CN112179432A - 流量传感器及其修正装置和修正方法、流量控制装置、存储介质 - Google Patents

流量传感器及其修正装置和修正方法、流量控制装置、存储介质 Download PDF

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CN112179432A CN202010603009.7A CN202010603009A CN112179432A CN 112179432 A CN112179432 A CN 112179432A CN 202010603009 A CN202010603009 A CN 202010603009A CN 112179432 A CN112179432 A CN 112179432A
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Abstract

本发明提供流量传感器的修正装置，相比以往能改善实际的流量传感器的传感器输出值(x)与流量值(y)之间的直线性的精度并能修正流量特性函数，其具备：灵敏度修正值函数存储部(22)，存储灵敏度修正值函数(m(x))，该灵敏度修正值函数(m(x))根据从所述灵敏度系数设定为初始值的初始状态的流量传感器(CM)输出的传感器输出值(x)，将至少一部分的灵敏度修正值(m)设定为不同的值；灵敏度设定部(23)，基于初始值及所述灵敏度修正值函数(m(x))设定所述灵敏度系数，并调整所述流量传感器(CM)的灵敏度；函数计算部(4)，基于根据从通过所述灵敏度修正值函数(m(x))修正了灵敏度的所述流量传感器输出的流量值(y)而决定的函数修正值(n)以及标准流量特性函数(f(x))计算修正后流量特性函数(g(x))。

Description

流量传感器及其修正装置和修正方法、流量控制装置、存储 介质
技术领域
本发明涉及用于对在流量传感器中将传感器输出值x转换为流量值y的流量特性函数进行修正的流量传感器的修正装置等。
背景技术
例如，热式流量传感器构成为能够利用流量与从物体夺取的热量之间存在规定的关系来测量流量。具体地说，在流道上设置两个电阻元件作为传感器机构，以将各电阻元件的温度保持为一定的方式控制电压，根据此时的各电压值计算与流量具有规定的关系的传感器输出值x(参照专利文献1)。
在此，为了从各传感器输出值x换算为流量值y，使用将输入设为传感器输出值x、将输出设为流量值y的流量特性函数。该流量特性函数受流量传感器的仪器误差的影响，每个流量传感器具有固有的流量特性函数。因此，如果例如直接使用将多个流量传感器的传感器特性平均化而得到的标准流量特性函数f(x)，则会导致在计算出的流量值y与实际流动的流量值y之间产生误差。因此，进行用于使标准流量特性函数f(x)接近实际的流量传感器的实际流量特性函数F(x)的修正。
例如，如图6的(a)所示，标准流量特性函数f(x)在从零点到量程点之间实质上保持直线性(linearity)。
接着，如图6的(b)所示，在实际的流量传感器中，将N2等标准气体以规定流量值流经的情况下的传感器输出值x作为试样值进行测量。对于规定流量值，例如设定所述标准流量特性函数f(x)的量程点处的量程流量值。此外，将所述试样值输入所述标准流量特性函数f(x)来对计算流量值进行计算，用函数修正值n乘以所述标准流量特性函数f(x)来计算斜率得到了调整的最终流量特性函数h(x)，所述函数修正值n是规定流量值除以计算流量值的值。
但是，如图6的(c)所示，在实际的实际流量特性函数F(x)的直线性差的情况下，如果进行上述那样的修正，则在从零点到量程点之间，变成所述最终流量特性函数h(x)输出比实际的流量值y小的值的流量值y。即，变成在量程流量值以外产生流量误差。
另外，当本发明人研究导致实际流量特性函数F(x)的直线性变差的原因时，认为是以下这样的理由。即，如图7的(a)所示，热式流量传感器CM为了使流体流经传感器机构的细管P内，通过分流元件DE，使流体的一部分从旁路流道BL分流。如图7的(b)所示，该分流元件DE是将形成有多个微小的孔DE1的薄板圆板DE2在轴向上层叠多个而形成的。这样的微小的孔DE1例如通过刻蚀等加工方法制造，但是其大小难以在所有的孔都一致，无论怎样都会在加工精度上产生偏差。此外，由于层叠有多个薄板圆板DE2，所以在以很好地消除加工精度的方式选择了薄板圆板DE2的组合的情况下，流量传感器显示接近所述标准流量特性函数f(x)的特性。另一方面，如果偶然选择了加工精度差的多个薄板圆板DE2，则流量传感器CM的特性会产生较大的非线形性。
