中文摘要：

气象参数的测量在工农业和国防领域有广泛的应用。传感器的微型化和智能化对开发高性能便携式气象测量系统有重要意义。本项目创新性地提出将温度、风速、风向和气压传感器进行单片集成的方案。该方案的特点是（1）有机结合了热丝风速计易于测量风速和热薄膜风速计可以测量风向的优点；（2）解决了热风速计和气压传感器的混合封装问题；3）提出了单芯片上多传感器的分时工作模式。针对方案特点，利用有限元分析方法，建立热传感器和压力传感器的统一分析模型，研究传感器之间的相互干扰和传感器的优化设计方法，从理论和实验研究传感器的封装性能。通过优化设计，给出上述传感器的设计参数，并经CMOS工艺流水试制芯片。实验结果验证并完善基于热和机械（力）传感器的设计理论，最终建立一套完整实用的基于热和机械的多传感器系统设计方法。

结论摘要：

气象参数的测量在工农业和国防领域有广泛的应用。本课题研究了以CMOS工艺为基础的MEMS气压传感器和风速风向传感器的结构设计、工艺设计和封装方案。设计了二维风速传感器结构，利用有限元软件进行了传感器的仿真和结构优化，建立了传感器到检测与控制电路的热电系统仿真模型。设计的传感器与CMOS检测电路单片集成制造，采用陶瓷基片实现了与传感器倒封装，测试结果显示传感器可以在0-30m/s的范围工作，风向分辨精度为5度。针对CMOS集成要求，我们设计了多层膜电容式压力传感器，利用弹性理论和仿真工具对传感器的性能进行了详细的分析，与风速传感器一起，采用标准CMOS工艺加MEMS后处理单片加工了带有测量电路的集成传感器，实际测量结果显示传感器工作稳定,线性好。