CN85106150B - 热丝流率测量装置 - Google Patents

Abstract

热丝流率测量装置包括置于被测流体的流通路径上的第一个热敏电阻元件，与第一个敏感元件串联的电阻单元，置于流体的流通路径上用于温度补偿的第二个热敏电阻元件，按照第一个敏感元件的电压与第二个敏感元件的电压之差值向第一个敏感元件与电阻单元的串联支路提供电流的控制电路，以及跟随电阻单元端电压产生代表流体流率的电压的输出电路。本装置还具有一个电流电路，它向串联电路的一部分提供一个与电阻的端电压成正比的补偿电流，从而控制输出电路的输出特性。

Description

热丝流率测量装置

本发明涉及采用热丝的流体流率测量装置，热丝为热敏电阻材料，尤其涉及测量汽车发动机入口空气流率的热丝流率测量装置。

汽车发动机需要准确控制空气-燃料比和点火时机，以便保持较低的排气污染物的毒性和燃料消耗率，为此，已经引入了微电子计算机化的发动机控制系统。在这种控制系统中，入口空气质量即入口空气流率的测量精确度决定发动机的运行性能，因此特别需要准确地测量流率。

为了测量流体的流率，已经有一种热丝流速测量技术可用于汽车发动机气流传感器。在这种测量技术中，一个被加热的热敏电阻元件置于流体的流通路径上与流体接触，从而基于与流体流率有关的热传导特性和电阻元件的加热量以电的方法检测流率。例如，在美国专利Nos。3，747，577和4，297，881中都公开了这种发明。

图1示出这种常规的流率测量装置的基本电路。直流电压源1通过晶体管2的集电极-发射极结向串联的热敏元件3和电阻器4提供电流。电阻器5，热补偿热敏电阻元件6和电阻器7组成另一个串联支路连接在晶体管2的发射极和电压源1的负极之间。热敏元件3和电阻器4的联结点和补偿敏感元件6与电阻器7的联结点为放大器8提供同相输入端和反相输入端，放大器8的输出端与晶体管2的基极相连。敏感元件3置于流动的流体中用于测量流率，而敏感元件6则置于流通路径上用以检测流体的温度。敏感元件3、电阻器4和5、补偿敏感元件6和电阻器7的电阻值分别为R₃，R₄，R₅，R₆和R₇，设敏感元件3和6具有相同的温度系数α，其电阻值表示如下：

R₃＝R₃₀（1+αT₃） （1）

R₆＝R60（1+αT₆） （2）

式中，T₃和T₆为元件3和6的温度，R₃₀和R₆₀为元件3和6在参考温度时的电阻值。

元件3-7组成的电桥电路的平衡条件由下式给出：

R₇·R₃＝R₄·（R₅+R₆） （3）

由上面的式（1），（2）和（3）得

（1-R₄·R₆₀/R₇·R₆₀）T₆+△T=1/α[R₄（R₅+R₆₀）/R₇R₃₀-1]（4）

式中，△T＝T₃-T₆

众所周知，当加热体（如敏感元件3）置于流动的流体中，电流流经它所产生的热量将被流体带走，可由下式表示：

${\mathrm{Q=I}}^2{R}_2{\mathrm{=（C}}_1{\mathrm{+C}}_2\sqrt{U}\mathrm{）\Delta T\; （5）}$

式中，C₁和C₂为常数，Q为热量，I是流过电阻器3的电流，U是单位时间的质量空气流率。这就是说，加热元件和流体之间的温度差△T为常数时，热量正比于空气流速的平方根。使方程（4）中T₆的系数等于0，即R₄·R₆₀/R₇·R₃₀＝1，则温度差△T成为由电路常数决定的恒量，从而有可能由测量热量Q来得到流率值。因此，方程（4）简化为：

△T=R₅/α·R₆₀=常数 （6）

这种方法存在一个问题。温度补偿热敏电阻元件6被流过它的电流加热，这引起温度差△T的误差。由电阻器3和6产生的热量依赖于它们两端的电压。从图1的电路可以看出，加在敏感元件3两端的电压基本上等于电阻器5和补偿元件6的串联支路两端的电压。为了消除对补偿元件6加热的效应，加在敏感元件6上的电压所产生的热量应该小到可以忽略，而实际应用时，加在敏感元件6上的电压足以加热它，元件5和6的电阻值之比由方程（6）决定。因此，为了使补偿元件6产生的热量足够小，与敏感元件3的电阻值相比，补偿元件6的电阻值必须足够大。用同样的材料（例如铂丝）制造电阻值差别很大的热敏电阻元件一般来说是不经济的，而且在生产过程中可能引起热敏元件性能（例如温度系数α）的不一致。