在这样变成特性极差的热式流量传感器的情况下，即使进行上述那样的以往的用于接近实际流量特性函数F(x)的修正，也无法满足例如作为热式流量传感器的精度基准。因此，如果搭载特性差的分流元件DE，则会导致作为质量流量控制器整体的与流量调整有关的成品率变差。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2013-134234号
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而做出的发明，本发明的目的在于提供一种能够使实际的流量传感器的传感器输出值x与流量值y之间的直线性的精度更好、且能够修正流量特性函数的修正装置。
本发明的修正装置对流量传感器修正流量特性函数，所述流量传感器具备：传感器机构，输出与流经流道的流体的流量对应的输出信号；传感器输出计算部，基于所述输出信号表示的值以及灵敏度系数，计算传感器输出值x；函数存储部，存储将输入设为传感器输出值x、将输出设为流量值y的流量特性函数；以及流量计算部，基于由所述传感器输出计算部计算出的传感器输出值x以及流量特性函数计算流量值y，所述修正装置的特征在于具备：灵敏度修正值函数存储部，存储灵敏度修正值函数m(x)，所述灵敏度修正值函数m(x)根据从所述灵敏度系数设定为初始值的初始状态的所述流量传感器输出的传感器输出值x，将至少一部分的灵敏度修正值m设定为不同的值；灵敏度设定部，基于初始值以及所述灵敏度修正值函数m(x)设定所述灵敏度系数，并调整所述流量传感器的灵敏度；函数计算部，基于函数修正值n以及标准流量特性函数f(x)计算修正后流量特性函数g(x)，所述函数修正值n根据从通过所述灵敏度修正值函数m(x)修正了灵敏度的所述流量传感器输出的流量值y而决定；以及函数修正部，将由所述函数计算部计算出的修正后流量特性函数g(x)或者基于该修正后流量特性函数g(x)的最终流量特性函数h(x)作为流量特性函数存储于所述函数存储部。
另外，本发明的修正方法对流量传感器修正流量特性函数，所述流量传感器具备：传感器机构，输出与流经流道的流体的流量对应的输出信号；传感器输出计算部，基于所述输出信号表示的值以及灵敏度系数，计算传感器输出值x；函数存储部，存储将输入设为传感器输出值x、将输出设为流量值y的流量特性函数；以及流量计算部，基于由所述传感器输出计算部计算出的传感器输出值x以及流量特性函数计算流量值y，所述修正方法的特征在于包括：存储灵敏度修正值函数m(x)，所述灵敏度修正值函数m(x)根据从所述灵敏度系数设定为初始值的初始状态的所述流量传感器输出的传感器输出值x，将至少一部分的灵敏度修正值m设定为不同的值；基于初始值以及所述灵敏度修正值函数m(x)设定所述灵敏度系数，并调整所述流量传感器的灵敏度；基于函数修正值n以及标准流量特性函数f(x)计算修正后流量特性函数g(x)，所述函数修正值n根据从通过所述灵敏度修正值函数m(x)修正了灵敏度的所述流量传感器输出的流量值y而决定；以及将由所述函数计算部计算出的修正后流量特性函数g(x)或者基于该修正后流量特性函数g(x)的最终流量特性函数h(x)作为流量特性函数存储于所述函数存储部。
如果是这样的方案，则在所述灵敏度系数设定为初始值的初始状态的所述流量传感器的实际流量特性函数F(x)的直线性差的情况下，能够基于根据传感器输出值x将至少一部分的灵敏度修正值m设定为不同的值的灵敏度修正值函数m(x)，变更为直线性好的新的灵敏度调整后实际流量特性函数G(x)。因此，修正后流量特性函数g(x)能够在大致整体上与灵敏度调整后实际流量特性函数G(x)一致，能够横跨传感器输出值x的整个区域不发生流量误差。
此外，通过使用灵敏度修正值函数m(x)，能够针对每个传感器输出值x设定不同的灵敏度系数，因此，例如能够进行在误差大的地方使灵敏度修正值m较大、在误差小的地方使灵敏度修正值m较小的细致的灵敏度修正。因此，即使是具有在不依赖于传感器输出值x而以一定的比率修正灵敏度系数的情况下不能完全修正的特性的流量传感器，也能够使其进入精度基准。其结果，能够对流量特性函数进行修正并实现标准的精度，因此例如能够提高作为组装有流量传感器的流量控制装置整体的与流量特性有关的调整的成品率。
在存储有最终流量特性函数h(x)的修正后的流量传感器中，为了不发生传感器输出值x或者流量值y较大地超过规定的量程的输出，并且使灵敏度调整后实际流量特性函数G(x)的直线性变好而容易使修正后流量特性函数g(x)一致，优选的是，所述灵敏度修正值函数m(x)设定为传感器输出值x越小、则所述灵敏度修正值m越大。
