设备等。而且，使用低功耗传感器，可以显著地提高传感器的使用寿命，降低后期维护成本。
2.研究目的
本论文旨在研究低功耗MEMS热式风速传感器的设计和制备。通过对传统热式风速传感器结构的优化和电路的改进，实现传感器功耗的降低，提高传感器在应用中的稳定性和可靠性。
3.研究内容
（1）MEMS热式风速传感器的工作原理和结构分析
（2）传统热式风速传感器的优化设计
（3）低功耗电路的设计与优化
（4）MEMS热式风速传感器制备工艺及实验室制作流程
（5）利用实验对传感器进行性能测试和验证，对比分析不同方法设计的传感器的性能指标和功耗情况
（6）利用ANSYS仿真软件对传感器的流场进行模拟和优化分析。
4.研究意义
随着科技的进步，低功耗的MEMS热式风速传感器会成为研究的热点之一，能够应用于更多的领域。像汽车、燃气、气象、环境监测等领域的应用场景，对于低功耗热式风速传感器有着极高的需求。
此外，本研究可以进一步优化MEMS传感器的结构、性能等方面，促进MEMS技术的应用与发展，为推动智能制造、健康监测、资源节约等领域的发展提供了一个可靠的技术基础。
5.研究方法
采用文献综述、实验探究、理论分析、仿真模拟等方法，设计并制备MEMS热式风速传感器电路和结构体，建立数学模型和在ANSYS仿真软件中进行流场优化模拟。搭建实验环境和实验平台，利用性能测试数据分析传感器的特性和性能表现。
6.预期成果
（1）设计制备并检验出一种功耗低、响应灵敏、稳定可靠的MEMS热式风速传感器。
（2）评估传感器的性能参数和技术指标，并与市场上主流的传感器进行对比。
（3）在热式风速传感器的研究领域中，探索一条具有创新性和应用价值的研究方向。
7.研究计划
时间节点|完成事项
2021.07-2021.08|文献综述和传感器原理探究
2021.09-2021.10|实验平台搭建和MEMS风速传感器的优化设计
2021.11-2021.12|MEMS风速传感器电路的设计优化
2022.01-2022.02|传感器制备工艺流程设计和实验室制作流程
2022.03-2022.04|传感器性能测试和数据分析
2022.05-2022.06|模拟分析和优化
2022.07-2022.08|毕业论文的撰写和修改
8.参考文献
[1]XiangboMeng,JunLin,Xin-longYang.MEMSbasedthermalanemometerforairflowmeasurements.SensorsandActuatorsA,1998(70):12-17.
[2]ZhangXu,WeiLi,DongWei,andetal.ANovelMEMSThermalFlowSensorforLow-SpeedGasFlows.Sensors,2019,19(2),408.
[3]LiuDing,Cuimaofu,ZhangGuifu.DesignandSimulationofMEMSThermalAnemometerSensors.ProcediaEngineering,2016(168):1961-1964.