CN1120670A

CN1120670A - 气流探测器

Info

Publication number: CN1120670A
Application number: CN 95109004
Authority: CN
Inventors: 长田慎一; 村田弘
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1996-04-17
Also published as: KR0171974B1; TW329930U; JPH0835978A

Abstract

一种气流探测器，其加热电阻器和温度补偿电阻器装在同一基片上，使两者有效地热隔离，以便准确测量风速。在其原始基片2中开有一个或多个窗口部分1或切口部分1c，在窗口或切口部分上装有薄片型热敏电阻(R_H，R_T)，其主要部分对着窗口或切口部分的孔3。一信号处理电路11设在原始基片上。由该电路的发热元件产生的热量通过至少一种构成此电路的电路图形11b进行辐射，且有一提取信号插脚8装在原始基片上，并与电路图形电连接。

Description

气流探测器

本发明涉及一种气流探测器，特别是涉及一种利用相应于气体流速的加热器的幅射来检测风速的气流探测器。

作为测量气体流速(风速)的一种气流探测器，已知有一种热型气流探测器，其电阻器受到加热，并放置在气流中，根据热幅射量的大小来检测风速。

近来由于能以低成本提供高准确度和高可靠性的这种热型气流探测器，已引起人们特别的兴趣，并已被广泛使用，例如已有用于汽车电控注油装置的气流探测器和用于空调系统的气流量探测器。

图8是一种常规热型气流探测器的电路布置实例图。在该气流探测器中，加热电阻器R_H加热至一定温度(通常控制在比室温高20至200℃)，以测定电于气流量而产生的热幅射量的变化。此外，一个温度补偿电阻器R_T用于补偿温度的影响，并用来测定气流本身的温度。

因此，如果加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T之间的热隔离不足够，将会产生不少问题，不仅加热电阻器R_H的热幅射量变化不正确，而且在对温度进行补偿时会遇到困难，从而降低了测量的准确性。

因此，为了解决上述问题，已提出过下列气流探测器：

(1)一种气流探测器(日本专利公开号3-81440)，如图9所示，其加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T借助圆筒形探测器本体51内的独立支撑体52、53，互相分开一预定距离；

(2)一种气流探测器(日本专利公开号63-134919)，如图10所示，其加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T装配在有狭长切口61的基片62上，狭长切口61位于两者之间，从而使其达到热隔离；

(3)一种气流探测器(日本实用新型公开号：60-183825)，如图11所示，其加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T装在有细长孔(或槽)71的基片72上，利用该细长孔(或槽)71互相分开，从而在两者之间达到热隔离。

然而，随气流探测器(1)产生的问题在于，为了承托加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T，需要两个支撑体52，53，因此包括加热电阻器R_H、温度补偿电阻器R_T和电路部分的整个装置变得很复杂，造成成本增加，设备增多。

而气流探测器(2)和(3)涉及的问题在于，加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T的一个主要表面(前表面或后表面)完全与基片62或72接触，致使热量通过如箭头A所示的狭长切口61(图10)或细长孔(或槽)71(图11)周围的基片部分而迁回，因而在加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T之间很难有足够的热隔离，从而导致测量准确性降低。

为了解决上述问题，研制了本发明。本发明的目的在于提供一种气流探测器，其设置在同一基片上的加热电阻器和温度补偿电阻器之间能很好地达到热隔离，能高准确性地测量风速。

按照本发明，为了达到上述目的，提出了一种气流探测器，该探测器利用相应于气体流速的加热器的热幅射来检测风速，其特征在于包括具有一个或多个窗口部分或切口部分的一原始基片和装在该原始基片上的一个或多个薄片型热敏电阻，以使热敏电阻的主要部分处在面对窗口部分或切口部分的一个孔的位置上。

此外，该气流探测器的特点还有，在原始基片上形成有信号处理电路。

再有，该气流探测器的特征还在于，由信号处理电路一发热元件产生的热量通过至少一种形成信号处理电路的电路图形进行幅射，并有一个提取信号的插脚附装在原始基片上，而与所述电路图形电连接。

在本发明的气流探测器中，薄片型热敏电阻装在原始基片上，使之面对原始基片的窗口部分或切口部分的孔，于是薄片型热敏电阻与原始基片之间的热偶合变弱，例如可抑制装在原始基片上的发热元件或同类元件的热感应，或在两个薄片型热敏电阻之间(即加热电阻器和温度补偿电阻器之间)有效地进行热隔离，从而提高了探测风速的准确性。

