自然界有许多动物通过毛发获取外界环境的信息,例如蟋蟀、蜘蛛等。仿生毛发流速传感器是通过模仿动物的毛发而设计的传感器,具有检测流速大小、流速方向、加速度和振动等功能,可以很好的应用在需要测量风速、惯性等外界环境的领域,为人类的生产发明带来便捷。本文以实验室自主设计的弱耦合谐振式双轴毛发流速传感器为研究对象,根据传感器敏感机理研究了弱耦合谐振式传感器的测控方式,对传感器的检测电路进行了优化。本文主要研究内容如下:首先,分析了弱耦合谐振式双轴毛发流速传感器的工作机理。根据传感器上毛发的受力情况,建立了弱耦合谐振式双轴毛发流速传感器的动力学方程及动力学模型。弱耦合谐振式传感器以振幅比为敏感物理量,测量空气流速与简谐微流速,对此研究了简谐微流速的产生原理与传感器的敏感机理。采用静电驱动与电容检测的方式对信号进行提取与处理。然后,为了减小外界噪声给传感器检测流速带来的不利影响,设计了适合弱耦合谐振式双轴毛发流速传感器的测控系统,测控系统包括基于锁相环的相位闭环系统与基于能量守恒的幅度闭环系统。为了验证系统的可行性,在MATLAB/SIMULINK中搭建了相位闭环系统与基于能量守恒的幅度闭环系统仿真模块。分析确立以正交相干解调法提取简谐微流速,在基于能量守恒的相位幅度双闭环系统基础上实现简谐微流速的解调。对整个闭环测控系统分别在直流刚度扰动和简谐流刚度扰动的情况下进行了仿真,进一步验证了弱耦合谐振式毛发流速传感器的检测特性。接着,对测控系统的检测电路关键技术进行了研究。设计了基于能量守恒的闭环测控系统检测电路,包括信号前置放大电路、幅度处理电路、电源电路等。选择了合适的硬件电路芯片与FPGA最小系统型号。根据解算信号的特性设计了FPGA中相应的算法,数字信号部分包括锁相环、PI调节控制器、正交相干解调算法与数字IIR滤波器等。最后,制作了基于FPGA的弱耦合谐振式双轴毛发流速传感器的检测电路,编写软件描述语言并进行了相应的调试。测试了弱耦合谐振器的开环特性,对闭环测控系统的有效性进行了实验验证。搭建恒定流速实验平台,测试了传感器的标度因数与零偏稳定性,验证了基于能量守恒的相位幅度双闭环系统相比幅度开环模式具有更好的抗干扰能力。搭建简谐微流速实验平台,使用相干解调算法对简谐信号进行了解调,测试了传感器的机械灵敏度,验证了弱耦合谐振式双轴毛发流速传感器具有良好的敏感流速特性。