JP2000266773A - 熱線流速計及びその変換テーブル生成方法 - Google Patents
熱線流速計及びその変換テーブル生成方法Info
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- JP2000266773A JP2000266773A JP11072935A JP7293599A JP2000266773A JP 2000266773 A JP2000266773 A JP 2000266773A JP 11072935 A JP11072935 A JP 11072935A JP 7293599 A JP7293599 A JP 7293599A JP 2000266773 A JP2000266773 A JP 2000266773A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 定温度型熱線流速計において、増幅器の特性
や応答速度に無関係に高速でデジタル出力を得ること。 【解決手段】 センサとなる白金線１と抵抗Ｒ１〜Ｒ３
によりブリッジ回路２を構成する。ブリッジ回路２の接
続点Ｐ１，Ｐ２をコンパレータ２１の入力端に接続し、
電圧レベルの大小によってアップダウンカウンタ２２を
アップカウント又はダウンカウントさせる。カウンタ２
２の計数値をＤ／Ａ変換器２４を介してブリッジ回路２
に帰還する。こうすればＤ／Ａ変換値がそのまま風速値
を表すこととなる。
や応答速度に無関係に高速でデジタル出力を得ること。 【解決手段】 センサとなる白金線１と抵抗Ｒ１〜Ｒ３
によりブリッジ回路２を構成する。ブリッジ回路２の接
続点Ｐ１，Ｐ２をコンパレータ２１の入力端に接続し、
電圧レベルの大小によってアップダウンカウンタ２２を
アップカウント又はダウンカウントさせる。カウンタ２
２の計数値をＤ／Ａ変換器２４を介してブリッジ回路２
に帰還する。こうすればＤ／Ａ変換値がそのまま風速値
を表すこととなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱線流速計に関し、
特に信号処理をデジタル化できるようにした熱線流速計
及びその変換テーブル生成方法に関するものである。
特に信号処理をデジタル化できるようにした熱線流速計
及びその変換テーブル生成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より風速計として、ブリッジ回路を
用いた熱線風速計が広く用いられている。熱線風速計は
図４に示すように、センサとして例えば白金線１を用
い、白金線１と抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ３によってブリッ
ジ回路２を構成する。ブリッジ回路２の抵抗Ｒ１と白金
線１の接続点Ｐ１、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点Ｐ２
を夫々帰還増幅器３の一対の入力端に接続する。そして
接続点Ｐ１，Ｐ２の電圧の差分値を増幅して帰還増幅器
３からブリッジ回路２にフィードバックし、白金線１を
発熱させて白金線１が所定温度となる抵抗値でブリッジ
を平衡状態とする。
用いた熱線風速計が広く用いられている。熱線風速計は
図４に示すように、センサとして例えば白金線１を用
い、白金線１と抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ３によってブリッ
ジ回路２を構成する。ブリッジ回路２の抵抗Ｒ１と白金
線１の接続点Ｐ１、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点Ｐ２
を夫々帰還増幅器３の一対の入力端に接続する。そして
接続点Ｐ１，Ｐ２の電圧の差分値を増幅して帰還増幅器
３からブリッジ回路２にフィードバックし、白金線１を
発熱させて白金線１が所定温度となる抵抗値でブリッジ
を平衡状態とする。
【０００３】このセンサ部において、ブリッジ回路２の
帰還増幅器３側の入力電圧をＶ、白金線１から空気中に
放散する熱量をＱ、通過する風速をＵとすると、次式が
成り立つ。 Ｑ＝（ａ＋ｂ√Ｕ）（ＴP −Ｔ）・・・（１） ＝Ｖ2 ／ＲH 但しＲH は白金線１の抵抗値、ａ，ｂは定数、ＴP は白
金線１の温度、Ｔは風温である。尚、白金線１の抵抗値
ＲH は次式で示される。 ＲH ＝ＲH0（１＋αＴP ） ・・・（２） ＲH0は０℃での抵抗値、係数αは約0.004 である。さて
ブリッジ回路２が平衡状態に達したときには、対角線の
抵抗値の積が等しいため、次式が成り立つ。 Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・ＲH ・・・（３） そして白金線１の温度ＴP が一定であるため、風温Ｔが
一定とすると式（１）よりＵについて次の式が成り立
つ。 Ｖ2 ＝ｃ＋ｄ√Ｕ ・・・（４） 図５は風速値Ｕと風速値の変化に対応したブリッジ回路
の電圧Ｖの関係を示すグラフである。
帰還増幅器３側の入力電圧をＶ、白金線１から空気中に
放散する熱量をＱ、通過する風速をＵとすると、次式が
成り立つ。 Ｑ＝（ａ＋ｂ√Ｕ）（ＴP −Ｔ）・・・（１） ＝Ｖ2 ／ＲH 但しＲH は白金線１の抵抗値、ａ，ｂは定数、ＴP は白
金線１の温度、Ｔは風温である。尚、白金線１の抵抗値
ＲH は次式で示される。 ＲH ＝ＲH0（１＋αＴP ） ・・・（２） ＲH0は０℃での抵抗値、係数αは約0.004 である。さて