由于这个缘故，热丝流率测量伴有许多热传导特性的不确定的因素，而热传导特性把热敏元件与流体联系起来。因此，最大限度地减小各流率测量器件间流速与输出电压特性的不一致性是大规模生产汽车另部件的工业中的一个技术课题。

本发明的目的是提供一种采用补偿热敏电阻元件特性的不一致性的方法来实现精确测量的热丝流率测量装置。

上述目的由一个独创的电路实现。在这个电路中，流率输出信号反馈到装有热敏电阻元件的流率检测器，使得由于热敏元件特性的不一致所引起的测量装置输出特性的不一致得到补偿。

图1为常规的流率测量装置的略图;

图2为本发明的流率测量装置的方框图;

图3为热敏电阻元件的部分剖面图;

图4为图2所示装置在电流电路断开时的输出特性;

图5为本发明的流率测量装置的第一种实施例的略图;

图6为图5所示装置的输出特性;

图7为本发明的流率测量装置的第二种实施例的略图;

图8为本发明的第三种实施例的略图;

图9为第三种实施例的输出特性。

现在参照附图对本发明进行详细说明。图2给出所发明的流率测量装置的一般配置。它包括一个用于检测流体流率的热敏电阻元件3，一个检测通过敏感元件3的电流的电流检测器12，一个放大电流检测器12的输出并产生代表流体流率的输出电压V₀的输出电路14，一个按流体温度检测器18和电流检测器12的输出激励敏感元件3的驱动器16，和一个在电流体检测器12控制下工作的电流电路20。

热敏电阻元件的结构如图3所示。在该元件中，热敏电阻丝（例如铂丝）24结在一个陶瓷绝缘筒上。电阻丝两端固定在铅制引线28上，绕线表面全部用保护料材料（例如玻璃）26封装。

在没有连接电流电路20的情况下，图2所示流率测量装置中使用的热敏电阻元件（图3）提供如图4所示的测量装置输出特性。产品中绝缘筒22和铅制引线28尺寸的不一致性，保护层26的厚度和密度的不一致性，电阻丝24的长度、直径和电阻率的不一致性等都是造成热敏电阻元件电阻值不一致的原因。因此，即使每个流速测量装置在流率U₁和U₂时的输出电压都调整为一致的V₀₁和V₀₂，但在U₁和U₂之间的流率范围内各测量装置的输出特性仍将有差别，如图4中实线A和虚线B所示。测量装置间输出特性的不一致在低流率时大。当测量装置用于控制汽车发动机时这一特性特别不适宜。

基于图2所示方框图的本发明第一种实施例将参照图5和图6予以说明，在这种实例中，电阻器26构成电流检测器12，而流体温度检测器18由差分放大器28和串联的电阻器30和热敏电阻元件6组成。热敏电阻元件6置于流体的流通路径上以便直接感应温度。敏感元件6连接在差分放大器28的输出端和反相输入端之间，差分放大器28的同相输入端与热敏电阻元件3和电流感应电阻器26的连结点相连。

驱动器16由差分放大器32，晶体管（例如NPN型）34，以及串联的电阻器22和24组成。其中，晶体管34的基极与放大器32的输出端相连，串联的电阻器22和24连接到敏感元件3的两端。放大器32的反相输入端与放大器28的输出端相连，它的同相输入端与电阻器24和22的联结点相连。晶体管34的集电极由直流电源电压V_B供电，其发射极与敏感元件3相连。

输出级14由差分放大器44以及电阻器46，48，50和52组成。放大器44的同相输入端由电源电压V_B经电阻器50供电，并经电阻器52接地，其反相输入端由电阻器48与其输出端相连，反相输入端还与敏感元件3和电阻器26的联结点相连。

电流电路20由差分放大器42以及电阻器36，37，38和40组成。差分放大器42的同相输入端经电阻器38与结点56相连，并经电阻器40接地，它的反相输入端经电阻器37与结点56相连，并经电阻器36接地，而放大器42的输出端则与敏感元件3相连。

