CN102364305A - 物理量传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种物理量传感器。其包括：压力检测部，其检测冷水或温水的压力；温度检测部，其检测压力传感器的温度；修正式存储部，作为在从压力检测部的检出信号中除去温度变化引起的变动量的修正处理中使用的修正式的信息，其存储在温度检测部的检出温度包含在冷水的温度范围中时应用的冷水用的修正式信息、和在温度检测部的检出温度包含在温水的温度范围中时应用的温水用的修正式信息；温度范围决定部，其决定冷水的温度范围或温水的温度范围中的任一个作为温度检测部的检出温度所属于的温度范围；以及修正运算部，其使用与由温度范围决定部决定的温度范围对应的修正式，修正压力检测部的检出信号，并将该修正后的信号作为测定信号输出。

Description

物理量传感器
技术领域
本发明涉及物理量传感器。
背景技术
在下述专利文献1中，公开了以两个压力传感器分别检测被测定对象的压力的双重压力传感器。该专利文献1的双重压力传感器，例如能够安装在下述专利文献2所记载的流量控制阀的阀主体，作为压差传感器使用。在该情况下，双重压力传感器分别检测出阀体上游侧的流体压力和阀体下游侧的流体压力，并输出至控制流量控制阀的流量测定装置。流量测定装置基于上游侧的流体压力与下游侧的流体压力的压差，计算在流量控制阀的流路内流动的流体的流量。
但是，作为压力传感器，存在具有输出值根据使用时的温度而变动的温度特性的压力传感器。为了使用具有这样的温度特性的压力传感器高精度地计算流体的流量，需要准确地对压力传感器的输出值进行温度修正，从输出值中除去由温度变化引起的变动量。在下述专利文献3中，公开了在对传感器的输出值进行温度修正时，将非线性的温度特性曲线中的温度范围分割为多个区间，使用连接各区间的两端的直线上的值进行温度修正的技术。在下述专利文献4中，公开了求取最接近温度特性曲线的高次式，使用该高次式对传感器的输出值进行温度修正的技术。
专利文献1：日本特开2009-31003号公报
专利文献2：日本特开2009-115302号公报
专利文献3：日本特开2004-294110号公报
专利文献4：日本特开平6-294664号公报
在上述专利文献1的温度修正中，能够在由直线连接的分割区间的两端以与温度特性曲线没有差的状态下进行修正，但在分割区间的中间位置温度特性曲线的差变大，温度修正的精度下降。此外，在上述专利文献2的温度修正中，以一个高次式进行修正，因此不能够高精度地修正全部的温度范围，根据成为修正对象的温度带的不同，与温度特性曲线的差变大，温度修正的精度下降。
发明内容
于是，本发明的一个目的在于提供一种能够提高温度修正的精度的物理量传感器。
本发明的物理量传感器包括：物理量检测元件，其检测被测定对象的物理量；温度检测元件，其检测物理量检测元件的温度；修正式存储部，作为在从物理量检测元件的检出信号中除去因温度变化引起的变动量的修正处理中使用的修正式的信息，其存储在物理量检测元件的温度包含在第一温度范围中时所应用的第一修正式的信息、和在物理量检测元件的温度包含在与第一温度范围不重复的第二温度范围中时所应用的第二修正式的信息；温度范围决定部，其决定第一温度范围或第二温度范围中的任一个作为温度检测元件的检出温度所属于的温度范围；以及修正运算部，其使用与由温度范围决定部决定的温度范围对应的修正式，修正物理量检测元件的检出信号，并将该修正后的信号作为测定信号输出。
根据该结构，在对物理量检测元件的检出信号进行温度修正时，在物理量检测元件的温度包含在第一温度范围中时，能够使用与第一温度范围对应的第一修正式进行温度修正，在物理量检测元件的温度包含在与第一温度范围不同的第二温度范围中时，能够使用与第二温度范围对应的第二修正式进行温度修正。由此，能够从压力传感器的使用温度范围中选择相互不重复的两个温度范围，在各个温度范围中使用最佳的修正式进行温度修正。
在上述物理量传感器中，可以使上述第一修正式和第二修正式为，在与该修正式对应的温度范围中，使对应于物理量检测元件的检出信号的输出值与对应于修正后的测定信号的值之间的最大误差为最小的一次修正式。
由此，能够使用上述使最大误差为最小的一次修正式，因此能够在削减修正式的存储容量的同时最大限度地抑制误差。
在上述物理量传感器中，可以使上述被测定对象的物理量为流体的压力。此外，在上述物理量传感器中，可以具有两个上述物理量检测元件。
根据本发明，能够提供能够提高温度修正的精度的物理量传感器。
附图说明
图1是例示实施方式的空调系统的结构的框图；
图2是例示实施方式的压力传感器的功能结构的框图；以及
图3是例示存储修正式的系数的表的图。