为了能够基于实际的测量值设定与每个修正前的流量传感器的特性一致的所述灵敏度修正值函数m(x)，优选的是，所述修正装置还具备：灵敏度调整用数据存储部，存储多组灵敏度调整用数据，所述灵敏度调整用数据由在所述流道中实际流动的灵敏度基准流量值F1、从与所述灵敏度基准流量值F1对应的初始状态的所述流量传感器输出的传感器输出值x、以及从与所述灵敏度基准流量值F1对应的初始状态的所述流量传感器输出的流量值y亦即灵敏度调整前流量值S1的组而构成；以及修正函数输出部，基于多组的灵敏度调整用数据，根据灵敏度基准流量值F1与流量值y之差计算与各传感器输出值x对应的灵敏度修正值m，根据多组的传感器输出值x以及灵敏度修正值m计算所述灵敏度修正值函数m(x)并存储于所述灵敏度修正值函数存储部。
为了使修正后流量特性函数g(x)在传感器输出值x的量程整体与灵敏度调整后的实际流量特性函数G(x)一致，优选的是，所述修正装置还具备量程调整用数据存储部，所述量程调整用数据存储部存储量程调整用数据，所述量程调整用数据由在所述流道中实际流动的量程基准流量值F2以及从通过所述灵敏度修正值函数m(x)修正了灵敏度的所述流量传感器输出的流量值y的组而构成，所述函数计算部基于所述量程调整用数据，将所述量程基准流量值F2除以所述流量值y而得到的值作为所述函数修正值n并乘以所述标准流量特性函数f(x)，计算修正后流量特性函数g(x)。
对于作为最重要的流量值y的量程流量值，为了从所述流量传感器没有误差地进行输出，并进一步提高可靠性，优选的是，所述量程基准流量值F2是在所述流量传感器中设定的流量值y的量程。
当本发明人进行专心研究时首先发现了，因流经所述流道的流体的种类产生的测量误差的大小与所述灵敏度修正值m相关。这样，为了通过灵敏度修正对个别产生的因气体种类的不同导致的误差也能够进行修正，优选的是，所述函数修正部具备：气体种类修正值计算部，基于流体的热导率λ以及规定的传感器输出值x的灵敏度修正值m，计算气体种类修正系数k；以及最终输出部，将气体种类修正系数k乘以所述修正后流量特性函数g(x)来计算所述最终流量特性函数h(x)，并将该最终流量特性函数h(x)存储于所述函数存储部。
作为为了能够以省略在个别的流量传感器中实际使所述流体流动来得到实际测量值而得到气体种类修正系数k这样的作业的方式从已知的值计算根据气体种类的不同进行修正的具体的实施方式，可以举出：所述气体种类修正值计算部计算规定的传感器输出值x的灵敏度修正值m的函数亦即斜率a(m)，并基于以下公式计算气体种类修正系数k，
k＝a(m)×(1/λ)＾(1/2)+b
在此，λ是在所述流道中流动的流体的热导率，b是规定的截距。
如果是以通过本发明的修正装置，基于存储的所述最终流量特性函数h(x)输出流量值y的方式构成的流量传感器，则能够在传感器输出值x的量程整个区域降低流量误差，并输出正确的流量值y。其结果，例如能够提高作为组装有流量传感器的流量控制装置整体的与流量特性有关的调整的成品率。
如果是具备本发明的流量传感器的流量控制装置，则能够使传感器输出值x的量程中的流量控制精度非常高。
为了能够通过更新在已有的修正装置中使用的程序来享受与本发明的修正装置相同的效果，只要采用存储有修正装置用程序的程序存储介质即可，所述修正装置用程序对流量传感器修正流量特性函数，所述流量传感器具备：传感器机构，输出与流经流道的流体的流量对应的输出信号；传感器输出计算部，基于所述输出信号表示的值以及灵敏度系数，计算传感器输出值x；函数存储部，存储将输入设为传感器输出值x、将输出设为流量值y的流量特性函数；以及流量计算部，基于由所述传感器输出计算部计算出的传感器输出值x以及流量特性函数计算流量值y，所述程序存储介质的特征在于，所述修正装置用程序使计算机发挥作为灵敏度修正值函数存储部、灵敏度设定部、函数计算部以及函数修正部的功能，所述灵敏度修正值函数存储部存储灵敏度修正值函数m(x)，所述灵敏度修正值函数m(x)根据从所述灵敏度系数设定为初始值的初始状态的所述流量传感器输出的传感器输出值x，将至少一部分的灵敏度修正值m设定为不同的值，所述灵敏度设定部基于初始值以及所述灵敏度修正值函数m(x)设定所述灵敏度系数，并调整所述流量传感器的灵敏度，所述函数计算部基于函数修正值n以及标准流量特性函数f(x)计算修正后流量特性函数g(x)，所述函数修正值n根据从通过所述灵敏度修正值函数m(x)修正了灵敏度的所述流量传感器输出的流量值y而决定，所述函数修正部将由所述函数计算部计算出的修正后流量特性函数g(x)或者基于该修正后流量特性函数g(x)的最终流量特性函数h(x)作为流量特性函数存储于所述函数存储部。
另外，修正装置用程序可以是电子发布的程序，也可以是存储于CD、DVD、HDD、闪存器等程序存储介质的程序。