电流电路20的输出电流I₂₀用电阻器26的非接地端电位V₂表示如下：

I₂₀=V₂/R₃₆×R₄₀/R₃₈+R₄₀（7）

式中，R₃₆、R₃₈和R₄₀分别为电阻器36、38和40的电阻值。

下面说明这种实施例的工作情况。图5所示电路的平衡条件由下式给出：

R₃=R₂₂+R₂₄/R₂₄×R₃₆/R₃₀×R₆（8）

式中，R₃、R₂₂、R₂₄、R₃₀和R₆分别为电阻器3，22、24、30和敏感元件6的电阻值。

在图5所示电路中，驱动器16按照敏感元件6的电阻值向敏感元件3供电，从而使得流体温度变化的效应得到补偿以满足方程（8）。

首先说明电流电路20断开时电路的工作情况。敏感元件3消耗的功率与流体流率之间的关系为：

I² ₃×R₃＝C₁+C₂（PU）ⁿ （9）

式中，C₁，C₂和n为常数，I₃为通过敏感元件3′的电流，P为流体的密度，U为流体的流率。

由方程（9）得

$I_3\mathrm{=［}\frac{1}{R_3}{\mathrm{｛C}}_1{\mathrm{+C}}_2{\mathrm{（PU）}}^n{\mathrm{｝］}}^{\frac{1}{2}}\mathrm{（10）}$

由于电流电路20与敏感元件3和电流检测器12都没有相连接。全部电流I₃流过电阻器26。电阻器26两端的电压降V₂为

$V_2{\mathrm{=I}}_3{\mathrm{\times R}}_{\mathrm{26}}{\mathrm{=R}}_{\mathrm{26}}［\frac{1}{R_3}{\mathrm{｛C}}_1{\mathrm{+C}}_2{\mathrm{（PU）}}^n{\mathrm{｝］}}^{\frac{1}{2}}$

式中，R₂₆为电阻器26的电阻值。电压V₂由输出电路14放大，此放大器的输出电压V₀由下式给出：

$V_0\mathrm{=(-}\frac{R_{\mathrm{48}}}{R_{\mathrm{46}}}{\mathrm{)R}}_{\mathrm{26}}［\frac{1}{R_3}{\mathrm{｛C}}_2{\mathrm{+C}}_2{\mathrm{（PU）}}^n{\mathrm{｝］}}^{\frac{1}{2}}\mathrm{+（1+}\frac{R_{\mathrm{48}}}{R_{\mathrm{46}}}\mathrm{）·}\frac{R_{\mathrm{52}}}{R_{\mathrm{50}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{52}}}{\mathrm{·V}}_8\mathrm{（11）}$

式中，R₄₆、R₄₈、R₅₀和R₅₂分别为电阻器46、48、50和52的电阻值。

下面说明电流电路20与敏感元件3和电流检测器12相连时电路的工作情况。电流电路20产生的补偿电流由式（7）给出。电流I₂₀流过敏感元件3。不经电阻器26分流回到电流电路20。因此，电阻器26的端电压V₂表示为：

V₂＝R₂₆（I₃-I₂₀）

将式（7）和（10）代入上式得。

$V_2{\mathrm{=R}}_{\mathrm{26}}［\frac{1}{R_3}{\mathrm{｛C}}_1{\mathrm{+C}}_2{\mathrm{（PU）}}^n{\mathrm{｝］}}^{\frac{1}{2}}{\mathrm{-R}}_{\mathrm{26}}\times \frac{V_2}{R_{\mathrm{36}}}\times \frac{R_{\mathrm{40}}}{R_{\mathrm{38}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{40}}}$

上式可改写成

$V_2=\frac{1}{\mathrm{1+}\frac{R_{\mathrm{26}}}{R_{\mathrm{36}}}\times \frac{R_{\mathrm{40}}}{R_{\mathrm{38}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{40}}}}{\mathrm{\times R}}_{\mathrm{26}}\mathrm{\times ［}\frac{1}{R_3}{\mathrm{｛C}}_1{\mathrm{+C}}_2{\mathrm{（PU）}}^n{\mathrm{｝］}}^{\frac{1}{2}}$

电压V₂馈入输出电路14后得到的输出电压由下式给出;