附图标记说明
1......空调系数；2......热源；3......配管；4......热交换器；5......阀；6......控制器；10......压力传感器；11......压力检测部；12......温度检测部；13......MUX部；14......PREAMP部；15......A/D变换部；16......温度范围决定部；17......修正运算部；18......修正式存储部
具体实施方式
对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的符号。但是，附图是示意性表示。由此，具体尺寸等应该与以下的说明相比照而进行判断。此外，在附图相互之间，也包括相互的尺寸关系、比率不同的部分。
在本实施方式中，说明作为物理量传感器的压力传感器。另外，物理量传感器并不限定于压力传感器，也能够同样应用于检测其它物理量的传感器。
本实施方式的压力传感器，例如能够用作计测在图1所示的空调系统1内循环的冷水、温水(流体)的流量的传感器10。在该情况下，空调系统1例如包括：产生冷水、温水的热源2；使在热源2产生的冷水、温水循环的配管3；设置在配管3上的热交换器4；控制流过配管3的冷水、温水的流量的阀5；以及控制系统整体的控制器6。压力传感器10安装于阀5，计测流过配管3的冷水、温水的流量。该空调系统1通过在致冷时使冷水循环，在致暖时使温水循环而控制空调温度。
作为压力传感器10，例如有公知的半导体压力传感器，其具有：形成有隔膜(厚度薄的感压部)的半导体基板(硅)；以及在该半导体基板上通过杂质或离子的注入技术而形成的扩散型应变片。扩散型应变片利用压电电阻效应检测出由隔膜的被测定压力引起的变形，并变换为电信号。压力传感器10具有输出的增益、补偿根据使用温度而变化的温度特性。
参照图2，说明压力传感器10的功能结构。如图2所示，压力传感器10具有压力检测部11、温度检测部12、MUX部13、PREAMP部14、A/D变换部15、温度范围决定部16、修正运算部17和修正式存储部18。
压力检测部11检测出冷水或温水的压力，并将其检出信号输出至MUX部13。温度检测部12检测出压力传感器10的温度，将其检出温度输出至MUX部13。
MUX部13例如是多路转换器，从压力检测部11和温度检测部12分别接收信号，选择任一个信号并输出至PREAMP部14。PREAMP部14对从MUX部13接收到的信号进行放大，并输出至A/D变换部15。A/D变换部15将从PREAMP部14接收到的模拟信号变换为数字信号，并输出至温度范围决定部16。
温度范围决定部16决定温度检测部12的检出温度属于冷水的温度范围(例如5℃～20℃，以下相同)和温水的温度范围(例如40℃～60℃，以下相同)中的哪一个。
修正运算部17从修正式存储部18读出关于与温度范围决定部16决定的温度范围对应的修正式的信息。修正运算部17使用读出的修正式相关的信息，修正压力检测部11的检出信号，将修正后的信号作为测定信号输出至控制器。
修正式存储部18存储在从距离压力检测部11的检出信号中除去由温度变化引起的变动量的修正处理中使用的修正式相关的信息。作为修正式，例如有在温度检测部12的检出温度包含在冷水的温度范围内时应用的冷水用的修正式、和在温度检测部12的检出温度包含在温水的温度范围内时应用的温水用的修正式。冷水用的修正式和温水用的修正式是以温度为变量的一次式。
作为冷水用的修正式，例如能够使用在冷水的温度范围中，使对应于压力检测部11的检出信号的输出值与对应于修正后的测定信号的值之间的最大误差为最小的一次式。作为温水用的修正式，例如能够使用在温水的温度范围中，使对应于压力检测部11的检出信号的输出值与对应于修正后的测定信号的值之间的最大误差为最小的一次式。
在修正式存储部18中，可以分别直接存储冷水用的修正式和温水用的修正式，但也可以存储表，该表存储有为了建立冷水用的修正式和温水用的修正式所必需的系数。作为系数，例如有增益系数和补偿系数。图3表示存储系数的表的一个例子。如图3所示，增益系数和补偿系数以能够识别冷水用和温水用的状态存储于表。
在该情况下，修正运算部17从修正式存储部18读出与温度范围决定部16决定的温度范围对应的增益系数和补偿系数，使用代入读出的系数的修正式，修正压力检测部11的检出信号。
代入系数的修正式，例如能够表示为下述式(1)。
Vout＝f(Vin，T)......    (1)
上述式(1)的Vout是温度修正后的测定信号，Vin是温度修正前的检出信号，T是检出温度。f(Vin，T)是一次函数。
