DE4219551A1

DE4219551A1 - Massenstroemungssensor

Info

Publication number: DE4219551A1
Application number: DE4219551A
Authority: DE
Inventors: Isao Suzuki
Original assignee: MKS Japan Inc
Current assignee: MKS Japan Inc
Priority date: 1991-06-13
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1992-12-17
Anticipated expiration: 2012-06-16
Also published as: DE4219551C2; US5410912A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Massenströmungssensor, wie er zur Messung der Massenströmung eines Gases oder eines anderen Strömungsmittels verwendet wird, und zwar insbeson dere bei Halbleiterherstellungsverfahren.

Es sind bereits zwei Arten von Massenströmungsmessern be kannt. Bei der einen Art handelt es sich um einen Sensor, der Konstantstrombauart, der typischerweise beispielsweise durch US-Patent 39 38 384 repräsentiert ist. Die andere Art ist ein Sensor der Konstanttemperatur, der in US-Patent 44 64 932, der japanischen Patent-Veröffentlichung No. 16 128/83 und US- Patent 48 15 280 beschrieben ist.

Fig. 14 zeigt ein Beispiel eines Sensors, der Konstantstrom bauart, bei dem ein Strömungsmittel in einem Rohr in der Richtung des Pfeiles K fließt. Heizwiderstände R₁ und R₂ sind um das Rohr herum auf den stromabwärts- bzw. stromaufwärts gelegenen Seiten herum angeordnet und sie sind mit einem Konstantstrom I durch eine Konstantstromquelle 901 versorgt. Da Spannungen V₁ und V₂ an den Heizwiderständen R₁ bzw. R₂ erzeugt werden, wird die Differenz (V₁-V₂) von einem Dif ferentialverstärker 902 abgegriffen, und zwar durch eine Brückenschaltung gemaß Fig. 14, um die Massenströmung fest zustellen. Da die Massenströmung Q einer elektrischen Ver schiebung entspricht, die in den Heizwiderständen R₁ und R₂ erzeugt wird, wenn ein Strömungsmittel dahindurch fließt, kann die Massenströmung Q direkt durch die folgende Formel detektiert wird:

Q ∼ ΔV · I α ΔV

Im Gegensatz dazu wird bei einem Sensor der Konstanttem peraturbauart, wie er beispielsweise in Fig. 15 gezeigt ist, ein Rohr verwendet, durch welches ein Strömungsmittel in der Richtung des Pfeils X fließt, wobei als Widerstände R_1a und R₁b auf den stromabwärts bzw. stromaufwärts gelegenen Seiten herum angeordnet sind, wobei diesen ein elektrischer Strom durch Transistoren T₁ bzw. T₂ zugeführt wird. Die Heizwider stände R_1a und R₁b in Kombination mit den Widerständen R_2a, R_3a, R_4a bzw. R_2b, R_3b, R_4b bilden jeweils Brückenschal tungen. In jeder dieser Brückenschaltungen wird eine Differenz zwischen den Spannungen an zwei Punkten durch einen Komparator 911 oder 912 abgegriffen und dazu verwendet, um die Basisströme der Transistoren T₁ und T₂ zu steuern, um so die Entscheidurigen abzugleichen oder ins Gleichgewicht zu bringen. Anders ausgedrückt, wird die Steuerung derart aus geführt, daß die Widerstandswerte der Heizwiderstände R_1a und R₁ konstant sind. Infolgedessen wird die Temperatur der Heizwiderstände R₁a und R₁b auf einen vorbestimmten Wert gehalten, und zwar unabhängig vom Strömungsmittelfluß. Hier entspricht der Massenfluß Q einer elektrischen Verschiebung, erzeugt durch die Heizwiderstände R₁a und R₁b, wenn das Strömungsmittel dahindurch fließt, und zwar repräsentiert durch die folgende Formel:

Q ∼ (V₁²/R_1a-V₂²/R_1b)
wenn R = R_1a = R_1b
dann Q ∼ (V₁+V₂) (V₁-V₂)/R
wenn ΔV = V₁-V₂
dann Q ∼ (V₁+V₂) · ΔV/R
wenn (V₁+V₂)/R konstant ist,
dann Q ∼ ΔV (1)

Bei den zwei oben beschriebenen Arten bekannter Massen stromsensoren hat der Konstantstromsensor zwei kennzeichnende Merkmale. Erstens gilt folgendes da der durch die Heizwi derstände R₁ und R² fließende Strom konstant ist, ändert sich die Temperatur der durch die Widerstände R₁ und R₂ erzeugten Wärme automatisch infolge der Änderung der Umgebungstempera tur. Demgemäß kann ein Betrieb in einem stabilen Zustand über einen weiten Temperaturbereich hinweg erfolgen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, eine spezielle Temperaturkorrektur schaltung zu verwenden. Zweitens ist der Schaltungsaufbau dieses Sensors sehr einfach. Andererseits dagegen hat der Konstantstromsensor einen Nachteil insofern, als eine re lativ lange Zeit erforderlich ist, bis die Temperatur der Heizwiderstände R₁ und R₂ sich auf die Temperatur ändert infolge des fließenden Strömungsmittels und somit ist das Ansprechen langsam.

Im Gegensatz dazu hat der Konstanttemperatursensor, bei dem die Heizwiderstände R_1a und R₁b auf einer konstanten Tempe ratur gehalten werden, charakteristische Eigenschaften, daß sein Ansprechen sehr schnell ist. In der Tat ist sein An sprechen im allgemeinen 10mal schneller oder noch schneller als das Ansprechen des Konstantstromsensors. Andererseits jedoch zeigt der Konstanttemperatursensor ein Problem inso fern, als dann, wenn die Umgebungstemperatur sich der vor bestimmten Heiztemperatur der Heizwiderstände R₁a und R₁b annähert, die an die Heizwiderstände R₁a und R₁b angelegten Spannungen V₁ und V₂ abfallen und so die Messung erschweren, wobei dann, wenn die Umgebungstemperatur die vorbestimmte Heiztemperatur des Sensors übersteigt, kein Betrieb mehr möglich ist. Es ist demgemäß wichtig, daß dieser Sensor mit irgendeiner Art einer Korrekturschaltung ausgerüstet wird.

Die oben angegebene Formel (1) sei nur anwendbar, wenn die Umgebungstemperatur die Gastemperatur T_a konstant sind. Aus diesem Grunde wird in US-Patent 48 15 280 angenommen, daß die Gastemperatur _Ta proportional ist (1/(V₁+V₂)) und daß die Empfindlichkeit dann abnimmt, wenn die Gastemperatur T_a ansteigt oder der Wert von (1/(V₁+V₂)) ansteigt und die Strömung Q wird durch die folgende Formel erhalten:

Q = ΔV/(V₁+V₂) (2)

Selbst dann, wenn die Empfindlichkeit durch dieses Verfahren kompensiert wird, ist jedoch der Bereich, in dem die obige Formel (2) anwendbar ist, schmaler als dies für den Kon stantstromsensor gilt.