ブリッジ回路２が平衡状態に達したときには、対角線の
抵抗値の積が等しいため、次式が成り立つ。 Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・ＲH ・・・（３） そして白金線１の温度ＴP が一定であるため、風温Ｔが
一定とすると式（１）よりＵについて次の式が成り立
つ。 Ｖ2 ＝ｃ＋ｄ√Ｕ ・・・（４） 図５は風速値Ｕと風速値の変化に対応したブリッジ回路
の電圧Ｖの関係を示すグラフである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかるにこのような従
来の定温度型の熱線風速計において、図１に示すセンサ
部４からの出力を風速に対して直線的な出力となるよう
に変換するためには、直線化回路が必要となっていた。
即ち式（４）を以下のように変換すると直線化された流
速値を得ることができる。 Ｕ＝（（Ｖ2 −ｃ）／ｄ）2 ・・・（５） 直線化回路はこの演算を実行するものであり、図６に示
すようにセンサ部４の帰還増幅器３の出力が入力され
る。直線化回路１０は入力された電圧を二乗する二乗回
路１１、二乗回路１１と外部から設定される所定値とを
加算する加算回路１２、及び加算回路１２からの出力を
二乗する二乗回路１３を含んで構成されている。
来の定温度型の熱線風速計において、図１に示すセンサ
部４からの出力を風速に対して直線的な出力となるよう
に変換するためには、直線化回路が必要となっていた。
即ち式（４）を以下のように変換すると直線化された流
速値を得ることができる。 Ｕ＝（（Ｖ2 −ｃ）／ｄ）2 ・・・（５） 直線化回路はこの演算を実行するものであり、図６に示
すようにセンサ部４の帰還増幅器３の出力が入力され
る。直線化回路１０は入力された電圧を二乗する二乗回
路１１、二乗回路１１と外部から設定される所定値とを
加算する加算回路１２、及び加算回路１２からの出力を
二乗する二乗回路１３を含んで構成されている。
【０００５】このような直線化回路１０を設けた場合に
はその調整が複雑で、正確な調整が難しいという欠点が
あった。又風速値のデジタルデータを必要とする場合に
は更に図６に示すようにＡ／Ｄ変換器１４が必要となる
が、Ａ／Ｄ変換に一定の時間を要するため、リアルタイ
ムにデジタルデータを得ることができないという欠点が
あった。更に経年変化等で回路定数等が変化した場合に
は、直線性を維持するために再調整をする必要があり、
精度を高く保つことが難しいという欠点があった。
はその調整が複雑で、正確な調整が難しいという欠点が
あった。又風速値のデジタルデータを必要とする場合に
は更に図６に示すようにＡ／Ｄ変換器１４が必要となる
が、Ａ／Ｄ変換に一定の時間を要するため、リアルタイ
ムにデジタルデータを得ることができないという欠点が
あった。更に経年変化等で回路定数等が変化した場合に
は、直線性を維持するために再調整をする必要があり、
精度を高く保つことが難しいという欠点があった。
【０００６】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであって、帰還信号をデジタル化するこ
とによってこれらの問題点を解消することを目的とす
る。
てなされたものであって、帰還信号をデジタル化するこ
とによってこれらの問題点を解消することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、一辺にセンサとなる感温素子を含んで構成されるブ
リッジ回路と、前記ブリッジ回路の検出電圧を比較して
二値出力を出すコンパレータと、入力されたデジタル信
号をＤ／Ａ変換し、変換されたアナログ信号を前記ブリ
ッジ回路に帰還するＤ／Ａ変換器と、前記コンパレータ
の出力に基づいて前記ブリッジ回路が平衡するようにア
ップカウント又はダウンカウントして前記Ｄ／Ａ変換器
に入力するアップダウンカウンタと、を具備することを
特徴とするものである。
は、一辺にセンサとなる感温素子を含んで構成されるブ
リッジ回路と、前記ブリッジ回路の検出電圧を比較して
二値出力を出すコンパレータと、入力されたデジタル信
号をＤ／Ａ変換し、変換されたアナログ信号を前記ブリ
ッジ回路に帰還するＤ／Ａ変換器と、前記コンパレータ
の出力に基づいて前記ブリッジ回路が平衡するようにア
ップカウント又はダウンカウントして前記Ｄ／Ａ変換器
に入力するアップダウンカウンタと、を具備することを
特徴とするものである。
【０００８】本願の請求項２の発明は、一辺にセンサと
なる感温素子を含んで構成されるブリッジ回路と、前記
ブリッジ回路の検出電圧を比較して二値出力を出すコン
パレータと、入力されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し、
変換されたアナログ信号を前記ブリッジ回路に帰還する
Ｄ／Ａ変換器と、前記コンパレータの出力に基づいて前
記ブリッジ回路が平衡するようにアップカウント又はダ
ウンカウントして前記Ｄ／Ａ変換器に入力するアップダ
ウンカウンタと、前記アップダウンカウンタより得られ
るデジタル出力を、あらかじめ校正した変換式に基づい
て流速データに変換する変換手段と、を具備することを
特徴とするものである。
なる感温素子を含んで構成されるブリッジ回路と、前記
ブリッジ回路の検出電圧を比較して二値出力を出すコン
パレータと、入力されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し、
変換されたアナログ信号を前記ブリッジ回路に帰還する
