JP2000310551A - Method and apparatus for analyzing pulsation - Google Patents

Method and apparatus for analyzing pulsation

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JP2000310551A
JP2000310551A JP11120556A JP12055699A JP2000310551A JP 2000310551 A JP2000310551 A JP 2000310551A JP 11120556 A JP11120556 A JP 11120556A JP 12055699 A JP12055699 A JP 12055699A JP 2000310551 A JP2000310551 A JP 2000310551A
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JP
Japan
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pulsation
fluid
flow rate
digital data
flow
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JP11120556A
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Japanese (ja)
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Michiaki Yamaura
路明 山浦
Kiyoshi Oda
清志 小田
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Yazaki Corp
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Yazaki Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To analyze a pulsation of a fluid by accurately measuring the pulsa tion, and accurately representing a pulsation waveform as its output by an analog or digital value. SOLUTION: A micro-flow sensor 3 has a heater element 34 for heating a fluid flowing through a channel 17, and temperature measuring elements 32, 33 disposed at upstream and downstream sides of the fluid through the element 34 to detect a temperature of the fluid to output an electric signal responsive to the temperature of the fluid. A data converting means 19A samples a different value of the signals output from the elements 32, 33 at each predetermined time, and digitally converts the signals. A pulsation presence or absence deciding means 19B decides the presence or absence of the pulsation of the fluid, based on the digital data converted by the means 19A. A pulsation analyzing means 19C reproduces the waveform by the pulsation contained in the digital data and analyzes the pulsation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、流路を流れる流体
中に発生する脈動を計測し、その出力をアナログ値及び
高速A/D変換したデジタル値により脈動波形を正確に
再現して脈動を解析する脈動解析方法及びその装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention measures a pulsation generated in a fluid flowing through a flow path, and reproduces a pulsation by accurately reproducing a pulsation waveform by using an analog value of the output and a digital value obtained by high-speed A / D conversion. The present invention relates to a pulsation analysis method and an apparatus for analyzing the pulsation.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスの流量を測定するガス漏洩検出装置
やガスメータ等の装置の分野においては、負荷変動やガ
スヒートポンプ(GHP)等によりガス配管中のガスに
脈動が発生することがある。このような場合には、この
脈動により消費とは無関係な流量変動がガス配管中のガ
スに生じ、この流量変動がガスの流量測定に反映されて
測定値に誤差が生じる。
2. Description of the Related Art In the field of devices such as gas leak detectors and gas meters for measuring the flow rate of gas, pulsation may occur in the gas in gas piping due to load fluctuations and gas heat pumps (GHP). In such a case, the pulsation causes a flow rate variation unrelated to consumption in the gas in the gas pipe, and the flow rate variation is reflected in the gas flow rate measurement, causing an error in the measured value.

【0003】この脈動による流動測定値の誤差は、旧来
から広く普及していた膜式の流量計測装置では、もとも
と構造的に測定精度が低かったため、あまり問題となら
なかった。
[0003] The error of the flow measurement value due to the pulsation has not been a serious problem in the membrane type flow measurement device which has been widely widely used since the measurement accuracy was originally low.

【0004】また、熱線式センサを使用して流量を測定
するマスフローメータは、図12に示すように示すよう
に、サブ流路102と、このサブ流路102に巻回され
たヒータ103とを備え、流体Qが層流素子バイパス1
01への流体QBとサブ流路102への流体QSとに分流
されるように構成されている。このマスフローメータ
は、加熱されたヒータ103がサブ流路102を流れる
流体QSにより冷やされてヒータ抵抗が変化し、このヒ
ータ抵抗の変化量に基づき流体の流量を計測するもので
ある。
A mass flow meter that measures a flow rate using a hot-wire sensor includes a sub flow path 102 and a heater 103 wound around the sub flow path 102, as shown in FIG. Fluid Q is laminar flow element bypass 1
It is configured to be diverted to the fluid Q S to the fluid Q B and the sub passage 102 to 01. The mass flow meter is one in which the heater 103 is heated heater resistance is changed is cooled by the fluid Q S flowing through the sub-channel 102, for measuring the flow rate of a fluid based on the amount of change in the heater resistor.