Die US-PS 49 84 460 beschreibt daher eine technische Mög lichkeit zur Verhinderung der Abnahme der Empfindlichkeit mittels einer Schaltung, dessen Prinzip in Fig. 3 dargestellt ist. In dieser Schaltung ist der Umgebungstemperatur-Detek tierwiderstand R_3b in Serie mit einem Heizwiderstand R_1b einer Brückenschaltung geschaltet, welche die Widerstände R_5b, R_7b und R_9b neben dem Heizwiderstand R_1b enthält, wobei ferner ein Umgebungstemperatur-Detektierwiderstand R_4b in Serie mit einem Heizwiderstand R_2b einer Brückenschaltung geschaltet ist, die die Widerstände R_6b, R_8b und R_10b neben dem Heizwiderstand R_2b enthält. Wenn die Umgebungstemperatur ansteigt, wird, da die Widerstandswerte der Umgebungstempe ratur der Detektierwiderstände R_3b und R_4b mittels der in Fig. 3 gezeigten Schaltung erhöht werden, die Steuerung wird ausgeführt, daß die Temperatur der Heizwiderstände R_1b und R_2b erhöht wird, und zwar ansprechend auf die Anstiegsgröße der Widerstandswerte, um auf diese Weise eine Abnahme der Empfindlichkeit des Sensors zu verhindern. Hier ist die Tem peratur des Heizwiderstandes R_1b als höher vorbestimmt als die Temperatur des Umgebungstemperatur-Detektierwiderstands R_3b, und zwar durch die Proportion des Widerstandes R_5b.

Andererseits jedoch nimmt die Proportion im Widerstandswert des Widerstandes R_5b zum Umgebungstemperatur-Detektier widerstand R_3b allmählich ab, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt, wodurch die Differenz zwischen der Temperatur der Heizwiderstände R_1b, R_2b und der Umgebungstemperatur allmäh lich abnimmt. Anders ausgedrückt, besteht das technische Verdienst dieses bekannten Verfahrens darin, daß das Ausmaß der Empfindlichkeitsverminderung hervorgerufen dann, wenn die Temperatur ansteigt, derart unterdrückt wird, daß die Temperatur vollständig kompensiert wird oder der praktikable Temperaturbereich wird beträchtlich verbessert. Selbst dann, wenn Widerstände mit dem gleichen Temperaturkoeffizienten und Widerstandswert, wie sie bei den Heizwiderständen R_1b und R_2b vorliegen als Umgebungstemperatur-Detektierwiderstände R_3b und R_4b verwendet werden, werden diese Umgebungstemperatur- Detektierwiderstände R_3b und R_4b ebenfalls erhitzt, weil ein Strom mit dem gleichen Wert, wie der in den Heizwiderständen R_1b und R_2b fließende Strom in jedem der Umgebungstemperatur- Dektierwiderstände R_3b und R_4b fließt. Dies bedeutet ein Problem, insofern als der Nullpunkt der Brückenschaltung instabil wird, weil die Widerstandswerte der Umgebungstempe ratur-Detektierwiderstände R_3b und R_4b, der sich schließlich entsprechend des Umgebungsstrahlungs-Gleichgewichts verän dern.

Ferner wurde bei einer bekannten elektronischen Schaltung ein integraler Anpassungswiderstand in einer Vielzahl von unab hängigen Schaltungen dem Zustand ausgesetzt, daß der Tempe raturkoeffizient sehr klein war. Es war andererseits schwer, die Widerstandstemperatursensoren in einen Anpassungszustand zu bringen. Wenn daher die gleiche Temperaturkorrektur die Verwendung eines Widerstandstemperatursensors erforderlich machte, so war die Auswahl einer Vielzahl von Widerstands temperatur-Sensorelementen bei den gleichen Eigenschaften notwendig. Fig. 17 zeigt ein Beispiel eines Temperaturab fühlwiderstandes gemäß dem Stand der Technik: Wenn Signale S_A und S_B durch Umkehr- oder Inversionsverstärker 71 bzw. 72 verstärkt und ausgegeben werden, so werden Widerstände mit den gleichen Eigenschaften als Rückkopplungswiderstände 83 und 84 ausgewählt, und zwar verbunden mit Eingangswider ständen 73 bzw. 74. Die Rückkopplungswiderstände 83 und 84 sind auf einer Basis 81 angeordnet, und zwar versehen mit Strahlungsflossen 82, so daß die Temperaturkorrektur in der gleichen Umgebung ausgeführt wird.

Bei einem Sensor oder Fühler gemäß dem Stand der Technik, wie er in Fig. 17 gezeigt ist, war es jedoch schwierig, Wider stände mit den gleichen Eigenschaften aus einer großen Anzahl von Widerständen auszuwählen wenn Temperaturabfühlwider stände in der gleichen Position verwendet wurden; und wenn Temperaturabfühlwiderstände an der gleichen Position ver wendet wurden, so war es notwendig, die Widerstände zusam menzubringen. Ein vor integrierter temperaturempfindlicher Anpassungswiderstand wird sei langem benötigt.

Zusammenfassung der Erfindung. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Massenströmungssensor vorzusehen, der in der Lage ist, eine genaue Messung auszuführen, und zwar unabhängig von einem umgebenden Strahlungsgleichgewicht. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Massenströmungssensor vorzusehen der schnell anspricht und in der Lage ist, eine genaue Messung auszuführen, und zwar unabhängig von der Umgebungstemperatur. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen tempe raturempfindlichen Anpassungswiderstand vorzusehen, indem eine Vielzahl von Temperaturwiderständen mit den gleichen Eigenschaften oder Charakteristika integriert ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Massenströmungssensor ist minde stens ein Heizwiderstand in einem Teil eines Sensorrohres, durch den ein Strömungsmittel fließt, angeordnet, um den Massenfluß oder die Massenströmung zu detektieren. Dieser Massenströmungssensor weist eine Brückenschaltung auf, und zwar einschließlich des Heizwiderstandes und eines tempe raturempfindlichen Widerstands zum Detektieren der Temperatur und ferner ist ein Gehäuse für das Sensorrohr vorgesehen. Da ferner das Gehäuse mit einem temperaturempfindlichen Wider stand ausgestattet ist, ändern sich die Eigenschaften des temperaturempfindlichen Widerstandes entsprechend der Änderung der Temperatur des Gehäuses um eine genaue Messung möglich zu machen, und zwar entsprechend der Änderung der Eigenschaften des Heizwiderstandes.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Gehäuse mit einer Kammer versehen, und zwar zur Aufnahme des Sensor rohrs und mit einer Kammer zur Aufnahme des Temperatursensor Widerstandes. Der Heizwiderstand weist einen ersten Heizwi derstand auf, und zwar angeordnet stromaufwärts des Sensor rohrs und einen zweiten Heizwiderstand, angeordnet stromab wärts des Sensorrohres. Die Brückenschaltung weist eine erste Brückenschaltung auf, die einen ersten Heizwiderstand auf weist und ferner einen zweiten Brückenkreis einschließlich des zweiten Heizwiderstandes. Jeder der ersten und zweiten Brückenschaltungen ist auf einer Seite derselben mit einem temperaturempfindlichen Anpassungsgwiderstand ausgestattet, und zwar als bzw. und einem temperaturempfindlichen Wider stand, ausgeformt auf dem gleichen Substrat und mit dem gleichen Temperaturkoeffizienten. Da die temperaturempfind lichen Widerstände der Brückenschaltungen die temperaturemp findlichen Anpassungswiderstände sind, die in den Kammern des Gehäuses aufgenommen sind, ist es möglich, Temperaturände rungen genau zu detektieren und genaue Messungen auszuführen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, da beide Enden des Sensorrohrs thermisch miteinander mittels eines thermischen Leiters verbunden sind und da die Wärme des Sensorrohres zu dem Gehäuse an einem Punkt dessel ben bestrahlt wird, Fehler bei der Messung zu vermeiden, die auf eine ungleichmäßige Verteilung der Umgebungstemperatur zurückgehen. Das Sensorrohr ist mit zylindrischen Verbindungs gliedern verbunden und kann leicht und genau im Gehäuse po sitioniert werden, und zwar durch ein oberes Gehäuse und ein unteres Gehäuse.