Ｄ／Ａ変換器と、前記コンパレータの出力に基づいて前
記ブリッジ回路が平衡するようにアップカウント又はダ
ウンカウントして前記Ｄ／Ａ変換器に入力するアップダ
ウンカウンタと、前記アップダウンカウンタより得られ
るデジタル出力を、あらかじめ校正した変換式に基づい
て流速データに変換する変換手段と、を具備することを
特徴とするものである。
【０００９】本願の請求項３の発明は、一辺にセンサと
なる感温素子を含んで構成されるブリッジ回路と、前記
ブリッジ回路の検出電圧を比較して二値出力を出すコン
パレータと、入力されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し、
変換されたアナログ信号を前記ブリッジ回路に帰還する
Ｄ／Ａ変換器と、前記コンパレータの出力に基づいて前
記ブリッジ回路が平衡するようにアップカウント又はダ
ウンカウントして前記Ｄ／Ａ変換器に入力するアップダ
ウンカウンタと、前記アップダウンカウンタより入力さ
れるデジタル信号に対応した流速データをテーブルとし
て保持し、入力されたデータを流速に変換する記憶手段
と、を有することを特徴とするものである。
なる感温素子を含んで構成されるブリッジ回路と、前記
ブリッジ回路の検出電圧を比較して二値出力を出すコン
パレータと、入力されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し、
変換されたアナログ信号を前記ブリッジ回路に帰還する
Ｄ／Ａ変換器と、前記コンパレータの出力に基づいて前
記ブリッジ回路が平衡するようにアップカウント又はダ
ウンカウントして前記Ｄ／Ａ変換器に入力するアップダ
ウンカウンタと、前記アップダウンカウンタより入力さ
れるデジタル信号に対応した流速データをテーブルとし
て保持し、入力されたデータを流速に変換する記憶手段
と、を有することを特徴とするものである。
【００１０】本願の請求項４の発明は、請求項３記載の
熱線流速計の記憶手段に保持される変換テーブル生成方
法であって、相異なる複数の流速値を入力し、前記各入
力値に対応する流速となる環境下に前記センサとなる感
温素子を配置し、前記入力した所定の流速値となる環境
下において前記アップダウンカウンタより得られる計数
データに基づいて変換式を算出し、前記アップダウンカ
ウンタの全ての計数値と、その計数値に対応する流速デ
ータを前記変換式に基づいて算出して変換テーブルを生
成し、前記算出された変換テーブルを前記記憶手段に書
込むようにしたことを特徴とするものである。
熱線流速計の記憶手段に保持される変換テーブル生成方
法であって、相異なる複数の流速値を入力し、前記各入
力値に対応する流速となる環境下に前記センサとなる感
温素子を配置し、前記入力した所定の流速値となる環境
下において前記アップダウンカウンタより得られる計数
データに基づいて変換式を算出し、前記アップダウンカ
ウンタの全ての計数値と、その計数値に対応する流速デ
ータを前記変換式に基づいて算出して変換テーブルを生
成し、前記算出された変換テーブルを前記記憶手段に書
込むようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】このような特徴を有する本発明によれば、
ブリッジ回路の一辺にセンサとなる感温素子を設けてい
る。そしてブリッジ回路が平衡状態でなければ、コンパ
レータの出力によってＨ又はＬレベルのいずれか一方の
出力が連続する。従ってアップダウンカウンタはアップ
又はダウンカウントを続け、それによってカウンタの計
数値が連続して上昇又は下降する。この計数値をＤ／Ａ
変換し、ブリッジ回路に帰還する。そしてブリッジ回路
が平衡状態に達すれば短い周期でアップカウント及びダ
ウンカウントが繰り返され、その出力はほぼ一定状態と
なる。この状態でアップダウンカウンタより出力される
デジタル信号は流速値に対応したものとなっている。又
請求項２，３の発明によれば、変換手段又は記憶手段を
用いて得られた計数データをデジタル信号のまま流速値
に変換することができる。
ブリッジ回路の一辺にセンサとなる感温素子を設けてい
る。そしてブリッジ回路が平衡状態でなければ、コンパ
レータの出力によってＨ又はＬレベルのいずれか一方の
出力が連続する。従ってアップダウンカウンタはアップ
又はダウンカウントを続け、それによってカウンタの計
数値が連続して上昇又は下降する。この計数値をＤ／Ａ
変換し、ブリッジ回路に帰還する。そしてブリッジ回路
が平衡状態に達すれば短い周期でアップカウント及びダ
ウンカウントが繰り返され、その出力はほぼ一定状態と
なる。この状態でアップダウンカウンタより出力される
デジタル信号は流速値に対応したものとなっている。又
請求項２，３の発明によれば、変換手段又は記憶手段を
用いて得られた計数データをデジタル信号のまま流速値
に変換することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
による熱線風速計のセンサ部の回路図である。本実施の
形態による風速センサのセンサ部２０は従来例と同様
に、抵抗Ｒ１〜Ｒ３及びセンサ用の白金線１によってブ
リッジ回路２が構成される。ブリッジ回路２の抵抗Ｒ１
と白金線１との接続点Ｐ１、及び抵抗Ｒ２，Ｒ３との接
続点Ｐ２とは図示のようにコンパレータ２１に接続され
る。コンパレータ２１は接続点Ｐ１の入力レベルがＰ２
よりも低いときＨレベル、Ｐ２のレベルがＰ１よりも低
いときＬレベルの信号を出力するものである。コンパレ