由于信号处理电路形成在原始基片上，不必另外配备一个电路元件(基片)，因此可减少零件的数目，从而使体积减小和成本降低。此外，由于原始基片和薄片型热敏电阻之间的有效热隔离，可以防止与原始基片上形成的信号处理电路无关的电路元件等的热感应，不会产生特别不利的影响。

再有，因为信号处理电路的发热元件产生的热量是通过至少一种形成信号处理电路的电路图形进行幅射的，并且有一个提取信号插脚附装在原始基片上而与电路图形电连接，因此由发热元件产生的热量能有效地逸散到外面，这就有效防止了热量输送到薄片型热敏电阻上，从而提高了测量的准确性。

以下结合附图说明本发明的实施例。

图1为本发明一实施例的气流探测器的示意图，其中(a)显示出其正面，(b)显示出其侧面。

图2为一放大图，示出本发明实施例的气流探测器的主要部分。

图3为用于本发明实施例的气流探测器中的薄片型热敏电阻(加热电阻器或温度补偿电阻器)的示意图。

图4为本发明另一实施例的气流探测器的主要部分的示意图，其中(a)显示出其正面，(b)显示出其侧面。

图5为本发明又一实施例的气流探测器的示意图。

图6为本发明再一实施例的气流探测器的示意图。

图7为本发明的气流探测器用作导管型流率探测器的示意图。

图8为一种常规气流探测器的电路布置图。

图9为另一种常规气流探测器的示意图。

图中标号为：

1，1a，1b 窗口部分；

1c 切口部分；

2 原始基片；

3，3a，3b，3c 孔；

4 运算放大器；

5 电流放大晶体管；

6 可调电阻(装置)；

7 固定电阻(薄片型固定电阻)；

8 提取信号插脚；

9 氧化铝基片；

10 电阻图形；

11 信号处理电路；

11a 电极；

11b 电路图形；

12 连接片(电极)；

13 导管；

R_H 加热电阻器(薄片型热敏电阻)；

R_T 温度补偿电阻器(薄片型热敏电阻)。

图1(a)、1(b)示出本发明一实施例的一种气流探测器，图2是其主要部分的示意图。

在该实施例中，一种气流探测器由一个原始基片2构成，其中开有纵向细长的窗口部分1，加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T装在原始基片上，其主要部分对着窗口部分1框架内的一个孔3，并有一运算放大器4、电流放大晶体管5、调整温度特性和调整输出偏差的可调电阻6、固定电阻(薄片固定电阻)7、和装到原始基片2上的提取信号插脚8。

如图2所示，在本实施例的气流探测器的窗口部分1的两端面处形成有电极11a，电极11a与构成信号处理电路11的电路图形11b电连接。而且，在原始基片2上设置有加热电阻器R_H和温度补偿加热器R_T，其中心部分(主要部分)对着窗口部分1框架内的孔3。设在每个加热电阻器R_H和温度补偿电阻R_T两端部的电极12(图3)分别固定连接到信号处理电路11的电极11a上。

此外，在图3所示的本实施例中，作为加热电阻器R_H和温度补偿电阻R_T，使用了薄片型热敏电阻(薄膜铂温度探测器)，其中每个电阻都制成使一梳形电阻图形10位于氧化铝基片9的中心部分，而连接设在原始基片2上的信号处理电路11(图2)的电极11a(图2)的连接片(电极)12形成在氧化铝基片9的两边。也就是说，这种薄片型热敏电阻被安置成当用作加热电阻器R_H时，其中心部分有一加热部分，另一方面，当用作温度补偿电阻器R_T时，其中心部分有一热敏部分。

此外，作为原始基片2，使用了如环氧树脂、酚、聚酰亚胺等可镀的树脂基材构成的基片或类似材料制成的模制基片。另外，由树脂基材制成的基片或模制品具有大约是氧化铝之类无机材料制成的基片或模制基片热导率的1/100，因此，在其上安装的元件之间的热隔离性就极好。而且，使用模制基片，可以很容易地制出一种三维结构的气流探测器。

由于在上述结构的气流探测器中，由加热电阻器R_H产生的热量借助对流和幅射逸散到大气中，因而通过原始基片2由热传导输送到其他元件上的热量极少。例如，如果与原始基片2的接触部分仅仅是电极12形成的部分，并且薄片型热敏电阻(加热电阻器R_H或温度补偿电阻器R_T)的整个电阻图形10放在面对着被分离的原始基片2的窗口部分1的孔3的位置，则实验证明加热电阻器R_H与温度补偿电阻器R_T之间的间距(距离)与无窗口部分的结构相比能减至大约为其1/10。