【0005】また、マスフローメータを使用して流量を
設定された流量値に制御するマスフローコントローラ
は、図13に示すように、層流素子バイパス101、熱
線式センサである流量センサ105、この流量センサ1
05に接続されるブリッジ回路106、このブリッジ回
路106に接続される増幅回路107、この増幅回路1
07に接続される補正回路108、この補正回路108
に接続される比較制御回路109、この比較制御回路1
09に接続されるバルブ駆動回路110、流量制御バル
ブ112、流量制御バルブ112内に設けられたピエゾ
アクチュエータ111、流量制御バルブ112の基台と
して設けられたメタルダイアフラム113を備えて構成
されている。
As shown in FIG. 13, a mass flow controller for controlling a flow rate to a set flow rate value using a mass flow meter includes a laminar flow element bypass 101, a flow rate sensor 105 which is a hot wire sensor, and a flow rate sensor 105. 1
05, an amplifying circuit 107 connected to the bridge circuit 106, an amplifying circuit 1
07, the correction circuit 108,
The comparison control circuit 109 connected to the
The flow control valve 112 includes a valve drive circuit 110, a flow control valve 112, a piezo actuator 111 provided in the flow control valve 112, and a metal diaphragm 113 provided as a base for the flow control valve 112.

【0006】このように構成されたマスフローコントロ
ーラによれば、流入口から入った流体は、流量センサ1
05と層流素子バイパス101に分流され、流量センサ
105で質量流量に比例した温度変化をとらえてブリッ
ジ回路106で電気信号に変換する。この電気信号は、
増幅回路107、及び補正回路108を介して流量出力
信号として出力されるとともに、比較制御回路109に
も送られる。
[0006] According to the mass flow controller configured as described above, the fluid entering from the inflow port receives the fluid from the flow sensor 1.
05 and the laminar flow element bypass 101, and the flow sensor 105 detects a temperature change proportional to the mass flow rate and converts the temperature change into an electric signal by the bridge circuit 106. This electrical signal
The signal is output as a flow rate output signal via the amplification circuit 107 and the correction circuit 108, and is also sent to the comparison control circuit 109.

【0007】比較制御回路109では、外部からの流量
設定信号と流量センサ105からの流量信号との差信号
をバルブ駆動回路110に出力し、流量制御バルブ11
2は、バルブ駆動回路110からの差信号が零になる方
向に作動するため、常に設定された流量に制御すること
ができる。
The comparison control circuit 109 outputs a difference signal between the flow rate setting signal from the outside and the flow rate signal from the flow rate sensor 105 to the valve driving circuit 110, and outputs the signal to the flow control valve 11.
2 operates in a direction in which the difference signal from the valve drive circuit 110 becomes zero, so that the flow rate can always be controlled to the set flow rate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マスフローメータにあっては、熱線式センサを利用して
いるため、センサ応答性が悪く、センサ応答性は、最短
のものでも約1秒であった。このため、1Hz程度の脈
動しか計測することができなかった。従って、例えば、
5Hz〜50Hz程度(200ms〜20ms)の脈動
が発生しても、この脈動を正確に計測して解析すること
ができなかった。
However, in the conventional mass flow meter, since a hot wire sensor is used, the response of the sensor is poor, and the response of the sensor is as short as about 1 second even at the shortest. Was. For this reason, only a pulsation of about 1 Hz could be measured. So, for example,
Even if a pulsation of about 5 Hz to 50 Hz (200 ms to 20 ms) occurs, this pulsation could not be accurately measured and analyzed.

【0009】本発明の目的は、流体の脈動を精度良く計
測し、その出力をアナログ値及びデジタル値により脈動
波形を正確に再現して脈動を解析することができる脈動
解析方法及びその装置とを提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a pulsation analysis method and apparatus capable of accurately measuring pulsation of a fluid, accurately reproducing a pulsation waveform based on an analog value and a digital value, and analyzing the pulsation. To provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は以下の構成とした。請求項1の発明の脈動
解析方法は、流路上に設置されたマイクロフローセンサ
のヒータエレメントにより前記流路を流れる流体を加熱
し、前記ヒータエレメントを挟んで前記流体の上流側と
下流側とに各々配置された測温エレメントにより前記流
体の温度を検出して前記流体の温度に応じた電気信号を
出力する出力ステップと、前記各測温エレメントから各
々出力される前記電気信号の差値を一定時間毎にサンプ
リングしてデジタル変換するデータ変換ステップと、変
換されたデジタルデータに基づき前記流体における脈動
の有無を判別する脈動有無判別ステップと、前記流体に
脈動があると判別されたとき、前記デジタルデータに含
まれる前記脈動による脈動波形を再現して前記脈動を解
析する脈動解析ステップと、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention has the following constitution. In the pulsation analysis method according to the first aspect of the present invention, the fluid flowing through the flow path is heated by a heater element of a micro flow sensor installed on the flow path, and the fluid is moved upstream and downstream of the fluid with the heater element interposed therebetween. An output step of detecting the temperature of the fluid with each of the arranged temperature measuring elements and outputting an electric signal corresponding to the temperature of the fluid, and keeping a difference value between the electric signals output from the respective temperature measuring elements constant A data conversion step of sampling and digitally converting every time, a pulsation presence / absence determination step of determining the presence / absence of pulsation in the fluid based on the converted digital data, and when it is determined that the fluid has pulsation, the digital A pulsation analysis step of analyzing the pulsation by reproducing a pulsation waveform due to the pulsation included in the data. .