ータ２１の出力はアップダウンカウンタ２２に与えられ
る。アップダウンカウンタ２２には、クロック発生器２
３より一定周期のクロック信号が入力されている。アッ
プダウンカウンタ２２はコンパレータ２１からＨレベル
の入力があればクロック発生器２３のクロックパルスを
アップカウントし、Ｌレベルの入力があればダウンカウ
ントするものである。アップダウンカウンタ２２は例え
ば１２ビットのバイナリカウンタで構成されており、そ
の１２ビットの並列信号は外部に出力され、Ｄ／Ａ変換
器２４にも出力される。Ｄ／Ａ変換器２４はこのデジタ
ル入力をアナログ信号に変換するものであって、変換し
た出力をブリッジ回路２に帰還している。Ｄ／Ａ変換出
力を一旦電力増幅してブリッジ回路２に帰還するように
してもよい。基本的な熱線風速計はこのセンサ部２０の
みで構成することができる。この場合アップダウンカウ
ンタ２２のデジタル出力がそのまま風速に対応する出力
となる。
による熱線風速計のセンサ部の回路図である。本実施の
形態による風速センサのセンサ部２０は従来例と同様
に、抵抗Ｒ１〜Ｒ３及びセンサ用の白金線１によってブ
リッジ回路２が構成される。ブリッジ回路２の抵抗Ｒ１
と白金線１との接続点Ｐ１、及び抵抗Ｒ２，Ｒ３との接
続点Ｐ２とは図示のようにコンパレータ２１に接続され
る。コンパレータ２１は接続点Ｐ１の入力レベルがＰ２
よりも低いときＨレベル、Ｐ２のレベルがＰ１よりも低
いときＬレベルの信号を出力するものである。コンパレ
ータ２１の出力はアップダウンカウンタ２２に与えられ
る。アップダウンカウンタ２２には、クロック発生器２
３より一定周期のクロック信号が入力されている。アッ
プダウンカウンタ２２はコンパレータ２１からＨレベル
の入力があればクロック発生器２３のクロックパルスを
アップカウントし、Ｌレベルの入力があればダウンカウ
ントするものである。アップダウンカウンタ２２は例え
ば１２ビットのバイナリカウンタで構成されており、そ
の１２ビットの並列信号は外部に出力され、Ｄ／Ａ変換
器２４にも出力される。Ｄ／Ａ変換器２４はこのデジタ
ル入力をアナログ信号に変換するものであって、変換し
た出力をブリッジ回路２に帰還している。Ｄ／Ａ変換出
力を一旦電力増幅してブリッジ回路２に帰還するように
してもよい。基本的な熱線風速計はこのセンサ部２０の
みで構成することができる。この場合アップダウンカウ
ンタ２２のデジタル出力がそのまま風速に対応する出力
となる。
【００１３】次にこの実施の形態によるセンサ部２０の
動作について説明する。まずセンサとなる白金線１を風
速の測定位置に配置して、センサ部２０に通電する。こ
うすれば白金線１の温度が所定値よりも低く抵抗値ＲH
が低ければ、白金線側の接続点Ｐ１の電位が接続点Ｐ２
よりも低くなる。従ってコンパレータ２１からの出力は
Ｈレベルとなってアップダウンカウンタ２２はクロック
発生器２３の出力をアップカウントする。これによりＤ
／Ａ変換器２４のアナログ出力レベルが上昇し、白金線
１に流れる電流値も上昇する。そのため白金線１の温度
が上昇して設定値に近づくこととなる。白金線１の周囲
の風速が大きくなり白金線の温度が設定値より低くなっ
た場合にも、同様の動作によってカウンタの計数値が上
昇する。又白金線１の位置での風速が低下し、その温度
が上昇すると、センサ部２０の接続点Ｐ１の電圧も上昇
する。従ってコンパレータ２１の出力はＬレベルとなっ
てアップダウンカウンタ２２はクロック信号をダウンカ
ウントする。これによってＤ／Ａ変換器２４の出力レベ
ルは低下し、ブリッジ回路２を平衡状態に保つ。このよ
うな動作によって、平衡状態が保たれていればアップダ
ウンカウンタ２２のデジタル出力がそのまま風速に対応
した値となっている。
動作について説明する。まずセンサとなる白金線１を風
速の測定位置に配置して、センサ部２０に通電する。こ
うすれば白金線１の温度が所定値よりも低く抵抗値ＲH
が低ければ、白金線側の接続点Ｐ１の電位が接続点Ｐ２
よりも低くなる。従ってコンパレータ２１からの出力は
Ｈレベルとなってアップダウンカウンタ２２はクロック
発生器２３の出力をアップカウントする。これによりＤ
／Ａ変換器２４のアナログ出力レベルが上昇し、白金線
１に流れる電流値も上昇する。そのため白金線１の温度
が上昇して設定値に近づくこととなる。白金線１の周囲
の風速が大きくなり白金線の温度が設定値より低くなっ
た場合にも、同様の動作によってカウンタの計数値が上
昇する。又白金線１の位置での風速が低下し、その温度
が上昇すると、センサ部２０の接続点Ｐ１の電圧も上昇
する。従ってコンパレータ２１の出力はＬレベルとなっ
てアップダウンカウンタ２２はクロック信号をダウンカ
ウントする。これによってＤ／Ａ変換器２４の出力レベ
ルは低下し、ブリッジ回路２を平衡状態に保つ。このよ
うな動作によって、平衡状態が保たれていればアップダ
ウンカウンタ２２のデジタル出力がそのまま風速に対応
した値となっている。
【００１４】次にこの定温度型の風速センサを用いて直
線化された出力を取り出すようにした第２の実施の形態
による熱線風速計について説明する。図２は本実施の形
態による熱線風速計の全体構成を示すブロック図であ
る。本図において、熱線風速計のセンサ部２０は前述し
た第１の実施の形態と同じであり、その出力はＥＥＰＲ
ＯＭ３１に入力され、更にコネクタ３２を介して外部の
コンピュータ３３に入力される。コンピュータ３３は後
述するように計数データを直線化して風速値とするため
に校正を行い、変換テーブルを算出するものである。又