Der Massenströmungssensor gemäß der Erfindung ist ein Mas senströmungssensor mit einem ersten Heizwiderstand und einem zweiten Heizwiderstand, angeordnet stromaufwärts bzw. strom abwärts bezüglich eines strömenden Strömungsmittels, um des sen Massenströmung zu detektieren, und zwar ist dabei eine erste Brückenschaltung einschließlich des ersten Heizwider standes, eine zweite Brückenschaltung einschließlich des zweiten Heizwiderstandes und eine Steuerschaltung vorgesehen zur Lieferung eines el. Stromes an die ersten und zweiten Brückenschaltungen, um diese in einen Gleichgewichtszustand zu bringen, indem die ersten und zweiten Brückenschaltungen jeweils mit temperaturempfindlichen Anpassungswiderständen versehen werden, welche den gleichen Temperaturkoeffizienten besitzen und zwar in den anderen Brückenruten oder Schal tungen, die sich unterscheiden von Brückenruten oder Schal tungen, durch die der elektrische Strom zu jedem der Heiz widerstände fließt. Somit gilt folgendes; da die temperatur empfindlichen Anpassungswiderstände vorgesehen in den ersten und zweiten Brückenschaltungen angepaßt sind, selbst wenn sie jemals ihr Gleichgewicht infolge von Änderungen der Umge bungstemperatur oder Temperatur des zu messenden Gases in den entsprechenden Brückenschaltungen verlieren, können sie zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes Änderungen in der Um gebungstemperatur folgen. Da ferner die temperaturempfind lichen Anpassungswiderstände auf der Seite angeordnet sind, auf der der elektrische Strom nicht fließt, der identisch ist zu dem auf der Heizwiderstandsseite, können sie einen großen Widerstandswert besitzen, um dadurch den Temperaturanstieg zu unterdrücken, und zwar infolge des Stromes, um so die Tempe ratur genau zu messen. Die temperaturempfindlichen Anpas sungswiderstände können ferner Widerstände sein, welche eine Seite jeder der Brückenschaltungen bilden und sie sind be triebsfähig, selbst wenn das Gleichgewicht in jeder Brücken schaltung verloren geht durch die Änderung im Widerstandswert infolge von Temperaturänderungen, um so die Brückenschal tungen in einen Gleichgewichtszustand zu bringen, wobei die Differenz zwischen der Temperatur der Heizwiderstände und der Umgebungstemperatur nicht vermindert wird durch die Tempera turänderung und eine genaue Detektion die Massenströmung möglich ist über einen großen Bereich von Temperaturen hinweg.

In dem Massenströmungssensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die temperaturempfindlichen An passungswiderstände auf dem gleichen Substrat ausgeformt sind, werden die Werte der Widerstandswerte durch die Tem peraturänderung und die gleiche Position geändert und es ist daher möglich, eine genaue Messung auszuführen ohne Fluktuation des Nullpunktes in jeder der Brückenschaltungen.

Im Massenströmungssensor gemäß einem weiteren Ausführungs beispiel der Erfindung, bei dem temperaturempfindliche Anpassungswiderstände auf einem rohrförmigen Substrat ausgeformt sind, ist es möglich, leicht temperaturempfind liche Anpassungswiderstände an den geeigneten Positionen vorzusehen und in adequater Weise die Ausgangsgröße zu kor rigieren, und zwar infolge der Gastemperatur.

Bei dem Massenströmungssensor gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel der Erfindung, wo ein Sensorrohr zweigablig ausgebildet ist, wobei die eine Gabel mit dem temperaturemp findlichen Anpassungswiderstand ausgestattet ist, ist es möglich, einen sicheren Betrieb, basierend auf der Detektion der genauen Gastemperatur vorzusehen.

Bei dem Massenströmungssensor gemäß einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung sind temperaturempfindliche Anpassungswiderstände als Platinmuster ausgebildet und es ist möglich, in zuverlässigerweise Hochtemperaturen (mit hoher Stabilität) zu detektieren.

Bei dem Massenströmungssensor gemäß einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung der Konstanttemperaturbauart ist das Ansprechen des Sensors auf Änderungen des Strömungsmit telflusses sehr schnell. Da ferner die Heizwiderstände und die temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände so ausge formt sind, daß sie den gleichen Temperaturkoeffizienten besitzen, können Temperaturänderungen in den Heizwiderständen genau durch die tempereraturempfindlichen Anpassungswider stände detektiert werden, um dadurch das Gleichgewicht der Brückenschaltungen sicherzustellen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein temperaturempfindlicher Anpassungswiderstand eine Viel zahl von temperaturempfindlichen Widerständen auf, und zwar symmetrisch geformt auf einen nicht-leitenden Substrat, um so den gleichen Widerstandswert zu besitzen, selbst wenn eine Temperaturverteilung auf dem nicht-leitenden Substrat erzeugt wird. Demgemäß haben die Widerstände, die jeweils die er wähnten Muster besitzen, den gleichen Widerstandswert, ohne beeinflußt zu werden durch die Temperaturverteilung des Sub strats. Eine Vielzahl von Mustern, geformt auf dem gleichen Substrat symmetrisch bezüglich einer Linie oder eines Punktes bilden temperaturempfindliche Widerstandswerte mit den glei chen Charakteristika.

Weitere Vorteile und Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt.