【0011】請求項2の発明の脈動解析装置は、図1の
基本構成図に示すように、流路17上に設置され、該流
路17を流れる流体を加熱するヒータエレメント34及
びこのヒータエレメント34を挟んで前記流体の上流側
と下流側とに各々配置され且つ流体の温度を検出して流
体の温度に応じた電気信号を出力する測温エレメント3
2,33を有するマイクロフローセンサ3と、前記各測
温エレメント32,33から各々出力される前記電気信
号の差値を一定時間毎にサンプリングしてデジタル変換
するデータ変換手段19Aと、このデータ変換手段19
Aで変換されたデジタルデータに基づき前記流体におけ
る脈動の有無を判別する脈動有無判別手段19Bと、こ
の脈動有無判別手段19Bにより前記流体に脈動がある
と判別されたとき、前記デジタルデータに含まれる前記
脈動による脈動波形を再現して前記脈動を解析する脈動
解析手段19Cとを備えることを特徴とする。
A pulsation analyzer according to a second aspect of the present invention, as shown in the basic configuration diagram of FIG. 1, is provided on a flow path 17 for heating a fluid flowing through the flow path 17 and a heater element 34 for heating the fluid. A temperature measuring element 3 which is arranged on the upstream side and the downstream side of the fluid with respect to the fluid 34 and detects the temperature of the fluid and outputs an electric signal corresponding to the temperature of the fluid.
A micro-flow sensor 3 having a micro-flow sensor 2 and a data conversion means 19A for sampling a difference value of the electric signal outputted from each of the temperature measuring elements 32 and 33 at regular time intervals and converting the difference into digital data; Means 19
A pulsation presence / absence determination unit 19B for determining the presence / absence of pulsation in the fluid based on the digital data converted in A. When the pulsation presence / absence determination unit 19B determines that the fluid has pulsation, the pulsation is included in the digital data. And a pulsation analyzing means for reproducing the pulsation waveform due to the pulsation and analyzing the pulsation.

【0012】請求項1の発明の脈動解析方法、請求項2
の発明の脈動解析装置によれば、流路17上に設置され
たマイクロフローセンサ3のヒータエレメント34によ
り流路17を流れる流体を加熱し、ヒータエレメント3
4を挟んで流体の上流側と下流側とに各々配置された測
温エレメント32,33により流体の温度を検出して流
体の温度に応じた電気信号を出力し、各測温エレメント
32,33から各々出力される電気信号の差値を一定時
間毎にサンプリングしてデジタル変換し、変換されたデ
ジタルデータに基づき流体における脈動の有無を判別
し、流体に脈動があると判別されたとき、デジタルデー
タに含まれる脈動による脈動波形を再現して脈動を解析
するため、流体の脈動を精度良く計測し、その出力をデ
ジタル値により脈動波形を正確に再現して脈動を解析す
ることができる。
A pulsation analysis method according to the first aspect of the present invention, and a second aspect.
According to the pulsation analyzer of the invention, the fluid flowing through the flow path 17 is heated by the heater element 34 of the micro flow sensor 3 installed on the flow path 17, and the heater element 3
4, the temperature of the fluid is detected by the temperature measuring elements 32 and 33 disposed on the upstream and downstream sides of the fluid, and an electric signal corresponding to the temperature of the fluid is output. The difference value of the electric signal output from each is sampled at fixed time intervals and converted to digital, and the presence or absence of pulsation in the fluid is determined based on the converted digital data. Since the pulsation is analyzed by reproducing the pulsation waveform due to the pulsation included in the data, the pulsation of the fluid can be accurately measured, and the pulsation can be analyzed by accurately reproducing the pulsation waveform of the output with a digital value.