如上所述，根据本实施方式的压力传感器，在对压力检测部11的检出信号进行温度修正时，在温度检测部12的检出温度包含在冷水的温度范围内时，能够使用与冷水的温度范围对应的修正式进行温度修正，在温度检测部12的检出温度包含在与冷水的温度范围有差距的温水的温度范围内时，能够使用与温水的温度范围对应的修正式进行温度修正。由此，能够从压力传感器10的使用温度范围中选择相互不重复的两个温度范围，在各个温度范围内使用最佳的修正式进行温度修正，因此能够提高温度修正的精度。
此外，作为冷水用的修正式和温水用的修正式，能够使用对应于压力检测部11的检出信号的输出值与对应于修正后的测定信号的值之间的最大误差变得最小的一次修正式，因此能够在削减修正式的存储容量的同时最大限度地抑制误差。
特别是，本实施方式的压力传感器10在空调系统1中使用，作为被测定对象的水的温度被限定于作为冷水的温度的5℃～20℃和作为温水的温度的40℃～60℃，因此，能够将对压力传感器10进行温度修正时的温度范围缩小为相互不连续的上述两个范围。即，能够将温度修正时的修正式限定于上述两个温度范围并分别准备，因此，能够准备误差少的修正式。因此，能够提高温度修正的精度。
(变形例)
利用上述实施方式说明了本发明，但构成该公开的一部分的记载和附图并不限定本发明。本领域的技术人员能够根据该公开明确各种代替的实施方式和运用技术等。
例如，在上述实施方式中，对将本发明应用于具有温度修正功能的压力传感器的情况进行了说明，但对于具有两个压力传感器的双重压力传感器也能够同样应用本发明。在将双重压力传感器安装于阀的情况下，配置两个压力传感器，使得能够分别测定阀体的上游侧的流体压力和下游侧的流体压力。此外，修正运算部17修正各个检出信号，将修正后的各个信号分别作为测定信号输出至控制器。在控制器中求取各个测定信号间的差值，从而计算两个压力传感器间的压差，使用该压差计算出流体的流量。
此外，在上述实施方式中，在温度范围决定部16决定温度范围时，以温度检测部12的检出温度作为条件进行决定，但并不限定于此。例如，也可以参照日历信息，根据该时刻的季节决定温度范围，也可以设置切换温度范围的开关，根据开关的切换强制地决定温度范围。
此外，在上述实施方式中，修正运算部17进行温度修正，但修正运算部17进行的修正并不限定于温度修正。例如，也可以除了温度修正之外，进行压力修正。这是因为，压力传感器在上述温度特性之外，还具有输出的增益、补偿根据负载(压力)而变化的压力特性。在该情况下，与上述温度特性的情况相同，预先将与用于压力修正的修正式相关的信息存储于修正式存储部18，使用该修正式对温度修正后的信号进行压力修正。具体地说，例如，将压力修正用的增益系数和补偿系数添加并存储于图3所示的表。修正运算部17从修正式存储部18读出与温度范围决定部16决定的温度范围对应的压力修正用的增益系数和补偿系数，使用代入了读出的系数的修正式，对温度修正后的信号进行压力修正。
代入压力修正用的系数的修正式，例如能够表示为下述式(2)。
Vout2＝g(Vout)＝g(f(VIN，T))......    (2)
上述式(2)的Vout2是压力修正后的测定信号，Vout是上述式(1)的温度修正后的信号。

Claims (4)

1.一种物理量传感器，其特征在于，包括：
物理量检测元件，其检测被测定对象的物理量；
温度检测元件，其检测所述物理量检测元件的温度；
修正式存储部，作为在从所述物理量检测元件的检出信号中除去因温度变化引起的变动量的修正处理中使用的修正式的信息，其存储在所述物理量检测元件的温度包含在第一温度范围中时所应用的第一修正式的信息、和在所述物理量检测元件的温度包含在与所述第一温度范围不重复的第二温度范围中时所应用的第二修正式的信息；
温度范围决定部，其决定所述第一温度范围或所述第二温度范围中的任一个作为所述温度检测元件的检出温度所属于的温度范围；以及
修正运算部，其使用与由所述温度范围决定部决定的所述温度范围对应的所述修正式，修正所述物理量检测元件的检出信号，并将该修正后的信号作为测定信号输出。
2.如权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述第一修正式和所述第二修正式为，在与自修正式对应的所述温度范围中，使对应于所述物理量检测元件的检出信号的输出值与对应于修正后的所述测定信号的值之间的最大误差为最小的一次修正式。
3.如权利要求1所述的物理量传感器，其特征在于，
所述被测定对象的物理量为流体的压力。
4.如权利要求1～3中任一项所述的物理量传感器，其特征在于，
具有两个所述物理量检测元件。
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