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Massenströ mungssensors;

Fig. 2 einen Schnitt von wesentlichen Teilen des Massen strömungssensors der Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht des Heiz widerstandes gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht von unten, und zwar von wesentlichen Teilen des Massenströmungssensors gemäß Fig. 2;

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Massenströmungssensors;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbei spiels des temperaturempfindlichen Widerstandes, verwendet in dem Massenströmungssensor gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Aus führungsbeispiels des zylindrischen Verbindungsglieds, verwendet in dem Massenströmungssensor gemäß der Er findung;

Fig. 8 einen temperaturempfindlichen Widerstand gemäß der Erfindung im tatsächlichen Gebrauch;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels des temperaturempfindlichen Widerstandes, verwendet in dem Massenströmungssensor gemäß der Er findung;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der Heizwiderstände, angeordnet an einem Ausführungsbeispiel des Rohrs in dem Massenströmungssensor gemäß der Erfindung;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht der Heizwiderstände angeordnet an einem weiteren Ausführungsbeispiel des Rohrs in dem Massenströmungssensor gemäß der Erfindung;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbei spiels eines Rings, befestigt an einem Ende des tempe raturempfindlichen Anpassungswiderstandes gemäß der Erfindung;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels des Rings, angebracht an dem Ende des erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen Anpassungs widerstandes;

Fig. 14 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels eines bekannten Massenströmungssensors;

Fig. 15 ein Schaltungsdiagramm eines weiteren Beispiels eines bekannten Massenströmungssensors;

Fig. 16 ein Schaltungsdiagramm eines weiteren Beispiels eines Massenströmungssensors;

Fig. 17 einen bekannten temperaturempfindlichen Widerstand im tatsächlichen Gebrauch.

Es seien nunmehr bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben. Bevorzugte Ausführungs beispiele des Massenströmungssensors und des temperatur empfindlichen Anpassungswiderstandes gemäß der Erfindung werden nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben. Als erstes sei die Konstruktion eines Ausführungsbeispiels des Massenströmungssensors gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine Basis 1 vorgesehen, die einen Durchlaß 11 aufweist, und zwar am Boden eines Gehäuses, um ein Strömungsmittel von einer Quelle hindurch zulassen. Ein unteres Gehäuse 2 weist zwei durchgehende Öffnungen 21A und 21B auf und ist an der Basis 1 angeordnet. Zylindrische Verbindungsglieder 31A und 31B sind mit einem dazwischen angeordneten Sensorrohr 32 verbunden und sie sind eingepaßt in die durchgehenden Löcher 21A bzw. 21B des unte ren Gehäuses 2. Ein oberes Gehäuse 4 ist in der Abdeckung des Untergehäuses 2 angeordnet und besitzt verbunden damit ein regenschirm-oder tellerförmiges Wärmeleitungsglied 41. Die Basis 1 ist mit Löcher 12A und 12B versehen, und zwar ver tikal ausgeformt zur Verbindung mit dem Durchlaß 11 und ferner ist die Basis 1 mit vier Gewindelöchern 13 gemäß Fig. 1 ausgestattet. Das Untergehäuse 2 ist mit vier durchgehenden Löchern 22 ausgestattet, und zwar ausgeformt an Positionen entsprechend den Gewindelöchern 13 der Basis 1 und ferner ist ein zylindrisches Sackloch 23 in einem Mittelteil der Ober fläche ausgebildet zur Aufnahme des Sensorrohrs 32. Das zy lindrische Sackloch 23 steht in Verbindung mit den hindurch gehenden Löchern 21A und 21B, und zwar über Nuten 24A bzw. 24B.

Die zylindrischen Verbindungsglieder 31A und 31B sind mit Schlitzen 33A bzw. 33B versehen, und zwar jeder erstreckt sich von der Oberseite zur Nähe des Bodens und ferner sind Löcher 34A bzw. 34B vorgesehen, deren jeder sich von dem Boden des Schlitzes zu dem Mittelteil des Bodens des zylindrischen Verbindungsgliedes erstreckt. Das Sensorrohr 32 ist an den entgegengesetzten Enden desselben in die Löcher 34A bzw. 34B eingepaßt, und zwar auf eine derartige Tiefe, daß die unteren Oberflächen oder Unterseiten der Enden des Sensorrohrs 32 mit dem Bodenoberflächen der zylindrischen Verbindungsglieder 31A bzw. 31B fluchten. Das Sensorrohr 32 ist mit den zylindri schen Verbindungsgliedern 31A und 31B verbunden, und zwar durch Aufschweißen desselben auf die Umfangsoberflächen an den entgegengesetzten Enden desselben. Das Sensorrohr 32 ist mit den Heizwiderständen 35A und 35B ausgestattet, und zwar angeordnet nach rechts bzw. links vom Mittelteil desselben.

Die Heizwiderstände 35A und 35B werden durch das in Fig. 3 veranschaulichte Verfahren erhalten. Das heißt, Platin (Pt) wird auf die Umfangsoberfläche eines Keramikrohrs 36 ver dampft, und zwar mit einem Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Sensorrohrs 32. Sodann wird ein Teil der Platinschicht schraubenlinienförmig durch Laserbearbeitung entfernt und durch Trimmen, um den kera mischen Untergrund 37 in einer schraubenlinienförmigen Linie freizulegen, auf welche Weise man einen der Heizwiderstände 35A oder 35B mit dem gewünschten Widerstandswert erhält. Ein Metallring 38 wird an die beiden Enden des Heizwiderstandes, die durch den Pfeil Y veranschaulicht, angepaßt und eine Platinfolie 39 in einer Breite von ungefähr 0,5 mm wird um die Umfangsfläche jedes der Metallringe 38 herum gewickelt und daran durch Widerstandsschweißen befestigt, um so einen Zuleitungsdraht zu bilden. Die auf diese Weise Heizwider stände 35A und 35B werden durch das Sensorrohr 32 geleitet und mit Klebemittel an entsprechenden Positionen befestigt.

Das Wärmeleitungsrohr 41, welches aus einer Scheibe besteht mit einem Mantel 42 um die Umfangskante desselben herum und ferner mit einem Vorsprung 43, angeordnet in der Mitte der selben und zudem mit einem Axialloch ist vorgesehen, wobei Seitenschnitte 44A und 44B im Mantel an diagonal entgegenge setzt liegenden Positionen vorgesehen sind und eine Öffnung 45 an einer entsprechenden Position in der Scheibe ausge formt ist, um die Zuleitungsdrähte der Heizwiderstände 35A und 35B hindurchzulassen.

Fig. 4 ist die Ansicht des oberen Gehäuses 4 von unten, wobei in der Mitte der Bodenoberfläche ein großes Loch 46 vorgese hen ist, welches mit dem zylindrischen Sackloch 23 des un teren Gehäuses 2 zusammenarbeitet, um eine Kammer zur Auf nahme des Sensorrohrs 32 zu bilden; ferner sind an Positionen entgegengesetzt zu den Durchgangslöchern 21A und 21B des un teren Gehäuses 2 Löcher 47a, 47B vorgesehen zur engpassenden Aufnahme der Köpfe der zylindrischen Verbindungsglieder 31A und 31B und schließlich sind an Positionen nahe den vier Ecken Löcher 48 vorgesehen, welche den Gewindelöchern 13 der Basis entsprechen. Das obere Gehäuse 4 ist ferner am Boden an der Mitte des großen Lochs 46 mit einem Gewindeloch 49 ver sehen, mit dem das Wärmeleitungsglied 41 winkelmäßig in Eingriff kommt, und zwar an einer geeigneten Position nahe dem Umfang des großen Lochs 46 mit einer Öffnung 51 zum Durchtritt der Zuleitungsdrähte der Heizwiderstände 35A, 35B dahindurch. Anderseits ist der obere Gehäuse 4 an der Ober seite desselben mit einem kreuzförmigen, verdickten Teil ausgestattet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist und in der Mitte desselben ist ein Sack- oder Blindloch 53 vorgesehen zur Aufnahme eines Gleichtemperaturkoeffizienten-Anpassungswi derstandes 52, der darinnen mittels einer Abdeckung 55 versiegelt ist, die ein Durchgangsloch 54 für das Hindurch führen von Zuleitungsdrähten aufweist.