<math><msub><mi>V</mi><mi>0</mi></msub><mi>=（-</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>48</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>46</mi></msub></mrow></mfrac><mi>［</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>1+</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>26</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>36</mi></msub></mrow></mfrac><mi>×</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>40</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>38</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>40</mi></msub></mrow></mfrac></mrow></mfrac><msub><mi>×R</mi><mi>26</mi></msub><mi>［</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>3</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>｛C</mi><mi>2</mi></msub><msub><mi>+C</mi><mi>2</mi></msub><msup><mi>（PU）</mi><mi>n</mi></msup><msup><mi>｝］</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac></msup><BREAK><mi>+（1+</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>48</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>46</mi></msub></mrow></mfrac><mi>）·</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>52</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>50</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>52</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>×V</mi><mi>8 （12）</mi></msub><BREAK></math>

图6示出输出电路14的输出电压V₀与流体的流率之间的关系。曲线L₁为方程（11）所表示的没有电流I₂₀时的输出特性。对应于流率U₁和U₂的电路输出电压分别为V₀₁和V₀₂。

当电流电路20为敏感元件3提供电流I₂₀时，由方程（12）所表示的输出电压V₀由曲线L₂代表，相对于曲线L₁，它下降的值正比于电流I₂₀。调整输出电路14中电阻器50或52的值使曲线L₂上对应于流率U₁的输出电压V₀等于曲线L₁上的输出电压V₀₁，则特性曲线L₂变成曲线L₃。进而调整电阻器48的值使曲线L₃上对应于流率U₂的输出电压V₀等于曲线L₁的的V₀₂，则特性曲线L₃变成L₄。这样得到的特性曲线L₄在流率U₁和U₂之间的范围内相对于特性曲线L₂只是输出电压V₀的幅度略低一点。因此，先对热敏电阻元件3和6的特性不一致性进行分类，调整电阻器36、38和40，设置补偿电流I₂₀，并最后由调整电阻器48、50和52来调整输出电压特性，就可以补偿图4所示的由于敏感元件3和6特性的不一致所引起的流率测量装置输出特性的差别。

在这种实施例的电路中，敏感元件3产生的电压与温度补偿元件6产生的电压相比较，其电压之差反馈到元件3的驱动电流。因此，检测流率的灵敏度是高的，而对于流体温度变化的补偿是令人满意的。

图7为本发明的第二种实施例。凡与图5中相同的电路元件和电量均使用同样的符号。电路单元14和20的配置与图5所示相同。

在这种实施例中，热敏电阻元件3和电阻器60串联，热敏电阻元件6与电阻器62串联，这两个串联支路并联，其公共端分别与晶体管34的发射极和地相连。敏感元件3和电阻器60的联结点与驱动器16中的差分放大器32的反相输入端相连，而敏感元件6和电阻器62的联结点与放大器32的同相输入端相连，这样就构成了一个电桥电路。放大器32反相输入端还与电流电路20的输入端以及输出电路14的输入端相连。在驱动器16中，差分放大器32的输出端与晶体管34的基极相连。

上述电路的平衡条件由下式给出;

R₃=R₆₀/R₆₂×R₆ （13）

式中，R₆₀和R₆₂分别为电阻器60和62的电阻值。

电流电路20断开时，输出电压V₀为

$V_0\mathrm{=(-}\frac{R_{\mathrm{48}}}{R_{\mathrm{46}}}{\mathrm{)R}}_{\mathrm{60}}［\frac{1}{R_3}{\mathrm{｛C}}_2{\mathrm{+C}}_2{\mathrm{（PU）}}^n{\mathrm{｝］}}^{\frac{1}{2}}\mathrm{+（1+}\frac{R_{\mathrm{48}}}{R_{\mathrm{46}}}\mathrm{）·}\frac{R_{\mathrm{52}}}{R_{\mathrm{50}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{52}}}{\mathrm{·V}}_8\mathrm{（14）}$

当电流电路20连接时，输出电流I₂₀流经敏感元件3不经电阻器60分流而回到电路20。在这种情况下，输出电压V₀表示为

<math><msub><mi>V</mi><mi>0</mi></msub><mi>=(-</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>48</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>46</mi></msub></mrow></mfrac><mi>)［</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>1+</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>26</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>36</mi></msub></mrow></mfrac><mi>×</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>40</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>36</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>40</mi></msub></mrow></mfrac></mrow></mfrac><msub><mi>×R</mi><mi>60</mi></msub><mi>［</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>3</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>｛C</mi><mi>1</mi></msub><msub><mi>+C</mi><mi>2</mi></msub><msup><mi>（PU）</mi><mi>n</mi></msup><msup><mi>｝］</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac></msup><BREAK><mi>+（1+</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>48</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>46</mi></msub></mrow></mfrac><mi>）·</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>52</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>50</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>52</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>×V</mi><mi>8</mi></msub><mi>（15）</mi><BREAK></math>