【0013】請求項3の発明の前記脈動有無判別手段1
9Bは、前記デジタルデータの変化に周期性があるか否
かによって前記流体における脈動の有無を判別すること
を特徴とする。
The pulsation presence / absence determining means 1 according to the third aspect of the present invention.
9B is characterized in that the presence or absence of pulsation in the fluid is determined based on whether or not the change in the digital data is periodic.

【0014】請求項3の発明によれば、脈動有無判別手
段19Bは、デジタルデータの変化に周期性があるか否
かによって流体における脈動の有無を判別するため、デ
ジタルデータの変化に周期性があれば、脈動が有りと容
易に判別できる。
According to the third aspect of the present invention, the pulsation presence / absence determining means 19B determines the presence / absence of pulsation in the fluid based on whether or not the digital data change has periodicity. If so, it can be easily determined that there is pulsation.

【0015】請求項4の発明の前記データ変換手段19
Aは、前記流路を流れる流体に起こり得る前記脈動の最
小周期よりも短い周期を持つクロック信号により前記電
気信号の差値をデジタル変換することを特徴とする。
[0015] The data conversion means 19 of the invention of claim 4
A is characterized in that a difference value of the electric signal is digitally converted by a clock signal having a cycle shorter than a minimum cycle of the pulsation that can occur in the fluid flowing through the flow path.

【0016】請求項4の発明によれば、データ変換手段
19Aは、流路を流れる流体に起こり得る脈動の最小周
期よりも短い周期を持つクロック信号により電気信号の
差値をデジタル変換するため、脈動の最小周期程度の脈
動波形を正確に計測することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the data conversion means 19A digitally converts the difference value of the electric signal by a clock signal having a cycle shorter than the minimum cycle of the pulsation which can occur in the fluid flowing through the flow path. A pulsation waveform of a minimum pulsation cycle can be accurately measured.

【0017】請求項5の発明の前記脈動解析手段19C
は、前記脈動波形により脈動の振幅及び周期を解析する
ことを特徴とする。
The pulsation analysis means 19C according to the fifth aspect of the present invention.
Is characterized in that the amplitude and the period of the pulsation are analyzed by the pulsation waveform.

【0018】請求項5の発明によれば、脈動解析手段1
9Cは、脈動波形により脈動の振幅及び周期を解析する
ため、脈動がどの程度かを容易に把握することができ、
これによって脈動分だけ補正すれば、正確な流量値を得
ることができる。
According to the invention of claim 5, the pulsation analysis means 1
9C analyzes the amplitude and cycle of the pulsation by the pulsation waveform, so that the degree of the pulsation can be easily grasped,
By correcting the pulsation in this way, an accurate flow rate value can be obtained.

【0019】請求項6の発明は、前記デジタルデータを
それぞれ流量値に補正したデジタルデータとすることに
より、正確に流量脈動を計測することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the flow rate pulsation can be accurately measured by converting the digital data into digital data corrected to respective flow rate values.

【0020】請求項7の発明は、前記デジタルデータに
基づき前記流体の流量を計測する流量計測手段と、所望
の流量値を設定する設定値入力手段と、前記流量計測手
段で計測された流量値と前記設定値入力手段で設定され
た流量値とを比較する比較制御手段と、この比較制御手
段の比較結果に基づき前記設定された流量値に制御する
流量制御手段とを備えることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a flow rate measuring means for measuring a flow rate of the fluid based on the digital data, a set value input means for setting a desired flow rate value, and a flow rate value measured by the flow rate measuring means. And a flow rate value set by the set value input means, and a flow rate control means for controlling the flow rate to the set flow rate value based on a comparison result of the comparison control means. .