这样，按照本发明的流量传感器的修正装置，例如能够通过所述灵敏度修正值函数m(x)对初始状态的直线性差的实际流量特性函数F(x)按每个传感器流量值x细致地进行灵敏度调整。其结果，能够成为直线性非常好的灵敏度调整后的实际流量特性函数G(x)，能够基于标准流量特性函数f(x)以及函数修正值n使修正后流量特性函数g(x)与该函数G(x)一致，因此能够横跨传感器输出值x的量程的大致整个区域降低流量误差。另外，通过使用所述灵敏度修正值函数m(x)，对于如果是以往则不能修正的流量传感器也能够进行修正，例如，能够提高作为组装有流量传感器的流量控制装置整体的与流量特性有关的调整的成品率。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的修正装置的示意图。
图2是表示同实施方式的灵敏度调整结果的图。
图3是表示同实施方式的灵敏度调整工序中的灵敏度修正值函数m(x)的一个例子的图。
图4是表示同实施方式的函数修正的结果的图。
图5是表示同实施方式的气体种类、流量误差以及灵敏度修正值m之间的关系的图。
图6是对以往的修正方法进行表示的图。
图7是对热式流量传感器的结构进行表示的示意图。
附图标记说明
100 修正装置
1 灵敏度调整用数据存储部
21 修正函数输出部
22 灵敏度修正值函数存储部
23 灵敏度设定部
3 量程调整用数据存储部
4 函数计算部
5 函数修正部
51 气体种类修正值计算部
52 最终输出部
具体实施方式
参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的流量修正装置100例如用于针对热式流量传感器进行在工厂出货时反映仪器误差并在传感器输出值x的量程整体中降低流量误差的修正。
在此，成为修正对象的热式流量传感器构成热式质量流量控制器MFC的一部分。即，质量流量控制器MFC如图1所示具备：阀V，针对流道CH设置；流量传感器CM，测量流道内的流量；以及阀控制部VC，基于来自流量传感器CM的输出，控制阀V的开度，这些部分通过一个箱体而集成化。
对成为修正对象的流量传感器CM的细节进行说明。
如图1所示，该流量传感器CM包括：传感器机构M1，根据流经流道CH的流体的流量，输出输出信号；以及计算部CAL，基于来自传感器机构M1的输出，进行流量的计算。
传感器机构M1包括：U形的细管，设置成从流体流动的流道分流并再次合流；以及一对电阻线Ru、Rd，缠绕在细管上。各电阻线Ru、Rd与恒温电路(未图示)连接，以使其温度成为一定温度。因为流经细管内的流体，热量从上游侧的电阻线Ru被带到下游侧的电阻线Rd，所以施加给上游侧的电阻线Ru的上游侧电压变成比施加给下游侧的电阻线Rd的下游侧电压更高的值。上游侧电压和下游侧电压之差因为与流体的流量具有规定的关系，因此基于这些值，在计算部CAL中计算流量。在该实施方式中，传感器机构M1基于上游侧电压以及下游侧电压，输出表示如下的计算值FI的值的输出信号。
FI＝(Vu-Vd)/(Vu+Vd)
在此，FI是传感器机构M1的输出信号表示的值，Vu是上游侧电压，Vd是下游侧电压。
计算部CAL例如是具备CPU、存储器、A/D转换器、D/A转换器等的计算机，通过执行存储于存储器的流量计算用程序，使各设备协作，至少实现作为传感器输出计算部M2、函数存储部M3、流量计算部M4的功能。
传感器输出计算部M2基于从传感器机构M1输出的输出信号表示的值以及设定的灵敏度系数，计算传感器输出值x。更具体地说，传感器输出计算部M2构成为将设定的灵敏度系数amp乘以传感器机构M1的输出信号表示的值FI。另外，灵敏度系数amp作为初始值设定为(100％)。另外，在此所说的初始值是在通过本实施方式的流量修正装置100进行流量传感器CM的流量误差的修正之前的状态下在流量传感器CM临时设定的值。
即，传感器输出计算部M2进行如下计算。
x＝FI×amp
在此，x是传感器输出值，FI是传感器机构M1的输出信号表示的值，amp是灵敏度系数。在该实施方式中，amp不是固定值，可以根据amp设定为1的初始状态的传感器输出x亦即FI的值，将amp设定为不同的值。
函数存储部M3存储将输入设为传感器输出值x、将输出设为流量值y的预定的流量特性函数。另外，在本实施方式中，在函数存储部M3中将标准流量特性函数f(x)作为默认的流量特性函数存储。该标准流量特性函数f(x)是在与成为修正对象的热式流量传感器具有相同构成的多个流量传感器中实际测量传感器输出值x与流量值y之间的关系并将分别制作的流量特性函数平均化而得到的。即，标准流量特性函数f(x)是将在各热式流量传感器发生的偶然产生的仪器误差平均化而得到的。
流量计算部M4构成为根据在传感器输出计算部M2中计算出的传感器输出值x与在该时点存储于函数存储部M3的流量特性函数，计算流量值y。
接着，对由阀控制部VC进行的质量流量控制器MFC的流量控制进行说明。