Das die oben beschriebenen Komponenten aufweisende Gehäuse wird in der folgenden Art und Weise zusammengebaut. Als erstes werden die Heizwiderstände 35A und 35B angebracht und an dem Sensorrohr 32 befestigt, und die zylindrischen Ver bindungsglieder 31A und 31B werden an die jeweils entgegen gesetzten Enden des Sensorrohrs 32 eingepaßt und daran durch Schweißen, wie in Fig. 1 gezeigt, befestigt. Der Gleichtem peraturkoeffizienten-Anpassungswiderstand wird in das Sack loch 53 des oberen Gehäuses 4 eingesetzt, die Zuleitungs drähte des Widerstands 52 werden durch das durchgehende Loch 54 der Abdeckung 55 herausgezogen und die Abdeckung 55 wird am oberen Gehäuse 4, beispielsweise durch Klebemittel, befestigt. Das wärmeleitende Glied 41 steht gewindemäßig in Eingriff mit dem Boden des oberen Gehäuses 4, und zwar mit tels einer Schraube 61, wobei die Seitenschnitte 44A und 44B rechtwinklig gegenüber den Seitenflächen des oberen Gehäuses 4 verlaufen. Die zylindrischen Verbindungsglieder 31A und 31B sind in Löcher 47 am Boden des oberen Gehäuses 4 eingepaßt, wobei die Stärken oder Dicken an den Köpfen mittels der Schlitze 33A bzw. 33B vermindert werden. Zu diesem Zeitpunkt steht das Sensorrohr 32 am stromaufwärtsgelegenen Ende des Heizwiderstandes 35A und am stromabwärts gelegenen Ende des Heizwiderstandes 35B in Kontakt mit dem Heiz- oder Wärme leitglied 41, und zwar durch die Seiteneinschnitte 44A und 44B davon. Die Enden des Sensorrohrs 32, die in Kontakt ste hen mit dem Wärmeleitungsglied 41 sind daran, beispielsweise durch ein anorganisches Klebemittel, befestigt. Das obere Gehäuse 4, in dem die zylindrischen Verbindungsglieder 31A und 31B befestigt sind, welche dazwischen das Sensorrohr 32 halten, ist an dem unteren Gehäuse 2 befestigt, und zwar durch Ausrichtung und Einpassung der Basen der zylindrischen Verbindungsglieder 31A und 31B in die hindurchverlaufenden Löcher 21A bzw. 21B des unteren Gehäuses 2. Das Gehäuse wird vollständig dadurch zusammengebaut, daß man die Löcher 48 des oberen Gehäuses 4 und die hindurchgehenden Löcher 22 des unteren Gehäuses 2 und die Gewindelöcher 13 der Basis unter Zwischenlage eines O-Rings 63 zwischen jedem der durchge henden Löcher 21A und 21B des unteren Gehäuses und der Löcher 12A und 12B des Basisgewindemäßig in Eingriff bringt, und zwar durch ein Gewinde bzw. einen Gewindebolzen 62. Die Zu führungsdrähte der Heizwiderstände 35A u nd 35B sind durch die Öffnung 45 im Wärmeleitungsglied 41 und die Öffnung 51 im oberen Gehäuse 4 ausgeführt.

Fig. 5 zeigt den Schaltungsaufbau des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Massenströmungssensors. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Heizwiderstände R₁ und R₂ und das Sensorrohr 32 vorgesehen, durch welches ein Strömungsmittel in Richtung eines Pfeils X fließt. Ein elektrischer Strom fließt unter dem Einfluß einer bestimmten Spannung einer (nicht gezeigten) Quelle zu einer Brückenschaltung ein schließlich des Heizwiderstandes R₁ bis zu einem Transsistor 112 und ferner fließt Strom zu einer Brückenschaltung ein schließlich des Heizwiderstandes R₂ bis zu einem Transistor 113. Der Strom verzweigt sich vom Transistor 112 zu den Wi derständen R₃ und R₇. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel steht ein temperaturempfindlicher Anpassungswiderstand R₅ mit dem "Gleichtemperaturkoeffizienten", in Serienverbindung mit dem Widerstand R₇ zwischen diesem und Erde. In gleicher Weise verzweigt sich der Strom vom Transistor 113 in die Wider stände R₄ und R₈ "Ein- Gleichtemperaturkoeffizient-Anpas sungswiderstand", R₆ mit der gleichen Charakterisitik wie der Gleichtemperaturkoeffizient-Anpassungswiderstand R₅ ist in Serie geschaltet mit dem Widerstand R₈, und zwar zwischen diesem und Erde. Eine Spannung abgegriffen am Verbindungspunkt zwischen Widerstand R₃ und dem Heizwider stand R₁ und eine Spannung abgegriffen am Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R₇ und dem Gleichtemperaturkoeffi zient-Anpassungswiderstand R₅ werden an einem Komparator 114 angelegt, der die Differenz dazwischen vorsieht und dem Ba sisstrom des Transistors 112 steuert, um die Brückenschaltung ins Gleichgewicht zu bringen. In gleicher Weise wird eine Spannung, abgegriffen vom Verbindungspunkt zwischen dem Wi derstand R₄ und dem Heizwiderstand R₂ und eine Spannung abgegriffen am Verbindungspunkt zwischen Widerstand R₈ und dem Gleichtemperaturkoeffizient-Anpassungswiderstand R₆ an einen Komparator 115 angelegt, um die Differenz dazwischen zu erhalten und um′ den Basisstrom des Transistors 113 zum Ins gleichgewichtbringen der Brückenschaltung zu steuern.

Die temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände R₅ und R₆ haben den gleichen Temperaturkoeffizienten und sie können den gleichen Aufbau besitzen, beispielsweise so, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Man sieht dort ein plattenartiges Substrat 202 aus beispielsweise Keramikmaterial, welches durch Ver dampfung mit Platin (Pt) überzogen ist und sodann ist der Platinüberzug durch Laserbearbeitung entfernt und durch Trimmen, um so das keramische Grundmaterial 205 freizulegen, so daß sich die sich ergebenden Widerstände gleiche Wider standswerte und Temperaturkoeffizienten besitzen. Die Zu leitungsdrähte 206 und 207 sind mit den Enden 203A und 203B bzw. 204A und 204B von Zickzackmustern 203 und 204 verbunden. Die Enden 204A, 204B entsprechen dem Anpassungswiderstand R₅ und die Enden 203A und 203B entsprechen dem Anpassungswi derstand R₆. Die gestrichelten Teile sind zuvor maskiert, um zu verhindern, daß diese veranlaßt werden durch Platin zu verdampfen. Der "Gleichtemperaturkoeffizient" temperaturemp findliche Anpassungswiderstand hat die oben beschriebene Konstruktion und ist bei 52 in Fig. 1 gezeigt.