因此，和前面那种实施例一样，由调整电流电路20中的电阻器36、38和40来降低输出电压以补偿电流I₂₀，然后调整输出电路14中的电阻器48、50和52，这样就可以调整U₁和U₂之间的流率范围内的输出特性以补偿各敏感元件间特性的不一致。

图8为本发明的第三种实施例，其中，电路单元14、16、18和20与第一种实施例中说明的相同。在这种实施例中，电阻器70和72串联构成电流检测器12，它的一端与热敏电阻元件3相连，另一端接地。电阻器70和72的联结点为电流电路20提供输入电压。在这种实施例中，电流电路20的输出电流I₂₀不是流向敏感元件3而是流到敏感元件3与电阻器70的联结点。所以，这个电流只流过电阻器70。

这种电路的平衡条件如下：

R₃=R₂₂+R₂₄/R₂₂×R₇₀+R₇₂/R₈₀×R₆ （16）

式中，R₇₀和R₇₂分别为电阻器70和72的电阻值。

当电流电路20断开时，电压V₂和输出电压V₀由下式给出

<math><msub><mi>V</mi><mi>2</mi></msub><msub><mi>=I</mi><mi>3</mi></msub><msub><mi>×（R</mi><mi>70</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>72</mi></msub><mi>）</mi><BREAK><msub><mi> =（R</mi><mi>70</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>72</mi></msub><mi>）［</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>3</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>｛C</mi><mi>1</mi></msub><msub><mi>+C</mi><mi>2</mi></msub><msup><mi>（PU）</mi><mi>n</mi></msup><msup><mi>｝］</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac></msup><mi> （17）</mi></math>

<math><msub><mi>V</mi><mi>0</mi></msub><mi>=(-</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>48</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>46</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>)(R</mi><mi>70</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>72</mi></msub><mi>)</mi><BREAK><mi> ［</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>3</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>｛C</mi><mi>1</mi></msub><msub><mi>+C</mi><mi>2</mi></msub><msup><mi>（PU）</mi><mi>n</mi></msup><msup><mi>｝］</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac></msup><BREAK><mi> +（1+</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>48</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>46</mi></msub></mrow></mfrac><mi>）·</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>52</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>50</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>52</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>·V</mi><mi>8</mi></msub><mi> （18）</mi></math>

当电流电路20接通时，电流I₂₀只流过电阻器70并回到电路20。因此，电流检测器12的端电压V₂为

V₂＝I₃（R₇₀+R₇₂）+I₂₀·R₇₀

将式（7）和（10）代入上式得：

$V_2{\mathrm{=(R}}_{\mathrm{70}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{72}}\mathrm{)\times ［}\frac{1}{R_S}{\mathrm{｛C}}_1{\mathrm{+C}}_2{\mathrm{（PU）}}^n{\mathrm{｝］}}^{\frac{1}{2}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{70}}·\frac{V_2}{R_{\mathrm{35}}}·\frac{R_{\mathrm{48}}}{R_{\mathrm{35}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{48}}}$

上式可改写成

$V_2=\frac{1}{\mathrm{1-}\frac{R_{\mathrm{70}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{72}}}{R_{\mathrm{36}}}·\frac{R_{\mathrm{40}}}{R_{\mathrm{36}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{40}}}}{\mathrm{\times （R}}_{\mathrm{70}}{\mathrm{+R}}_{\mathrm{72}}\mathrm{）·［}\frac{1}{R_S}{\mathrm{｛C}}_1{\mathrm{+C}}_2{\mathrm{（PU）}}^n{\mathrm{｝］}}^{\frac{1}{2}}$

