具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-9所示：一种基于卡尔曼滤波算法的通风柜微风速传感器，包括盖子1、底座6以及安装在盖子1和底座6内部之间的PCB线路板3，盖子1的顶部靠近两侧边缘处均开设有固定孔2，固定孔2为实际使用时固定使用的孔位，盖子1的顶部中心处开设有空气通过口12，空气通过口12为测量时空气通过的通道，盖子1的顶部开设有第一螺丝过孔11，第一螺丝过孔11和第二螺丝过孔5为盖子1与底座6上下固定使用的螺丝过孔，盖子1的内部顶面中心处固定有第一连接圆管18，盖子1的内部顶面且位于第一连接圆管18的内部处固定有方形进气通道管17，且方形进气通道管17的顶部与空气通过口12连通，方形进气通道管17为测量时空气通过的通道；

底座6的内部底面靠近两侧边缘处均固定有支撑柱14，两个支撑柱14用对于PCB线路板3的位置进行支撑安装，两个支撑柱14的内部均开设有第一螺纹孔4，底座6的外表面等距开设有三个调试孔20，通过调试孔20可在整体装配好后连接到内，底座6的内部底面中心处固定有第二连接圆管19，第一连接圆管18上有凸起块(如图5所示)，第二连接圆管19上有卡合口(如图8所示)，在盖子1和底座6对接安装的时候，第一连接圆管18上的凸起块会与第二连接圆管19卡合口进行卡合连接，方便安装，底座6的一侧开设有放置槽8，放置槽8用于对接线端子13的位置进行安装放置，底座6的底部中心处开设有进风口15，进风口15为测量时空气通过的通道，做引导面处理；

PCB线路板3的中心处开设有圆形通孔9，通过圆形通孔9用于第一连接圆管18和第二连接圆管19穿过对接，PCB线路板3的底部靠近圆形通孔9的一侧固定有微风速传感器16，PCB线路板3的底部靠近一侧边缘处固定有接线端子13，接线端子13位于放置槽8的内部。

PCB线路板3的顶部靠近边缘处分别开设有两个第二螺纹孔301和一个第二螺丝过孔5。

第二螺纹孔301和第一螺纹孔4的内表壁之间螺纹连接有螺丝钉，通过在第一螺纹孔4和第二螺纹孔301之间穿过螺丝钉，从而可以对PCB线路板3的位置进行安装固定。

微风速传感器16的中心处开设有长方形过孔1601，且长方形过孔1601的内径与方形进气通道管17的内径相等，使得微风可以穿过。

底座6的底部靠近进风口15的一侧开设有内六角凹槽21，第一螺丝过孔11和第二螺丝过孔5的内表壁之间螺纹连接有螺丝长钉10，且螺丝长钉10的底端延伸至内六角凹槽21的内部，通过螺丝长钉10螺纹穿过第一螺丝过孔11和第二螺丝过孔5从而可以对盖子1和底座6进行安装。

螺丝长钉10的底端螺纹套设有螺母7，且螺母7位于内六角凹槽21的内部，通过螺母7可以对螺丝长钉10进行紧固。

微风速传感器16采用MEMS半导体芯片的WIN系列数字风速计的SMD贴片封装类型，PCB线路板3包括有NTC热敏电阻和STM32F072CBT6单片机，测量环境温度的温度方案选用NTC热敏电阻方案，对信号处理则采用了STM32F072CBT6单片机，对电压信号的滤波部分使用了卡尔曼滤波以降低噪声带来的影响。

一种基于卡尔曼滤波算法的通风柜微风速传感器的测量方法，包括以下步骤：

步骤一、一定风速的空气从微风速传感器16的测速通道流过，微风速传感器16接收后以差分电压信号的形式发送信号，经过电路的处理，差分信号转化0～3.3V的直流电压信号传输到单片机上；

步骤二、通过NTC热敏电阻的电压信号处理为0～3.3V范围的直流电压信号后传递到单片机上；

步骤三、在自建的小型风洞中对电压-风速关系进行测量，取多组数据进行多项式拟合，且拟合优度R²＝0.999，将拟合出来的多项式作为电压-风速的映射关系；

步骤四、通过控制自建的小型风洞中的空气温度，在不同的恒定环境温度下进行多次标定，得出不同温度下的电压-风速关系式，用以减小由温度变化产生的误差。

在步骤二的操作步骤中，还包括以下步骤：

1)、环境温度的信号处理：通过NTC热敏电阻的计算公式计算，将接收到的直流电压信号转化为实际温度(单位：℃)；

2)、风速信号处理：通过电压-风速关系式将接收到的直流电压信号进行计算得出对应风速大小；

3)、根据标定好的关系式，选用对应环境温度下的电压-风速关系式将电压信号映射为风速；

4)、采集环境温度与微风速传感器16芯片的微压差信号(T，V)，建立非线性动态系统下的卡尔曼滤波的状态方程和观测方程，根据卡尔曼滤波的状态方程和观测方程，建立卡尔曼滤波模型；

5)、确定非线性动态系统的初始化状态，即确认初始历元的状态参数初值，方差矩阵初值以及动态噪声初始方差矩阵；

6)、基于初始历元的状态方程和观测方程，由卡尔曼滤波递推方程对状态参数初值，方差矩阵初值及动态噪声方差矩阵进行滤波，获取新的滤波值；

7)、根据当前的测量的风速和上一时刻的预测的风速和误差，计算得到当前的最优风速，再预测下一时刻的风速。

本发明中，采用的微风速传感器16受环境温度和湿度的影响较小，并且通过温度标定可以进一步减小由于温度变化产生的误差，在单片机内使用卡尔曼滤波对采集到的电压信号进行滤波处理，有效抑制和防止了电路中噪声对电压信号的干扰，使得输出结果更加精确，扰动非常小，采用的微风速传感器16芯片发热量较小，对环境温度造成的影响在背景技术条件下几乎可以忽略不计，因此NTC热敏电阻可以放在更接近微风速传感器16测速通道的地方，使其对环境温度的测量更为准确，将微风速传感器16测速通道缩小，使其对微风速的变化更加敏感，增加了微风速传感器16迎风面对测速通道的过渡曲面，使得流过测速通道的空气更为稳定，本发明具有精度高，误差小，稳定性好，并且有效解决了环境温度对传统风速传感器影响大的缺点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。