In dem Ausführungsbeispiel mit der oben beschriebenen Kon struktion ist die Temperatur der Heizwiderstände R₁ und R₂ so bestimmt, daß sie um mehrere Zehnergrade höher liegt als die Temperatur der Anpassungswiderstände R₅ und R₆ und auch die Steuerung erfolgt in dieser Weise. Die Komponenten R₁ bis R₈ der Brückenschaltungen sind so aufgebaut, daß sie dann, wenn ein elektrischer Strom an sie angelegt wird, die folgenden Werte besitzen. R₁ = R₂, R₃= R₄, R₅ = R₆ und R₇ = R₈. In einem Beispiel ist R₅= R₆= 5KΩ, R₁ = R₂= 200 Ω (25°C) und der Temperaturkoeffizient von jedem der Widerstände R₁, R₂, R₅ und R₆ ist 3600 ppm.

Für das oben beschriebene Ausführungsbeispiel des Massen strömungssensors sei nunmehr das Folgende angenommen: Wenn die Temperatur der Anpassungswiderstände R₅ und R₆ 25°C ist und diejenige der Heizwiderstände R₁ und R₂ 60°C beträgt, ist R₁·R₇= R₃·R₅, das heißt, die Brückenschaltung ist im Gleichgewicht. Wenn dann infolge einer Änderung der Umge bungstemperatur die Temperatur der Anpassungswiderstände R₅ und R₆ auf 45°C ansteigt, wodurch das Gleichgewicht in der Brückenschaltung verloren geht, so ändert sich die Ausgangs größe der Komparatoren 114 und 115 um einen größeren Strom an die Brückenschaltung zu liefern. Wenn infolgedessen die Temperatur der Heizwiderstände R₁ und R₂ auf 80°C ansteigt, d. h. die Temperaturdifferenz zwischen den Heizwiderständen R₁ und R₂ und die Anpassungswiderstände R₅ und R₆ auf 35⁰ C zurückkehren, so stellen die Brückenschaltungen das Gleich gewicht wieder her.

Eine ähnliche Arbeitsweise wird in der Brückenschaltung ein schließlich des Heizwiderstandes R₂ ausgeführt. Da in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Energiemenge erforderlich zur Temperaturänderung eine Substanz von T₁ auf T₁+ΔT gleich der Energiemenge ist, die erforderlich ist, um die Temperatur der Substanz von T₂ auf T₂+ΔT zu ändern, wird die Temperatur-Detektionsempfindlichkeit unter Verwendung der Anpassungswiderstände nicht beeinflußt durch die Änderung der Umgebungstemperatur. Ferner wird in diesem Ausführungsbei spiel die Temperatur der Heizwiderstände so gesteuert, daß sie stets höher liegt als die Umgebungstemperatur oder die Gastemperatur, und zwar um einen vorbestimmten Wert, so daß die Massenströmung genau detektiert werden kann unabhängig von der Umgebungstemperatur allein dadurch, daß man eine Ausgangsklemme oder einen Ausgangsanschluß an einem Ende jedes der Heizwiderstände R₁ und R₂ vorsieht, wobei die Notwendigkeit für eine Korrekturschaltung vermieden wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein präziser Betrieb stets sichergestellt, und zwar selbst dann, wenn ein Un gleichgewicht bei der Wärmestrahlung vorliegt, weil der Anpassungswiderstand 52 im wesentlichen mittig des Gehäuses angeordnet ist und im Betrieb empfindlich gegenüber der Durchschnittstemperatur des Gehäuses ist.

Obwohl ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, bei dem ein Konstanttemperaturmassen-Strömungssensor verbessert und mit Anpassungswiderständen versehen wurde, so ist doch das erfindungsgemäße Prinzip auch bei dem Konstant temperaturmassen-Strömungssensor anwendbar, der mit einem Element zur Temperaturkorrektur versehen ist, wobei in diesem Falle ein solches Element in der gleichen Kammer angeordnet werden kann, in der das Sensorrohr angeordnet ist.

Der Aufbau des zylindrischen Verbindungsgliedes ist nicht auf das oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Ausfüh rungsbeispiel beschränkt. In der Tat kann der Aufbau die in Fig. 7 gezeigte Form besitzen. Hier ist ein zylindrisches Glied 150 mit einem Loch 151 versehen, welches sich vom Boden aus nach oben erstreckt und unmittelbar unterhalb der oberen Oberfläche (Oberseite) seitwärts gebogen ist. Bei dem in Fig. 7 gezeigten zylindrischen Verbindungsglied 150 ist ein Ende des Sensorrohrs 32 an einer Seitenöffnung 152 des Lochs 151 befestigt, beispielsweise durch Vakuumnickelhartlöten. Dies ist besonders zweckmäßig, weil es die Notwendigkeit des Biegens des Sensorrohrs 32 selbst eliminiert.

Es sei nunmehr ein temperaturempfindlicher Anpassungs widerstand 201, wie er der jeden der temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände R₅ und R₆ bildet, im einzelnen be schrieben. Der temperaturempfindliche Anpassungswiderstand 201 weist im wesentlichen ein plattenförmiges Keramiksubstrat 202 auf, beispielsweise von der Größe 10 mm×10 mm×0,5 mm, wobei dieses Substrat in den in Fig. 6 gestrichelten Gebieten maskiert ist und durch Platin (Pt) mit der Dicke von 1 µm verdampft wird. Der aufgedampfte Platinüberzug wird partiell in Linien entfernt, um einen nicht- überzogenen Teil 205 des Keramiksubstrats zu bilden, und zwar geschieht dies bei spielsweise durch Laserbearbeitung und durch Trimmen derart, daß das nicht-maskierte Oberflächengebiet auf dem Substrat in die zwei Gebiete 203 und 204 aufgeteilt wird, die symmetrisch zueinander bezüglich eines Punkte sind, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Sodann werden die Zuleitungsdrähte 206 und 207 mit den Enden 203A und 203B bzw. 204A, 204B der Muster der Gebiete 203 bzw. 204 verbunden, beispielsweise mit einer leitenden Paste.

Bei dem durch die obigen Verfahren hergestellten temperatur empfindlichen Anpassungswiderstand 201 haben der durch das Muster des Gebiets 203 gebildete Widerstand und der durch das Muster des Gebiets 204 gebildete Widerstand den gleichen Wi derstandswert (5 kΩ im beschriebenen Beispiel) und den gleichen Temperaturkoeffizienten (3600 PPM im oben be schriebenen Beispiel). Fig. 8 zeigt ein Beispiel der tat sächlichen Verwendung dieses temperaturempfindlichen An passungswiderstandes. Hier werden Signale S_A und S_B durch Umkehr oder Inversionsverstärkern 71 bzw. 72 verstärkt und dann abgegeben. Die in den Mustern der Gebiete 203 und 204 des auf einer Basis 75 angebrachten temperaturempfindlichen Anpassungswiderstandes 52 werden als Rückkopplungswiderstände verwendet, und zwar verbunden mit den Eingangswiderständen 73 bzw. 74. Die Basis 75 ist mit Strahlungsrippen 76 versehen. Durch diese Anordnung wird die Temperatur sehr genau durch die Widerstände korrigiert, die den oben beschriebenen Tem peraturkoeffizienten besitzen.