ＥＥＰＲＯＭ３１は電気的に書換え、消去可能で入力デ
ータに対応した風速値テーブルを保持する記憶手段であ
り、しかもセンサ部２０から得られる入力データを風速
値に変換して出力する変換手段ともなっている。風速値
はそのままデジタル信号として出力し、又は表示器によ
って表示してもよく、図２に示すようにＤ／Ａ変換器３
４を用いてアナログ信号として出力するようにしてもよ
い。又Ｄ／Ａ変換器３４の出力をメータ等によって直接
表示するようにしてもよい。
線化された出力を取り出すようにした第２の実施の形態
による熱線風速計について説明する。図２は本実施の形
態による熱線風速計の全体構成を示すブロック図であ
る。本図において、熱線風速計のセンサ部２０は前述し
た第１の実施の形態と同じであり、その出力はＥＥＰＲ
ＯＭ３１に入力され、更にコネクタ３２を介して外部の
コンピュータ３３に入力される。コンピュータ３３は後
述するように計数データを直線化して風速値とするため
に校正を行い、変換テーブルを算出するものである。又
ＥＥＰＲＯＭ３１は電気的に書換え、消去可能で入力デ
ータに対応した風速値テーブルを保持する記憶手段であ
り、しかもセンサ部２０から得られる入力データを風速
値に変換して出力する変換手段ともなっている。風速値
はそのままデジタル信号として出力し、又は表示器によ
って表示してもよく、図２に示すようにＤ／Ａ変換器３
４を用いてアナログ信号として出力するようにしてもよ
い。又Ｄ／Ａ変換器３４の出力をメータ等によって直接
表示するようにしてもよい。
【００１５】次にこの実施の形態によるデータ変換テー
ブルの生成について説明する。図３は変換テーブル作成
時の処理を示すフローチャートである。動作を開始する
とまずステップＳ１においてポインタｉを０とし、ステ
ップＳ２においてｉをインクリメントする。そしてステ
ップＳ３において風速値Ｕi をコンピュータ３３にデー
タとして入力する。次いでステップＳ４において風速を
Ｕi に設定する。これはセンサ部２０の白金線１を入力
した風速Ｕi 、例えば風速０ｍ／ｓ，２０ｍ／ｓ，３０
ｍ／ｓ・・・の環境に配置する。こうして定常状態に達
すると、ステップＳ５に進んでそのとき得られるアップ
ダウンカウンタ２２からの計数データＶ i を保持する。
そしてステップＳ６においてポインタｉがｋに達したか
どうかをチェックし、ｋ以下であればステップＳ２に戻
って同様の処理を繰り返す。この定数ｋは未知数の数で
ある５以上とする。こうしてステップＳ１〜Ｓ６におい
て、順次異なる風速値Ｕi （ｉ＝１〜ｋ）と、そのとき
の計数データＶi を判別する。
ブルの生成について説明する。図３は変換テーブル作成
時の処理を示すフローチャートである。動作を開始する
とまずステップＳ１においてポインタｉを０とし、ステ
ップＳ２においてｉをインクリメントする。そしてステ
ップＳ３において風速値Ｕi をコンピュータ３３にデー
タとして入力する。次いでステップＳ４において風速を
Ｕi に設定する。これはセンサ部２０の白金線１を入力
した風速Ｕi 、例えば風速０ｍ／ｓ，２０ｍ／ｓ，３０
ｍ／ｓ・・・の環境に配置する。こうして定常状態に達
すると、ステップＳ５に進んでそのとき得られるアップ
ダウンカウンタ２２からの計数データＶ i を保持する。
そしてステップＳ６においてポインタｉがｋに達したか
どうかをチェックし、ｋ以下であればステップＳ２に戻
って同様の処理を繰り返す。この定数ｋは未知数の数で
ある５以上とする。こうしてステップＳ１〜Ｓ６におい
て、順次異なる風速値Ｕi （ｉ＝１〜ｋ）と、そのとき
の計数データＶi を判別する。
【００１６】こうしてＵi ，Ｖi のデータの取込みを終
えるとステップＳ７に進み、式（５）を一般化した次の
４次式を変換式として、最小二乗法により係数Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅを算出する。 こうして４次式（６）における係数Ａ〜Ｅを算出する。
各係数が求まれば、変換式（６）を用いてアップダウン
カウンタ２２の計数値を風速値に変換することができ
る。
えるとステップＳ７に進み、式（５）を一般化した次の
４次式を変換式として、最小二乗法により係数Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅを算出する。 こうして４次式（６）における係数Ａ〜Ｅを算出する。
各係数が求まれば、変換式（６）を用いてアップダウン
カウンタ２２の計数値を風速値に変換することができ
る。
【００１７】そしてステップＳ８においてポインタｊを
０とし、ステップＳ９に進んで以下の式によりそのとき
の風速Ｕ（ｊ）を算出する。 Ｕ（ｊ）＝Ａｊ4 ＋Ｂｊ3 ＋Ｃｊ2 ＋Ｄｊ＋Ｅ
０とし、ステップＳ９に進んで以下の式によりそのとき
の風速Ｕ（ｊ）を算出する。 Ｕ（ｊ）＝Ａｊ4 ＋Ｂｊ3 ＋Ｃｊ2 ＋Ｄｊ＋Ｅ
【００１８】そしてステップＳ１０において入力ｊとこ
れに対応する風速値Ｕ（ｊ）を記憶手段であるＥＥＰＲ
ＯＭ３１に書込む。そしてステップＳ１１においてｊが
最大値、例えば１２ビットの場合には２12−１（＝４０
９５）に達したどうかを判別し、終了していなければポ
インタｊをインクリメントし（ステップＳ１２）、ステ
ップＳ９に戻る。こうして測定可能範囲内（この例では
ｊ＝０〜４０９５）の計数データを生成し、この計数デ
ータに対応した風速値Ｕ（ｊ）のテーブルをＥＥＰＲＯ
Ｍ３１に書込んでいく。こうしてｊが最大値に達すると
ＥＥＰＲＯＭ３１の変換テーブルが完成するので、処理