另一方面，在具有如图10和11所示结构的常规气流探测器中，加热电阻器R_H与温度补偿电阻器R_T之间的间距(距离)与无窗口部分的结构相比，仅能减少至大约为其1/5。

再有，温度补偿电阻器R_T的热敏部分(中心部分)不与原始基片2接触，并且，除了形成电极12的部分之外，大部分直接暴露在要测温度的大气中，因而减少了通过原始基片2的热干扰。

由于这一原因，根据上述构造的气流探测器，可在加热电阻器R_H与温度补偿电阻器R_T之间进行有效的热隔离，进而控制装在原始基片2上的发热元件(电流放大晶体管5)等的热感应，从而，保证了风速探测的准确性。

图4是本发明另一实施例的气流探测器主要部分的示意图。在如图4所示的该实施例的气流探测器中，构成信号处理电路11的电路图形11b具有一个较大的宽度，因此从该电路图形11b能有效地进行热幅射；此外，来自形成信号处理电路11的电流放大晶体管5等的热量被引入提取信号插脚8，从而能有效地使其扩散掉。结果，这种结构能使在信号处理电路上产生的热量有效地逸散到外面，从而防止了热量进入薄片型热敏电阻中，提高了测量的准确性。

图5示出本发明又一实施例的气流探测器，在该实施例的气流探测器中，在原始基片2中形成有两个窗口1a和1b。加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T定位在使其主要部分(中心部分)分别对着两个窗口1a、1b的孔3a、3b。

该实施例的气流探测器有上述实施例(图1)的气流探测器的同样效果。

图6示出本发明再一实施例的气流探测器。在该实施例的气流探测器中，从原始基片2的上端垂直延伸出一切口部分1c，加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T定位在使其主要部分(中心部分)对着切口部分1c的孔3c。

同样，该实施例的气流探测器也能起到上述实施例(图1)的气流探测器同样的效果。

尽管在上述这些实施例中如热电阻器R_H放在上面，而温度补偿电阻器R_T放在下面，但交换这两个电阻器的位置也是可以的。

本发明的气流探测器可用作导管型流率探测器。这样的话，如图7所示将气流探测器的一部分插入导管13，使加热电阻器R_H和温度补偿电阻器R_T位于导管13之内。

本发明还有其他特点，不限于上述实施例。至于对薄片型热敏电阻的具体配置、原始基片上形成的窗口部分或切口部分的具体形状、原始基片上的薄片型热敏电阻的安装、信号处理电路的配置等，可能涉及各方面的应用和改进，但这并不脱离本发明的范畴。

如上所述，本发明的气流探测器，其原始基片中开有一个或多个窗口部分或切口部分，并在原始基片上装有薄片型热敏电阻，使之对着窗口部分或切口部分的孔，因此可以在薄片型热敏电阻之间，即加热电阻器和温度补偿电阻器之间，有效地达到热隔离，并且可以抑制装在原始基片上的发热元件等的热感应，从而提高了探测的准确性。

此外，由于信号处理电路设在原始基片上，可以减少零件数目，从而使体积减小，成本降低。

再有，由于从信号处理电路的发热元件产生的热量通过至少一种形成信号处理电路的电路图形进行幅射，并且有一个提取信号插脚附装在原始基片上且与电路图形电连接，因此从发热元件产生的热量能有效地逸散到外面，这就有效地防止了热量传输到薄片型热敏电阻上，从而提高了测量的准确性。

Claims

1.一种气流探测器，利用相应于气体流速的加热器的热幅射来检测风速，其特征在于包括：

具有一个或多个窗口部分或切口部分的原始基片；和

一个或多个装在所述原始基片上的薄片型热敏电阻，所述热敏电阻的主要部分设置在面对所述窗口部分或所述切口部分的一个孔的位置上。

2.如权利要求1所述的气流探测器，其特征在于，在所述原始基片上设有一信号处理电路。

3.如权利要求2所述的气流探测器，其特征在于，由所述信号处理电路的一发热元件产生的热量是通过至少一种构成所述信号处理电路的电路图形而幅射的，且有一个提取信号插脚附装在所述原始基片上，并与所述电路图形电连接。