風速是氣象要素的重要組成部分,不僅對社會經濟的發展起著重要作用,還與人們的生活息息相關。目前風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。機械式風速計啟動風速通常在0.3～0.5 m/s范圍內,這給低風速測量帶來困難。超聲波式風速傳感器可實現0.01 m/s量級的分辨率,但其體積較大、價格較昂貴。傳統熱式風速傳感器在中低風速范圍內靈敏度較高,但易受環境溫度的影響,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等方法,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以下微小風速的精確測量和溫漂修正,是風速測量領域的一個難題。本文提出了一種熱式風速傳感器設計。傳感器系統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成。該系統選用STM32作為微處理器芯片,PT100作為測溫元件,采用24位高精度AD7794進行模數轉換,運用PID算法和脈寬調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。系統采集的數據可通過串口發送給C#語言編寫的上位機顯示并存儲數據。利用計算流體動力學方法對傳感器探頭進行了仿真分析,為硬件設計提供理論基礎。實驗結果表明,該傳感器的溫度漂移得到了很好的抑制。在-20～40℃的環境溫度和0.03～0.3m/s的風速量程范圍內,該風速傳感器的滿量程精度可達5.19%,在低風速測量領域具有一定的應用潛力。