を終える。
れに対応する風速値Ｕ（ｊ）を記憶手段であるＥＥＰＲ
ＯＭ３１に書込む。そしてステップＳ１１においてｊが
最大値、例えば１２ビットの場合には２12−１（＝４０
９５）に達したどうかを判別し、終了していなければポ
インタｊをインクリメントし（ステップＳ１２）、ステ
ップＳ９に戻る。こうして測定可能範囲内（この例では
ｊ＝０〜４０９５）の計数データを生成し、この計数デ
ータに対応した風速値Ｕ（ｊ）のテーブルをＥＥＰＲＯ
Ｍ３１に書込んでいく。こうしてｊが最大値に達すると
ＥＥＰＲＯＭ３１の変換テーブルが完成するので、処理
を終える。
【００１９】次いでコネクタ３２からコンピュータ３３
を切り離して熱線風速計単体とする。こうすれば以後ア
ップダウンカウンタ２２の計数値がＥＥＰＲＯＭ３１に
よって風速データに変換されるため、風速値を直接デジ
タル信号として出力することができ、ブリッジ回路２が
平衡状態に達した状態では正しい風速値を得ることがで
きる。この場合にはアップダウンカウンタによって直接
デジタル出力が得られるため、変換時間が必要なＡ／Ｄ
変換器を用いる必要がなく、ほぼリアルタイムでデジタ
ル風速データを得ることができる。
を切り離して熱線風速計単体とする。こうすれば以後ア
ップダウンカウンタ２２の計数値がＥＥＰＲＯＭ３１に
よって風速データに変換されるため、風速値を直接デジ
タル信号として出力することができ、ブリッジ回路２が
平衡状態に達した状態では正しい風速値を得ることがで
きる。この場合にはアップダウンカウンタによって直接
デジタル出力が得られるため、変換時間が必要なＡ／Ｄ
変換器を用いる必要がなく、ほぼリアルタイムでデジタ
ル風速データを得ることができる。
【００２０】尚本実施の形態ではｊをインクリメントす
る毎にＥＥＰＲＯＭ３１にデータを書込んで変換テーブ
ルを形成しているが、一旦コンピュータ内にデータテー
ブルを形成し、一括して書込むようにしてよいことはい
うまでもない。
る毎にＥＥＰＲＯＭ３１にデータを書込んで変換テーブ
ルを形成しているが、一旦コンピュータ内にデータテー
ブルを形成し、一括して書込むようにしてよいことはい
うまでもない。
【００２１】又前述した実施の形態ではＥＥＰＲＯＭメ
モリを記憶手段として変換テーブルを記憶するようにし
ているが、他の形式のメモリでもよい。又風速計内部に
変換手段となるマイクロコンピュータを設け、ソフトウ
ェアにより前述した式（６）の変換式を保持しておき、
アップダウンカウンタの計数値に基づいて変換処理を実
行することによって風速データを出力することもでき
る。又変換手段をハードウェアで実現することもでき
る。
モリを記憶手段として変換テーブルを記憶するようにし
ているが、他の形式のメモリでもよい。又風速計内部に
変換手段となるマイクロコンピュータを設け、ソフトウ
ェアにより前述した式（６）の変換式を保持しておき、
アップダウンカウンタの計数値に基づいて変換処理を実
行することによって風速データを出力することもでき
る。又変換手段をハードウェアで実現することもでき
る。
【００２２】又本実施の形態では風速を測定する熱線風
速計について説明しているが、他の流体の流速を測定す
る熱線流速計に本発明を適用することができることはい
うまでもない。
速計について説明しているが、他の流体の流速を測定す
る熱線流速計に本発明を適用することができることはい
うまでもない。
【００２３】又本実施の形態では、センサとして白金線
を用いているが、タングステン等の他の金属細線センサ
やサーミスタなど種々の感温素子をセンサとして用いる
こともできる。更にブリッジ回路の他の一辺にサーミス
タ等の感温素子を設け、流速の温度とセンサとの温度差
が常に一定となるようにした定温度差の流速計とするこ
ともできる。この場合には測定対象となる周囲の温度に
大幅な変動があっても温度補償をする必要がなく、正確
な流速値を測定することができる。
を用いているが、タングステン等の他の金属細線センサ
やサーミスタなど種々の感温素子をセンサとして用いる
こともできる。更にブリッジ回路の他の一辺にサーミス
タ等の感温素子を設け、流速の温度とセンサとの温度差
が常に一定となるようにした定温度差の流速計とするこ
ともできる。この場合には測定対象となる周囲の温度に
大幅な変動があっても温度補償をする必要がなく、正確
な流速値を測定することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、ブリッジ回路の出力をコンパレータに入力し、その
レベルによりアップダウンカウンタをアップカウント又
はダウンカウントしてＤ／Ａ変換器を介して帰還するよ
うにしている。このため帰還増幅器を用いた従来の定温
度型熱線流速計に比べ、Ａ／Ｄ変換のタイミングのずれ
がなく、ほぼリアルタイムで直接デジタルデータを得る
ことができる。又アナログ回路を用いないため、増幅器
の温度特性等を考慮する必要がなく、ノイズ等の影響を
受けにくい熱線風速計とすることができる。
ば、ブリッジ回路の出力をコンパレータに入力し、その
レベルによりアップダウンカウンタをアップカウント又
はダウンカウントしてＤ／Ａ変換器を介して帰還するよ
うにしている。このため帰還増幅器を用いた従来の定温
度型熱線流速計に比べ、Ａ／Ｄ変換のタイミングのずれ
がなく、ほぼリアルタイムで直接デジタルデータを得る
ことができる。又アナログ回路を用いないため、増幅器
の温度特性等を考慮する必要がなく、ノイズ等の影響を
受けにくい熱線風速計とすることができる。