电压V₂馈入输出放大器14后得输出电压V₀为：

<math><msub><mi>V</mi><mi>0</mi></msub><mi>=(-</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>48</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>46</mi></msub></mrow></mfrac><mi>)［</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>1-</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>70</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>72</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>36</mi></msub></mrow></mfrac><mi>·</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>40</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>38</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>40</mi></msub></mrow></mfrac></mrow></mfrac><msub><mi>×（R</mi><mi>70</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>72</mi></msub><mi>）［</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>S</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>｛C</mi><mi>1</mi></msub><msub><mi>+C</mi><mi>2</mi></msub><msup><mi>（PU）</mi><mi>n</mi></msup><msup><mi>｝</mi><mfrac><mrow><mi>1</mi></mrow><mrow><mi>2</mi></mrow></mfrac></msup><mi>］］</mi><BREAK><BREAK><mi>+（1+</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>48</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>46</mi></msub></mrow></mfrac><mi>）</mi><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>52</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>R</mi><mi>50</mi></msub><msub><mi>+R</mi><mi>52</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>·V</mi><mi>B </mi></msub><mi>（20）</mi></math>

图9为上述电路的输出特性。曲线L₁为方程（18）给出的没有电流电路20时的特性曲线。当接入电流电路20提供电流I₂₀时，曲线L₁被升高，升高的量正比输出电流I₂₀，从而得到特性曲线L₂。

正如第一种实施例一样，调整输出电路14中的电阻器50或52使流率为U₁时的输出电压V₀等于曲线L₁上的输出电压V₀₁，则曲线L₂变成曲线L₃，然后调整电阻器48使流率为U₂时的输出电压V₀等于曲线L₁上的输出电压V₀₂，则曲线L₃变成曲线L₄。在曲线L₄上，流率在U₁和U₂之间的范围内的输出电压略高于曲线L₃。

如上所述，上述每种实施例都能够补偿图4所示的那种由于热敏电阻元件3和6性质的不一致所引起的各测量装置的输出特性的不一致。

因此，先对热敏电阻元件3和6的电阻值的不一致进行分类，再按照分类的特征数据调整电阻器36、38和40来设置电流I₂₀，最后调整电阻器48、50和52使输出特性一致，这样，就可以实现消除了输出特性不一致的流率测量装置。

此外，尽管存在着热敏电阻元件性质的不一致性，只要按照热敏元件的性质选择地应用上述三种实施例来得到图6中的特性曲线L₄或图9中的特性曲线L₄，则许多流率测量装置可以具有同样的输出特性。

图1〈＆＆〉图2〈＆＆〉图3〈＆＆〉图4〈＆＆〉图5〈＆＆〉图6〈＆＆〉图7〈＆＆〉图8〈＆＆〉图9〈＆＆〉

Claims (18)

1、热丝流率测量装置，其特征在于包括：

第一个热敏电阻元件，它置于被测流体的流通路径上;

第一电阻装置，它与上述第一个敏感元件串联;

第二个热敏电阻元件，它置于流体的流通路径上用于温度补偿;

检测第一个敏感元件产生的电压与第二个敏感元件产生的电压之差的装置;

按照用上述检测装置检测到的电位差值向第一个敏感元件与第一电阻装置的串联支路提供电流的装置;输出一个相应于第一敏感元件端电压的装置。

电流电路，它向上述串联电路的一部分提供补偿电流，电流值跟随上述第一敏感元件的端电压，因而上述输出装置的输出电压代表流体的流率。

2、根据权利要求1的流率测量装置，其中，第一电阻装置与第一个敏感元件的联结点的电压馈入电流电路，而该电流电路向第一个敏感元件提供正比于所述电压的补偿电流。

3、根据权利要求2的流率测量装置还包括：

所述第一个敏感元件产生的电压的分压装置;

第二电阻装置，它与第二个敏感元件串联构成第二个串联电路，以及

控制所述第二个串联电路的端电压的装置，它使得所述第一电阻装置的端电压等于第二电阻装置的端电压，所述检测装置适于检测所述分压器元件的电压和第二个串联支路的电压之差。

4、根据权利要求2的流率测量装置还包括第二电阻装置，它与第二个敏感元件串联构成第二个串联支路，所述检测装置适于检测第一个电阻元件的端电压和第二个电阻装置的端电压之差。

5、根据权利要求1的流率测量装置中，所述第一电阻装置包括与第一个敏感元件串联的第一电阻器和与所述第一电阻器串联的第二电阻器，所述电流电路接受第一电阻器与第二电阻器的联结点的电位。

6、根据权利要求5的流率测量装置还包括：

将第一个敏感元件产生的电压分压的装置;

第二电阻装置，与第二个敏感元件串联构成第二个串联电路;以及

控制第二个串联电路端电压的装置，它使得第一电阻装置的端电压等于第二电阻装置的端电压，所述检测装置适于检测所述电压分压装置的电压与第二个串联电路端电压之差。

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