风速风向的测量方法多种多样,从传统风杯测量仪到超声风速计到新型热线风速风向仪等等。随着微型制造技术理论越来越成熟,随着制造工艺的发展,基于不同测量原理的方法逐渐实现了传感器的微型化。同时,随着物联网概念的兴起,传感器环保、经济、耐用等要求也日益迫切。传统的大风杯式风速计已经难以满足许多应用场合的需要,而当前最为成熟的热风速仪也在功耗与温漂问题上遇到了其自身限制。硅压阻式传感器,以其良好的机械性能与电学性能,正成为压力和速度测量领域的主力。本论文首次提出一种基于压阻测量原理的风速风向传感器,将新型硅传感器与机械封装相结合,实现了对风速和风向的同时测量。本文设计的传感器具有加工简单、工艺成熟(MEMS与IC工艺兼容)、成本较低、功耗低等优点,没有加热部件,所以也没有热传导引起的温漂问题。传感器的体积小,响应速度快,便于安装和风速的实时测量。本文从原理出发,利用自顶向下的设计方法,完成了传感器参数设计与优化、加工制作、封装与测试。进而提出了改进方案。具体内容如下：首先,介绍了传感器的原理和测量方法：通过敏感的悬臂梁结构,将风速产生的风压转化为结构的形变,再通过压阻检测形变产生的应力,取平面内正交的两个方向进行测量,综合得到风速风向信息。根据设计要求,对测量原理的各个环节进行了理论论证,同时得到设计参数。包括：根据功耗要求得到所需压阻初始值,理论推导风速-风压-应力关系,根据压阻效应得到应力-电阻变化关系。建立SUPREM仿真模型,仿真计算电阻的长宽比；建立ANSYS结构仿真模型,得到优化尺寸。其次,以优化得到的结构尺寸,设计工艺流程和加工版图,通过流片得到的实验芯片测试探究不同尺寸结构随风速应变的规律。根据仿真分析的结果和实际测试结果,验证设计理论,对比综合分析得到可用的结构。以加工得到的芯片为对象,设计传感器封装,建立ANSYS流固耦合模型探究封装的可行性。完成装配制作出传感器样品。传感器芯片尺寸为10mm×0.8mm×0.05mm,压阻初始值2200Ω(±200Ω),封装好的传感器尺寸为直径120mm,高55mm。测量范围0-30m/s,最小风速灵敏度0.3mV/(0.1m·s-1),风速精度1m/s,风向灵敏度1°,风向精度15°。最后,对传感器样品进行测试得到传感器的性能参数并分析存传感器在的问题。分析存在的问题提出了以改变封装为主的解决方案。初步展开了改进封装方案的仿真与测试研究。