Selbst wenn eine Temperaturverteilung in dem Keramiksubstrat 202 hervorgerufen wird, werden in den in der obigen Weise aufgebauten Anpassungswiderständen die zwei Muster der zwei Widerstandswerte, welche die Anpassungswiderstände bilden, stets jeweils im wesentlichen gleiche Gebiete einnehmen und demgemäß werden die zwei Widerstände die gleichen Wider standswerte beibehalten.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des tempe raturempfindlichen Anpassungswiderstands 90 gemäß der Erfindung. Dieser temperaturempfindliche Anpassungswiderstand 90 besitzt als sein Substrat ein Keramikrohr 91. Dieses Keramikrohr 91 kann beispielsweise die folgende Dimensionen besitzen: 0,5 mm Innendurchmesser, 0,7 mm Außendurchmesser und 10 mm Länge. Diese Abmessungen können natürlich, wenn gewünscht, geändert werden. Dieses keramische Rohr 91 ist an seiner Außenoberfläche mit Platin (Pt) überzogen, und zwar durch Verdampfung mit einer Stärke von 1 µ. Sodann wird der Platinüberzug partiell durch Laserbearbeitung und Trimmen entfernt, um nichtüberzogene Keramikgrundteile 96 und 97 freizulegen, und zwar mit einer Breite von 0,2 mm, um dadurch zwei Streifen von Platinmustern 92 und 93 zu erhalten, die in einer symmetrischen Bifilarwicklung angeordnet sind. An bei den Enden des Keramikrohrs 91 wird der Platinüberzug in Längsrichtung durch Laserbearbeitung und Trimmen entfernt, um zu verhindern, daß die Muster 92 und 93 miteinander verbunden sind. Zuleitungsdrähte 94A, 94B bzw. 95A, 95B sind mit den Enden der Muster 92 bzw., 93 beispielsweise durch eine lei tende Paste verbunden. Infolgedessen haben die Muster 92 und 93 die gleiche Gestalt und Länge und demgemäß haben die durch diese Muster gebildeten Widerstände die gleichen Charakte ristika oder Kennlinie. In diesem Ausführungsbeispiel halten die beiden Widerstände die gleichen Niveaus, so ähnlich wie dies für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 gilt, selbst dann wenn eine Tempereraturverteilung in dem Keramiksubstrat 91 erzeugt wird.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 sind die Zuleitungs drähte 94A und 95A für den temperaturempfindlichen Anpas sungswiderstand R₅ vorgesehen, wogegen die Zuleitungsdrähte 94B und 95B für den temperaturempfindlichen Anpassungswiderstand R₆ vorgesehen sind. Da ein kleiner Strom in den temperatur empfindlichen Anpassungswiderständen R₅ und R₆ fließt, haben diese Widerstände R₅ und R₆ einen großen Widerstandswert, so daß die Messung nicht beeinflußt wird durch die durch den hereinfließenden Strom erzeugte Wärme. Während die Wider stände R₁ und R₂ um das Rohr 36 herumgewickelt sein können, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, sind sie doch vorzugsweise so erzeugt, wie dies für die temperaturempfindlichen Anpas sungswiderstände R₅ und R₆ gilt, nämlich durch Aufdampfen von Platin auf ein Keramikrohr und durch partielles Entfernen des Platinüberzugs durch Laserbearbeitung und Trimmen derart, daß sie den gleichen Temperaturkoeffizienten besitzen wie die temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände R₅ und R₆. Diese Heizwiderstände R₁ und R₂ und die temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände R₅ und R₆, die mit dem Keramikrohr als das Substrat hergestellt sind, werden, wie in Fig. 8 gezeigt, in geeigneten Positionen auf einem Rohr angeordnet, durch welches ein Strömungsmittel fließt, und ferner sind sie daran, beispielsweise durch ein Klebeagens befestigt.

In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände R₅ und R₆ beispielsweise an geeigneten Positionen innerhalb des Gehäuses des Massenströmungssensors angeordnet und im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 sind die Anpassungswi derstände R₅ und R₆ auf dem Rohr 91 angeordnet, auf dem die Heizwiderstände R₁ und R₂ ebenfalls angeordnet sind, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Das Sensorrohr 32 kann jedoch, wie in Fig. 7 gezeigt, in zwei Zweige 32A und 32B unterteilt wer den, und zwar zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, so daß die Heizwiderstände R₁ und R₂ auf dem ersten Zweig 32A und die temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände R₅ und R₆ auf den zweiten Zweig 32B angeordnet sind. Diese beiden Zweige 32A und 32B haben die gleichen Innen- und Außendurchmesser miteinander. Durch diese Konstruktion ist es möglich, die Temperatur des in dem zweiten Zweig 32B strömenden Gases genau zu messen, wobei dieses nicht beeinflußt wird durch die durch die Heizwiderstände R₁ und R₂ erzeugte Wärme. In üblichen Fällen, wo die Umgebungstemperatur im wesent lichen gleich der zu messenden Gastemperatur ist, ist die Konstruktion gemäß Fig. 5 hinreichend brauchbar. In Fällen jedoch, wo eine große Strömungsmittelmenge durch das Sen sorrohr fließen kann, wird die Konstruktion gemäß den Fig. 9 und 10 verwendet, um die Gastemperatur genauer festzustellen, da die Umgebungstemperatur und die Gastemperatur sich oftmals voneinander unterscheiden.

Fig. 12 zeigt einen Ring, um die Zuleitungsdrähte aus dem temperaturempfindlichen Anpassungswiderstand 90 gemäß Fig. 9 herauszuziehen. Dieser Ring 100 mit einem Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Widerstands 90 kann über das Ende des Widerstands 90 gepaßt werden. Der Ring 100 ist aus einem Isoliermaterial als das Substrat geformt, welches vorgesehen ist mit leitenden Teilen 101 und 102 (beispielsweise Nickel) eingebettet an Positionen entspre chend den Enden der Muster 92 bzw. 93. Der Ring 100 ist gemäß Fig. 13 über jedes der Enden des temperaturempfindlichen Anpassungswiderstandes 90 gepaßt, wobei auf dem leitenden Teil 101 desselben ein Streifen aus Platinfolie 103 vorge sehen ist mit der gleichen Breite wie der Ring (beispiels weise 0,5 mm) und ferner mit einer Dicke von 0,1 mm, wobei schließlich die Verbindung durch Widerstandsschweißen vorge sehen wird. Ein weiterer Streifen aus Platinfolie ist in gleicher Weise mit dem leitenden Teil 102 verbunden. Auf diese Weise ist der Anpassungswiderstand 90 an jedem der Enden mit zwei Zuleitungsdrähten aus Platinfolie versehen.