【００２５】更に請求項２の発明によれば、この熱線流
速計を用いてＤ／Ａ変換出力を用いて変換処理を行い、
流速値を出力できるようにしている。このためアナログ
回路で構成される直線化回路が不要となり、経年変化等
を考慮する必要がなくなる。又請求項３，４の発明で
は、変換テーブルのみを記憶手段に書込むようにしてい
るため、変換テーブルの書込みが終了すれば熱線流速計
を単にセンサ部と記憶手段のみで構成できることとな
る。そして流速値をデータとして入力することで変換テ
ーブルの作成が極めて容易となり、従来のハードウェア
では実現が難しかった正確な変換式を算出し、記憶手段
に書込むことができる。しかも変換テーブルの作成後は
係数算出のためのコンピュータ等を取付けておく必要が
なく、本体の部品を少なくすることができ、小型軽量化
することができるという効果が得られる。
速計を用いてＤ／Ａ変換出力を用いて変換処理を行い、
流速値を出力できるようにしている。このためアナログ
回路で構成される直線化回路が不要となり、経年変化等
を考慮する必要がなくなる。又請求項３，４の発明で
は、変換テーブルのみを記憶手段に書込むようにしてい
るため、変換テーブルの書込みが終了すれば熱線流速計
を単にセンサ部と記憶手段のみで構成できることとな
る。そして流速値をデータとして入力することで変換テ
ーブルの作成が極めて容易となり、従来のハードウェア
では実現が難しかった正確な変換式を算出し、記憶手段
に書込むことができる。しかも変換テーブルの作成後は
係数算出のためのコンピュータ等を取付けておく必要が
なく、本体の部品を少なくすることができ、小型軽量化
することができるという効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による熱線風速計の
主要部を示す回路図である。
主要部を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態による熱線風速計を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】この実施の形態による変換テーブルの生成処理
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図４】従来の熱線風速計の主要部を示す回路図であ
る。
る。
【図５】風速と電圧データを示すグラフである。
【図６】従来の直線化された熱線風速計を示すブロック
図である。
図である。
１ 白金線 ２ ブリッジ回路 ２０ センサ部 ２１ コンパレータ ２２ アップダウンカウンタ ２３ クロック発生器 ２４，３４ Ｄ／Ａ変換器 ３１ ＥＥＰＲＯＭ ３２ コネクタ ３３ コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F035 EA04 EA06 EA09 5J022 AB01 BA09 CB02 CF02 CF10
Claims (4)
- 【請求項１】 一辺にセンサとなる感温素子を含んで構
成されるブリッジ回路と、 前記ブリッジ回路の検出電圧を比較して二値出力を出す
コンパレータと、 入力されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し、変換されたア
ナログ信号を前記ブリッジ回路に帰還するＤ／Ａ変換器
と、 前記コンパレータの出力に基づいて前記ブリッジ回路が
平衡するようにアップカウント又はダウンカウントして
前記Ｄ／Ａ変換器に入力するアップダウンカウンタと、
を具備することを特徴とする熱線流速計。 - 【請求項２】 一辺にセンサとなる感温素子を含んで構
成されるブリッジ回路と、 前記ブリッジ回路の検出電圧を比較して二値出力を出す
コンパレータと、 入力されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し、変換されたア
ナログ信号を前記ブリッジ回路に帰還するＤ／Ａ変換器
と、 前記コンパレータの出力に基づいて前記ブリッジ回路が
平衡するようにアップカウント又はダウンカウントして
前記Ｄ／Ａ変換器に入力するアップダウンカウンタと、 前記アップダウンカウンタより得られるデジタル出力
を、あらかじめ校正した変換式に基づいて流速データに
変換する変換手段と、を具備することを特徴とする熱線
流速計。 - 【請求項３】 一辺にセンサとなる感温素子を含んで構
成されるブリッジ回路と、 前記ブリッジ回路の検出電圧を比較して二値出力を出す
コンパレータと、 入力されたデジタル信号をＤ／Ａ変換し、変換されたア
ナログ信号を前記ブリッジ回路に帰還するＤ／Ａ変換器
と、 前記コンパレータの出力に基づいて前記ブリッジ回路が
平衡するようにアップカウント又はダウンカウントして
前記Ｄ／Ａ変換器に入力するアップダウンカウンタと、 前記アップダウンカウンタより入力されるデジタル信号
に対応した流速データをテーブルとして保持し、入力さ
れたデータを流速に変換する記憶手段と、を有すること
を特徴とする熱線流速計。 - 【請求項４】 請求項３記載の熱線流速計の記憶手段に
保持される変換テーブル生成方法であって、 相異なる複数の流速値を入力し、 前記各入力値に対応する流速となる環境下に前記センサ
となる感温素子を配置し、 前記入力した所定の流速値となる環境下において前記ア
ップダウンカウンタより得られる計数データに基づいて
変換式を算出し、 前記アップダウンカウンタの全ての計数値と、その計数
値に対応する流速データを前記変換式に基づいて算出し