阀控制部VC构成为在两种反馈控制之间进行切换。即，阀控制部VC能够执行将传感器输出值x进行反馈的传感器输出值控制以及将流量值y进行反馈的流量值控制这两种中的任意一种。传感器输出值控制是主要为了得到由修正装置100进行修正所必要的值而使用的模式。在该模式下，以使作为目标值赋予的目标传感器输出值x与从传感器输出计算部M2输出的传感器输出值x的偏差变小的方式对阀V的开度进行控制。另一方面，流量值控制是主要为了实际的流量控制而使用的模式。在该模式下，以使作为目标值赋予的目标流量值与从流量计算部M4输出的流量值的偏差变小的方式对阀V的开度进行控制。
另外，当修正装置100对成为修正对象的热式流量传感器CM进行修正时，在质量流量控制器MFC的上游侧或者下游侧设置成为基准的基准流量传感器BM。该基准流量传感器BM是以规定的精度保证其输出的值的例如压力式的流量传感器。即，修正装置100基于从作为修正对象的热式流量传感器输出的传感器输出值x、流量值y以及成为基准的基准流量传感器BM表示的流量值y，修正作为修正对象的热式流量传感器CM。
接着，对修正装置100的细节进行说明。以下将在修正对象的流量传感器CM中的函数存储部M3中作为数学式最初设定的流量特性函数记载为标准流量特性函数f(x)，使其区别于修正对象的流量传感器CM本来具备的实际的流量特性函数亦即灵敏度调整之前的实际流量特性函数F(x)和灵敏度调整之后的实际流量特性函数G(x)。另外，灵敏度调整之前的实际流量特性函数F(x)和灵敏度调整之后的G(x)是未知的函数，反映了每个修正对象的流量传感器CM的仪器误差。由该修正装置100进行修正的目的在于，使在修正对象的流量传感器CM中设定的标准流量特性函数f(x)接近灵敏度调整后的实际流量特性函数G(x)。本实施方式的该修正首先通过变更在传感器输出计算部M2中设定的灵敏度系数来改善实际的流量特性函数F(x)的直线性。此后，进行修正，以使标准流量特性函数f(x)与灵敏度调整后的实际流量特性函数G(x)一致。
更具体地说，修正装置100例如在具备CPU、存储器、输入输出装置等的计算机中，执行存储在存储器中的修正装置用程序，使各种设备协作，由此实现其功能。
即，修正装置100至少发挥作为灵敏度调整用数据存储部1、修正函数输出部21、灵敏度修正值函数存储部22、灵敏度设定部23、量程调整用数据存储部3、函数计算部4、以及函数修正部5的功能。
对于各部的细节，与利用修正装置100的修正方法一起进行说明。另外，为了修正，在从修正对象的流量传感器CM得到流量值y时在流道中流动的流体例如是氮气等标准气体。
另外，作为前提，标准流量特性函数f(x)如图2的(a)所示是在传感器输出值x的量程内确保为大致直线性的函数。
对于这样的标准流量特性函数f(x)，初始状态的实际流量特性函数F(x)有时存在直线性差、例如与各传感器输出值x对应的流量值y变大的情况。以下基于初始状态的实际流量特性函数F(x)是相对于标准流量特性函数f(x)向上侧凸出的函数的情况进行说明。
首先，利用传感器输出值x的反馈控制使质量流量控制器MFC动作，以从初始状态的修正对象的流量传感器CM输出目标传感器输出值x的方式进行流量控制。在此，以作为目标传感器流量值y相对于量程得到x1、x2、x3的多个传感器输出值x的方式进行流量控制。此时，在流道CH中实际流动的各个流量值由基准流量传感器BM测量，作为灵敏度基准流量值F1(F1(x1)，F1(x2)，F1(x3))存储到灵敏度调整用数据存储部1中。另外，在流道CH中分别以灵敏度基准流量值F1(F1(x1)，F1(x2)，F1(x3))流动时从作为修正对象的流量传感器CM输出的流量值y作为灵敏度调整前流量值S1(S1(x1)，S1(x2)，S1(x3))也存储到灵敏度调整用数据存储部1中。具体地说，灵敏度调整用数据存储部1将从流量传感器CM得到的传感器输出值x和灵敏度调整前流量值S1与从基准流量传感器BM得到的灵敏度基准流量值F1作为分别以它们为组的多个灵敏度调整用数据而存储。
换句话说，在灵敏度调整用数据存储部1中存储如图2的(a)所示针对灵敏度调整前的实际流量特性函数F(x)上的多个点、以及标准流量特性函数f(x)上的对应的多个点测量到的值。
灵敏度设定部23将修正对象的流量传感器CM的灵敏度系数设定为在初始值上乘以灵敏度修正值m的状态，调整流量传感器CM的灵敏度。在该实施方式中，灵敏度设定部23设定为根据传感器输出值x分别乘以不同的灵敏度修正值m的状态。
