近年来,仿生技术的发展为传感器设计带来越来越多的灵感,仿生传感器的发展也取得不断突破。本文研究的仿生毛发传感器正是借鉴动物毛发结构设计而成,用于空气流速的测量。风速测量在气象测试、环境保护、工农业生产等领域具有重要意义,而仿生毛发传感器的研究目的就是为了提升风速测量的精度。毛发传感器的结构决定了其测量精度的上限,而测控电路是实现测量功能的关键。因此,本文主要对毛发传感器的测控电路进行研究,主要研究内容如下:(1)毛发传感器流速敏感机理研究首先针对毛发传感器的机械结构,介绍了谐振器动力学模型以及圆柱体毛发在空气流速下的受力模型,得到了谐振器频率变化与空气流速大小的关系。其次,分析了毛发传感器的静电驱动和电容检测原理,为电路设计提供理论基础。(2)毛发传感器驱动电路设计与分析设计了基于锁相环的驱动电路,包括频率控制回路和幅度控制回路两个部分。分析了频率控制电路中的鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和幅度控制回路中的整流电路、低通滤波器。最后,对基于锁相环的驱动回路进行了MATLAB仿真,并验证了分析的正确性。(3)流速激励产生电路和麦克风校准电路的设计首先,介绍了扬声器产生空气流速的机理,并设计了激励产生电路的测控方案,分析了其中的音频放大电路。其次,介绍了麦克风测量微流速的原理,并设计了麦克风测量流速的测控电路。(4)测控电路控制算法的FPGA实现设计以FPGA为控制器的外围硬件电路。其次,在前面理论分析的基础上,编写了数字锁相环、滤波器、数据解析模块、PI控制器等模块的Verilog代码,并进行了modelsim仿真,仿真验证了这些代码模块功能的正确性。(5)毛发传感器流速测量实验完成实际电路制作和调试,对毛发传感器进行了流速测量实验,包括:锁相环性能测试、标度因素测试、方向性测试等。实验结果验证了本文设计的传感器测控电路的可行性,表明了毛发传感器能够很好地敏感流速,且具有较好的方向性。