Der in den Fig. 12 und 13 gezeigte Ring ist verwendbar mit dem temperaturempfindlichen Widerstand 52 gemäß Fig. 6, wobei der Ring in einem quadratischen Rahmen geformt ist, und zwar vorgesehen mit leitenden Teilen, eingebettet an geeigneten Stellen und angepaßt über die Enden des Widerstandes. Durch Verwendung des oben beschriebenen Rings wird ein Problem der geringfügigen Fluktuation des Widerstandswertes abhängig von der Menge an leitender Paste eliminiert und es werden tem peraturempfindliche Widerstände von hoher Genauigkeit vor gesehen.

Ferner kann der temperaturempfindliche Anpassungswiderstand gemäß der Erfindung derart modifiziert werden, so daß er drei oder mehr leitende Muster aufweist und drei oder mehr Widerstände bildet.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Ein Massenströmungssensor gemäß der Erfindung ist in der Lage, eine Massenströmung genau zu messen, und zwar unabhän gig von Änderungen der Umgebungstemperatur. Der Massenströ mungssensor gemäß der Erfindung weist mindestens einen Heiz widerstand auf, angeordnet in einem Teil einen Sensorrohrs, durch welches ein Strömungsmittel fließt, das gemessen werden soll und ferner ist ein Gehäuse für das Sensorrohr vorgese hen. Der Heizwiderstand und ein temperaturempfindlicher Wi derstand bilden eine Brückenschaltung. Der temperaturemp findliche Widerstand ist im Gehäuse angeordnet. Der Wider stand des Sensors ändert sich entsprechend der Temperatur änderung des Gehäuses, um dadurch die Widerstandsänderung des Heizwiderstandes einzustellen. Die Erfindung sieht ferner einen verbesserten temperaturempfindlichen Anpassungswi derstand vor, der in geeigneter Weise als ein Massenströ mungssensor benutzt werden kann, wobei eine Vielzahl von temperaturempfindlichen Widerständen die gleichen Charak teristika integriert ist.

Claims

1. Massenströmungssensor mit einem ersten Heizwiderstand und einem zweiten Heizwiderstand, angeordnet auf einer stromaufwärts bzw. stromabwärts angeordneten Seite bezüg lich des Strömungsmittelflusses zur Detektierung der Mas senströmung, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenströmungssensor folgendes aufweist,
eine erste Brückenschaltung mit dem ersten Heizwider stand;
eine zweite Brückenschaltung mit dem zweiten Heizwider stand;
eine Steuerschaltung zur Lieferung eines elektrischen Stromes an jeder der ersten und zweiten Brückenschaltun gen, um diese in einen Gleichgewichtszustand zu bringen; temperaturempfindliche Anpassungswiderstände mit gleichem Temperaturkoeffizienten, und zwar angeordnet in ersten bzw. zweiten Brückenschaltungen, und zwar auf Brückenru ten oder Strecken unterschiedlich gegenüber Brückenruten oder Strecken, durch die jeweils der elektrische Strom zu den Heizwiderständen fließt.

2. Massenströmungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Substrate der temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände gleiche Temperaturkoeffizienten be sitzen und daß sie in den ersten und zweiten Brücken schaltungen anzuordnen sind, wobei sie insbesondere aus dem gleichen Material hergestellt sind.

3. Massenströmungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstände so angeordnet sind, daß sie sich um die Wand des Sensorrohrs herum winden, wobei durch das Sensorrohr das zu messende Strö mungsmittel fließt und wobei die temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände auf einem rohrförmigen Substrat ausgeformt sind mit einem Innendurchmesser, der gestat tet, daß sie über das Sensorrohr passen und wobei die Anordnung an geeigneten Positionen am Sensorrohr erfolgt.

4. Massenströmungssensor nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Sensorrohr ein erstes Zweigrohr und ein zweites Zweigrohr aufweist, die von da aus zwischen dem Einlaß und Auslaß abzweigen, und wobei die Heizwiderstän de bzw. temperaturempfindlichen Anpassungswiderstände auf dem ersten Zweig bzw. zweiten Zweig angeordnet sind.

5. Massenströmungssensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die temperaturempfindlichen Anpassungs widerstände gebildet werden durch Überziehen einer Ober fläche eines rohrförmigen Keramiksubstrats mit einer Pla tinschicht.

6. Massenströmungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstände den glei chen Temperaturkoeffizienten besitzen wie temperaturem pfindlichen Anpassungswiderstände.

7. Massenströmungssensor nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturempfindliche Anpassungswiderstand eine Vielzahl von temperaturemp findlichen Widerständen aufweist, die symmetrisch aus gebildet oder geformt sind auf einem nicht-leitenden Substrat derart, daß sie den gleichen Widerstandswert selbst dann besitzen, wenn auf dem nicht-leitenden Sub strat eine Temperaturverteilung erzeugt wird.

8. Massenströmungssensor nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der temperaturempfindliche Widerstand eine Vielzahl von symmetrischen Mustern aufweist, und zwar geformt durch partielle Entfernung eines Überzugs aus einem Widerstandsmaterial, gebildet auf einem nicht leitenden Substrat.

9. Massenströmungssensor mit mindestens einem Heizwider stand, angeordnet in einem Teil eines Sensorrohrs, durch den ein Strömungsmittel fließt und zur Feststellung der Massenströmung dieses Strömungsmittels, dadurch ge kennzeichnet, daß der Massenströmungssensor folgendes aufweist:
eine Brückenschaltung einschließlich des Heizwiderstands und eines temperaturempfindlichen Anpassungswiderstands zur Feststellung der Temperatur; und
ein Gehäuse zur Aufnahme des Sensorrohres darinnen, wobei das Gehäuse mit dem temperaturempfindlichen Anpassungswi derstand versehen ist.

10. Massenströmungssensor nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einer Kammer versehen ist zur Aufnahme des Sensorsrohrs und ferner mit einer Kammer zur Aufnahme des temperaturempfindlichen Widerstands.

11. Massenströmungssensor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse versehen ist mit einer Kammer zur Aufnahme des Sensorrohrs und eines Wärmelei ters befestigt an der Kammer, und zwar in Kontakt stehend mit dem Sensorrohr auf der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seite des Heizwiderstandes, und wobei der Durchlaß für die Wärmeleitung gebildet wird.

12. Massenströmungssensor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein unteres Ge häuse aufweist, welches den unteren Teil der Kammer bildet, und zwar zur Aufnahme des Sensorrohrs und ein oberes Gehäuse, welche den oberen Teil der Kammer bildet und wobei ferner das Sensorrohr an jedem seiner beiden Enden mit einem zylindrischen Verbindungsglied ausge stattet ist, welches ein Loch besitzt zum Hereinführen und zum Herausführen eines Strömungsmittels dahindurch, wobei schließlich jedes der oberen und unteren Gehäuse mit einem Positionierungsteil versehen ist, und zwar zur Positionierung des zylindrischen Verbindungsgliedes.