更具体地说，修正函数输出部21根据灵敏度基准流量值F1与灵敏度调整前流量值S1之差，对各灵敏度调整用数据计算灵敏度修正值m。例如，差越大，计算出越大值的灵敏度修正值m。该差与灵敏度修正值m之间的关系例如是实验性决定的。在该实施方式中，如图3的图所示，根据与三个传感器输出值x对应计算出的三个灵敏度修正值m，通过利用二次函数的线性插值来计算灵敏度修正值函数m(x)。修正函数输出部21将计算出的灵敏度修正值函数m(x)存储到灵敏度修正值函数存储部22中。灵敏度设定部23使用该灵敏度修正函数m(x)，以乘以与各传感器输出x对应的灵敏度修正值m的方式变更修正对象的流量传感器CM的灵敏度系数。
如图2的(b)所示，初始状态的实际流量特性函数F(x)变成在传感器输出值轴方向上针对每个传感器输出值x成为m(x)倍的灵敏度调整后状态的实际流量特性函数G(x)。
在该例子中，直线性差的初始状态的实际流量特性函数F(x)在传感器输出值轴方向上扩大，其每单位传感器输出值x的流量值y的增加量变小。在此，由于分别分开设定与各传感器输出x对应的灵敏度修正值m，所以灵敏度调整后的实际流量特性函数G(x)与初始状态的实际流量特性函数F(x)相比较，成为直线性得到了改善的函数。另一方面，对于标准流量特性函数f(x)，即使灵敏度系数变更了，其图的形状也不变化而保持最初的状态。因此，利用灵敏度修正值函数m(x)调整了灵敏度后的实际流量特性函数G(x)的直线性变成与标准流量特性函数f(x)的直线性大致相同。
接着，进一步对灵敏度调整后状态的修正对象的流量传感器CM的修正步骤进行说明。
如图4的(a)所示，这次通过灵敏度调整后的质量流量控制器MFC，以使传感器输出值x成为100％的方式进行流量控制，将此时由基准流量传感器BM测量的流量亦即量程基准流量值F2、以及从灵敏度调整后状态的修正对象的流量传感器CM输出的流量值y亦即灵敏度调整后流量值S2存储到量程调整用数据存储部3中。使用这两个流量值，对标准流量特性函数f(x)进行y轴方向上的扩大缩小。换句话说，以使标准流量特性函数f(x)在传感器输出值x的量程内与灵敏度调整后状态的实际流量特性函数G(x)大致一致的方式进行量程修正。
更具体地说，函数计算部4计算将函数修正值n乘以标准流量特性函数f(x)得到的修正后流量特性函数g(x)，在此，函数修正值n是量程基准流量值F2除以灵敏度调整后流量值S2得到的值。这样计算出的修正后流量特性函数g(x)，如图4的(b)所示，与灵敏度调整后状态的实际流量特性函数G(x)在0～100％的传感器输出值x上大致一致。这样，计算出的修正后流量特性函数g(x)在为了进行修正而使用的氮气在流道中流动的情况下，在传感器输出值x的量程整体上能够降低流量误差。另外，函数修正值n不限于基于传感器输出值x为100％时的流量值y计算的值。例如，也可以基于传感器输出值x为80％等其它值的情况下的流量值y决定。另外，如上所述，对于确定了的灵敏度修正值函数m(x)以及函数修正值n，不仅在计算为了进行修正而实际在流道中流动的氮气的流量时可以使用，而且在计算其它种类的流体的流量时也可以使用相同的值。
最后，函数修正部5将计算出的修正后流量特性函数g(x)或者基于该修正后流量特性函数g(x)的最终流量特性函数h(x)作为流量特性函数存储在流量传感器CM的函数存储部M3中。在本实施方式中，函数修正部5将修正后流量特性函数g(x)作为标准气体亦即氮气流动的情况下使用的流量特性函数存储在函数存储部M3中。
另一方面，在上述的修正方法中，在与作为标准气体使用的氮气不同的气体流经流道CH的情况下，基于标准气体计算出的修正后流量特性函数g(x)与灵敏度调整后状态的实际流量特性函数G(x)不完全一致，发生流量误差。
于是，函数修正部5将对在设定修正后流量特性函数g(x)情况下产生的因气体种类导致的流量误差进行修正的最终流量特性函数h(x)存储在函数存储部M3中。
具体地说，函数修正部5具备：气体种类修正值计算部51，基于流体的热导率λ、以及规定的传感器输出值x的灵敏度修正值m，计算气体种类修正系数k；以及最终输出部52，将气体种类修正系数k乘以修正后流量特性函数g(x)计算所述最终流量特性函数h(x)，并将该最终流量特性函数h(x)存储在函数存储部M3中。
对于气体种类修正值进行详述。流量传感器CM存在各种各样的仪器误差，初始状态的实际流量特性函数F(x)从标准流量函数f(x)很大地偏离，如图5的(a)的图所示，作为灵敏度修正值m设定越大的值，因气体种类造成的流量误差就越大。换句话说，作为分流元件，加工精度高而灵敏度修正值m小的情况下，即使气体种类发生变更，也难以发生流量误差。本发明人经专心研究的结果发现了：如从图5的(a)判明的，在将气体种类的热导率设为λ的情况下，产生的流量误差与(1/λ)＾(1/2)成比例，并且其斜率如图5的(b)所示与灵敏度修正值m的大小成比例。