て変換テーブルを生成し、 前記算出された変換テーブルを前記記憶手段に書込むよ
うにしたことを特徴とする熱線流速計の変換テーブル生
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11072935A JP2000266773A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 熱線流速計及びその変換テーブル生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11072935A JP2000266773A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 熱線流速計及びその変換テーブル生成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266773A true JP2000266773A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13503734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11072935A Pending JP2000266773A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | 熱線流速計及びその変換テーブル生成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000266773A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003016845A1 (fr) * | 2001-08-10 | 2003-02-27 | Kazuhito Sakano | Procede de mesure d'une quantite physique, procede de mesure de la temperature a l'aide d'un thermometre a infrarouges, dispositif de mesure d'une quantite physique et thermometre a infrarouges |
| US6982217B2 (en) | 2002-03-27 | 2006-01-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Nano-structure and method of manufacturing nano-structure |
| JP2007163411A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | 熱式流量センサ |
| JP2008500553A (ja) * | 2004-05-21 | 2008-01-10 | アップチャーチ・サイエンティフィック・インコーポレイテッド | 流れセンサ校正方法および装置 |
| JP2010085110A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Kensetsu Kankyo Kenkyusho:Kk | 騒音計、および騒音計測用プログラム |
-
1999
- 1999-03-18 JP JP11072935A patent/JP2000266773A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003016845A1 (fr) * | 2001-08-10 | 2003-02-27 | Kazuhito Sakano | Procede de mesure d'une quantite physique, procede de mesure de la temperature a l'aide d'un thermometre a infrarouges, dispositif de mesure d'une quantite physique et thermometre a infrarouges |
| US6982217B2 (en) | 2002-03-27 | 2006-01-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Nano-structure and method of manufacturing nano-structure |
| JP2008500553A (ja) * | 2004-05-21 | 2008-01-10 | アップチャーチ・サイエンティフィック・インコーポレイテッド | 流れセンサ校正方法および装置 |
| JP2007163411A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | 熱式流量センサ |
| JP2010085110A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Kensetsu Kankyo Kenkyusho:Kk | 騒音計、および騒音計測用プログラム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090421 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090818 |