【0021】請求項6の発明によれば、流量計測手段が
デジタルデータに基づき流体の流量を計測し、設定値入
力手段が所望の流量値を設定すると、比較制御手段は、
流量計測手段で計測された流量値と設定値入力手段で設
定された流量値とを比較し、流量制御手段は、比較制御
手段の比較結果に基づき設定された流量値に制御するた
め、流路に流れる流体の流量値を常に設定された流量値
に制御することができるようになる。
According to the invention of claim 6, when the flow rate measuring means measures the flow rate of the fluid based on the digital data and the set value input means sets a desired flow rate value, the comparison control means
The flow rate value measured by the flow rate measuring means is compared with the flow rate value set by the set value input means, and the flow rate control means controls the flow rate value to be set based on the comparison result of the comparison control means. It is possible to always control the flow value of the fluid flowing to the set flow value.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の脈動解析方法及び
その装置の実施形態を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a pulsation analysis method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】<第1実施形態>図2は本発明の第1実施
形態に係る脈動解析装置の概略構成を示すブロック図で
ある。この脈動解析装置は、マスフローメータに設けら
れており、流体における脈動がどの程度かを解析するも
のであり、特に脈動試験に用いられる。この脈動解析装
置は、マイクロフローセンサ3,電源5,アンプ9,オ
シロスコープ15を備えている。
<First Embodiment> FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a pulsation analyzer according to a first embodiment of the present invention. This pulsation analyzer is provided in a mass flow meter and analyzes the degree of pulsation in a fluid, and is used particularly for a pulsation test. This pulsation analyzer includes a micro flow sensor 3, a power supply 5, an amplifier 9, and an oscilloscope 15.

【0024】マイクロフローセンサ3は、図3の断面図
に示すように、ガス流路17の内壁に配設されており、
図4の側面図に示すように、半導体基台31,31間に
形成された薄肉のダイヤフラム部31aを有している。
また、図5の平面図に示すように、ダイヤフラム部31
a上には、測温用のサーモパイル32,33(測温エレ
メントに相当)と加熱用のヒータエレメント34とが形
成されている。
The micro flow sensor 3 is provided on the inner wall of the gas flow path 17 as shown in the sectional view of FIG.
As shown in the side view of FIG. 4, a thin diaphragm portion 31a formed between the semiconductor bases 31, 31 is provided.
Also, as shown in the plan view of FIG.
A thermopile 32, 33 (corresponding to a temperature measuring element) for temperature measurement and a heater element 34 for heating are formed on a.

【0025】また、マイクロフローセンサ3は、図3に
示すように、ガス流路17内を流れるガスの流れ方向X
の上流側からサーモパイル32,ヒータエレメント3
4,サーモパイル33の順に、流れ方向Xに沿って等間
隔で配列されている。
Further, as shown in FIG. 3, the micro flow sensor 3 has a flow direction X of the gas flowing through the gas flow path 17.
From the upstream side of the thermopile 32, heater element 3
4, the thermopiles 33 are arranged at regular intervals along the flow direction X.

【0026】サーモパイル32,33は、感温部とセン
サ基板温度との温度差に応じた起電力を生ずる測温エレ
メントであり、図6の駆動回路図に示すように、上流側
サーモパイル32と下流側サーモパイル33との起電力
と差をアンプ9によって増幅して、マイクロフローセン
サ3の出力端子39から、ガス流路17内を流れるガス
の流速に対応する信号として出力するように構成されて
いる。
The thermopiles 32 and 33 are temperature measuring elements that generate an electromotive force according to the temperature difference between the temperature sensing part and the temperature of the sensor substrate. As shown in the drive circuit diagram of FIG. An electromotive force and a difference from the side thermopile 33 are amplified by the amplifier 9 and output from the output terminal 39 of the micro flow sensor 3 as a signal corresponding to the flow velocity of the gas flowing in the gas flow path 17. .

【0027】電源5は、バッテリ51及び定電圧回路5
3を有しており、バッテリ51からの電力の電圧をデジ
タル回路用IC電圧回路53により所定の定電圧として
出力するように構成されている。定電圧回路53は、バ
ッテリ51からの電力の電圧を所定の定電圧とするもの
であり、この定電圧をヒータエレメント34に供給して
いる。
The power supply 5 includes a battery 51 and a constant voltage circuit 5.
The digital circuit IC voltage circuit 53 outputs the power voltage from the battery 51 as a predetermined constant voltage. The constant voltage circuit 53 sets the voltage of the electric power from the battery 51 to a predetermined constant voltage, and supplies the constant voltage to the heater element 34.