气体种类修正值计算部51是基于这样的见解而构成的，例如，对于传感器输出值x为10％时的灵敏度修正值m(10％)，基于根据预先从多个流量传感器CM得到的数据制作的斜率a(m)的函数，计算图5的(a)的图中的在相对于(1/λ)＾(1/2)的量程值处的流量误差的近似直线的斜率a。此外，气体种类修正值计算部51使用计算出的斜率a，根据以下公式，计算气体种类修正系数k。
k＝a(m)×(1/λ)＾(1/2)+b
在此，λ是流经所述流道的流体的热导率，b是规定的截距。在该例子中，b是利用将标准气体亦即氮气的热导率λ代入时变成k＝0的情况而求出的值。通过这样做，对于计算出的气体种类修正系数k，无需另外进行实际测量就能够设定。
按照这样构成的修正装置100，通过调整灵敏度系数，能够使作为将标准流量特性函数f(x)进行拟合的对象的实际流量特性函数F(x)本身变化，在使直线性变好的基础上，进行量程修正。
在调整该灵敏度系数时，根据传感器输出值x的值，分别设定不同的灵敏度调整值m，因此即使是具有直线性极差的特性的流量传感器CM，也能够设定容易将标准流量特性函数f(x)进行拟合的灵敏度调整后的实际流量特性函数G(x)。
因此，能够比以往改善传感器输出值x与流量值y之间的直线性的精度，能够得到在作为传感器输出值x的标准的量程的0～100％的范围内与灵敏度调整后的实际流量特性函数G(x)大致一致的修正后流量特性函数g(x)。其结果，例如能够提高作为组装有流量传感器CM的质量流量控制器MFC整体的与流量特性有关的调整的成品率。
对于其它实施方式进行说明。
对于函数修正值n，不限于实施方式中表示的确定方式。也可以利用最小二乘法等算法来决定函数修正值n。在该情况下，只要得到至少2组的传感器输出值x与流量值y的测量数据并进行最优化即可。
对于灵敏度修正值函数m(x)，不限于二次函数，也可以是高次函数。另外，灵敏度修正值函数m(x)也可以定义为阶跃函数。
除此以外，对于灵敏度修正值m，不限于乘以初始值，也可以加上。同样地，对于函数修正值n，也不限于乘以标准流量特性函数f(x)，也可以加上。对于标准流量特性函数f(x)，不限于如实施方式所示试验性地求出，例如也可以是理论式等。
修正对象的流量传感器不限于实施方式中记载的热式传感器。也可以利用实施方式的修正装置以及修正方法对基于其它测量原理的传感器进行修正。
此外，只要不违反本发明的宗旨，也可以进行各种各样的实施方式的组合、变形。

Claims (11)

1.一种修正装置，对流量传感器修正流量特性函数，所述流量传感器具备：传感器机构，输出与流经流道的流体的流量对应的输出信号；传感器输出计算部，基于所述输出信号表示的值以及灵敏度系数，计算传感器输出值(x)；函数存储部，存储将输入设为传感器输出值(x)、将输出设为流量值(y)的流量特性函数；以及流量计算部，基于由所述传感器输出计算部计算出的传感器输出值(x)以及流量特性函数计算流量值(y)，
所述修正装置的特征在于具备：
灵敏度修正值函数存储部，存储灵敏度修正值函数(m(x))，所述灵敏度修正值函数(m(x))根据从所述灵敏度系数设定为初始值的初始状态的所述流量传感器输出的传感器输出值(x)，将至少一部分的灵敏度修正值(m)设定为不同的值；
灵敏度设定部，基于初始值以及所述灵敏度修正值函数(m(x))设定所述灵敏度系数，并调整所述流量传感器的灵敏度；
函数计算部，基于函数修正值(n)以及标准流量特性函数(f(x))计算修正后流量特性函数(g(x))，所述函数修正值(n)根据从通过所述灵敏度修正值函数(m(x))修正了灵敏度的所述流量传感器输出的流量值(y)而决定；以及
函数修正部，将由所述函数计算部计算出的修正后流量特性函数(g(x))或者基于该修正后流量特性函数(g(x))的最终流量特性函数(h(x))作为流量特性函数存储于所述函数存储部。
2.根据权利要求1所述的修正装置，其特征在于，所述灵敏度修正值函数(m(x))设定为传感器输出值(x)越小、则所述灵敏度修正值(m)越大。
3.根据权利要求1所述的修正装置，其特征在于，
所述修正装置还具备：
灵敏度调整用数据存储部，存储多组灵敏度调整用数据，所述灵敏度调整用数据由在所述流道中实际流动的灵敏度基准流量值(F1)、从与所述灵敏度基准流量值(F1)对应的初始状态的所述流量传感器输出的传感器输出值(x)、以及从与所述灵敏度基准流量值(F1)对应的初始状态的所述流量传感器输出的流量值(y)亦即灵敏度调整前流量值(S1)的组而构成；以及
修正函数输出部，基于多组的灵敏度调整用数据，根据灵敏度基准流量值(F1)与流量值(y)之差计算与各传感器输出值(x)对应的灵敏度修正值(m)，根据多组的传感器输出值(x)以及灵敏度修正值(m)计算所述灵敏度修正值函数(m(x))并存储于所述灵敏度修正值函数存储部。
4.根据权利要求1所述的修正装置，其特征在于，
所述修正装置还具备量程调整用数据存储部，所述量程调整用数据存储部存储量程调整用数据，所述量程调整用数据由在所述流道中实际流动的量程基准流量值(F2)以及从通过所述灵敏度修正值函数(m(x))修正了灵敏度的所述流量传感器输出的流量值(y)的组而构成，
所述函数计算部基于所述量程调整用数据，将所述量程基准流量值(F2)除以所述流量值(y)而得到的值作为所述函数修正值(n)并乘以所述标准流量特性函数(f(x))，计算修正后流量特性函数(g(x))。
5.根据权利要求4所述的修正装置，其特征在于，所述量程基准流量值(F2)是在所述流量传感器中设定的流量值(y)的量程。
6.根据权利要求1所述的修正装置，其特征在于，
所述函数修正部具备：
气体种类修正值计算部，基于流体的热导率λ以及规定的传感器输出值(x)的灵敏度修正值(m)，计算气体种类修正系数(k)；以及
最终输出部，将气体种类修正系数(k)乘以所述修正后流量特性函数(g(x))来计算所述最终流量特性函数(h(x))，并将该最终流量特性函数(h(x))存储于所述函数存储部。
7.根据权利要求6所述的修正装置，其特征在于，
所述气体种类修正值计算部计算规定的传感器输出值(x)的灵敏度修正值(m)的函数亦即斜率(a(m))，并基于以下公式计算气体种类修正系数(k)，
k＝a(m)×(1/λ)＾(1/2)+b
在此，k是气体种类修正系数，a(m)斜率，λ是在所述流道中流动的流体的热导率，b是规定的截距。
8.一种流量传感器，其特征在于，通过权利要求1所述的修正装置，基于存储的所述最终流量特性函数(h(x))输出流量值(y)。
9.一种流量控制装置，其特征在于，具备权利要求8所述的流量传感器。
10.一种存储有修正装置用程序的程序存储介质，所述修正装置用程序对流量传感器修正流量特性函数，所述流量传感器具备：传感器机构，输出与流经流道的流体的流量对应的输出信号；传感器输出计算部，基于所述输出信号表示的值以及灵敏度系数，计算传感器输出值(x)；函数存储部，存储将输入设为传感器输出值(x)、将输出设为流量值(y)的流量特性函数；以及流量计算部，基于由所述传感器输出计算部计算出的传感器输出值(x)以及流量特性函数计算流量值(y)，
所述程序存储介质的特征在于，所述修正装置用程序使计算机发挥作为灵敏度修正值函数存储部、灵敏度设定部、函数计算部以及函数修正部的功能，
所述灵敏度修正值函数存储部存储灵敏度修正值函数(m(x))，所述灵敏度修正值函数(m(x))根据从所述灵敏度系数设定为初始值的初始状态的所述流量传感器输出的传感器输出值(x)，将至少一部分的灵敏度修正值(m)设定为不同的值，
所述灵敏度设定部基于初始值以及所述灵敏度修正值函数(m(x))设定所述灵敏度系数，并调整所述流量传感器的灵敏度，
所述函数计算部基于函数修正值(n)以及标准流量特性函数(f(x))计算修正后流量特性函数(g(x))，所述函数修正值(n)根据从通过所述灵敏度修正值函数(m(x))修正了灵敏度的所述流量传感器输出的流量值(y)而决定，
所述函数修正部将由所述函数计算部计算出的修正后流量特性函数(g(x))或者基于该修正后流量特性函数(g(x))的最终流量特性函数(h(x))作为流量特性函数存储于所述函数存储部。
11.一种修正方法，对流量传感器修正流量特性函数，所述流量传感器具备：传感器机构，输出与流经流道的流体的流量对应的输出信号；传感器输出计算部，基于所述输出信号表示的值以及灵敏度系数，计算传感器输出值(x)；函数存储部，存储将输入设为传感器输出值(x)、将输出设为流量值(y)的流量特性函数；以及流量计算部，基于由所述传感器输出计算部计算出的传感器输出值(x)以及流量特性函数计算流量值(y)，
所述修正方法的特征在于包括：
存储灵敏度修正值函数(m(x))，所述灵敏度修正值函数(m(x))根据从所述灵敏度系数设定为初始值的初始状态的所述流量传感器输出的传感器输出值(x)，将至少一部分的灵敏度修正值(m)设定为不同的值；
基于初始值以及所述灵敏度修正值函数(m(x))设定所述灵敏度系数，并调整所述流量传感器的灵敏度；
基于函数修正值(n)以及标准流量特性函数(f(x))计算修正后流量特性函数(g(x))，所述函数修正值(n)根据从通过所述灵敏度修正值函数(m(x))修正了灵敏度的所述流量传感器输出的流量值(y)而决定；以及
将由所述函数计算部计算出的修正后流量特性函数(g(x))或者基于该修正后流量特性函数(g(x))的最终流量特性函数(h(x))作为流量特性函数存储于所述函数存储部。
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