【0028】アンプ9は、マイクロフローセンサ3の出
力端子39から出力される測温出力信号を増幅するもの
で、その増幅信号は、図2に示すように、オシロスコー
プ15に出力される。
The amplifier 9 amplifies the temperature measurement output signal output from the output terminal 39 of the micro flow sensor 3, and the amplified signal is output to the oscilloscope 15, as shown in FIG.

【0029】オシロスコープ15は、マイクロフローセ
ンサ3からの測温出力信号を増幅したアンプ9が出力す
る増幅信号を、ガス流路17を流れるガスに起こり得る
脈動の最小周期よりも十分短い周期により高速サンプリ
ングし、そのサンプリング結果に基づき、増幅信号のア
ナログ波形を表示する。なお、オシロスコープ15に代
えて、ペンレコーダを用いても良い。
The oscilloscope 15 converts the amplified signal output from the amplifier 9 that has amplified the temperature measurement output signal from the micro flow sensor 3 into a signal having a period sufficiently shorter than the minimum period of the pulsation that may occur in the gas flowing through the gas flow path 17. Sampling is performed, and an analog waveform of the amplified signal is displayed based on the sampling result. Note that a pen recorder may be used instead of the oscilloscope 15.

【0030】次に、第1実施形態の脈動解析装置の動作
を説明する。まず、マイクロフローセンサ3において
は、バッテリ15からの電力の電圧を定電圧回路53に
より所定の定電圧とした電源5からの電力が、ヒータエ
レメント34に供給される。そして、ガス流路17内を
流れるガスに脈動が発生していない状態では、ガス流路
17内を流れるガスの流量が一定である限り、マイクロ
フローセンサ3の出力端子39から出力される測温出力
信号の波形は、図7のグラフで示すように、所定周期毎
にゼロ流量電位とガス流量に応じた電位とを繰り返す矩
形波状を呈する。そして、アンプ9により測温出力信号
を増幅して得られオシロスコープ15に表示される増幅
信号の波形も、図7に示す測温出力信号の波形と同様の
波形となる。
Next, the operation of the pulsation analyzer of the first embodiment will be described. First, in the micro flow sensor 3, the power from the power source 5, in which the voltage of the power from the battery 15 is set to a predetermined constant voltage by the constant voltage circuit 53, is supplied to the heater element 34. When no pulsation occurs in the gas flowing in the gas flow path 17, the temperature measurement output from the output terminal 39 of the micro flow sensor 3 is performed as long as the flow rate of the gas flowing in the gas flow path 17 is constant. As shown in the graph of FIG. 7, the waveform of the output signal has a rectangular waveform in which a zero flow potential and a potential corresponding to the gas flow rate are repeated at predetermined intervals. Then, the waveform of the amplified signal obtained by amplifying the temperature measurement output signal by the amplifier 9 and displayed on the oscilloscope 15 has the same waveform as the waveform of the temperature measurement output signal shown in FIG.

【0031】これに対し、ガス流路17内を流れるガス
に脈動が発生している状態では、ガス流路17内を流れ
るガスの流量が一定であるとすると、マイクロフローセ
ンサ3の出力端子39から出力される測温出力信号の波
形が、図8に示す波形のうちガス流量に応じた電位の部
分に、ガスの脈動によりガス流路17内に生じるガスの
流速変動の周波数に応じた交流信号成分が重畳された、
図8にグラフで示すような波形となる。
On the other hand, in a state where the gas flowing in the gas flow path 17 is pulsating, assuming that the flow rate of the gas flowing in the gas flow path 17 is constant, the output terminal 39 of the micro flow sensor 3 will be described. The waveform of the temperature measurement output signal output from the oscilloscope has an electric potential corresponding to the gas flow rate in the waveform shown in FIG. Signal components superimposed,
The waveform is as shown in the graph of FIG.

【0032】また、ガス流路17内を流れるガスに脈動
が発生している状態では、アンプ9により測温出力信号
を増幅して得られオシロスコープ15に表示される増幅
信号の波形も、当然、図8に示す測温出力信号の波形と
同様の波形となる。
When the gas flowing through the gas flow path 17 is pulsating, the waveform of the amplified signal obtained by amplifying the temperature measurement output signal by the amplifier 9 and displayed on the oscilloscope 15 is of course also changed. The waveform is the same as the waveform of the temperature measurement output signal shown in FIG.

【0033】このように第1実施形態の脈動解析装置に
よれば、マイクロフローセンサ3を用い且つDC駆動と
したので、センサ応答性が良好となり、10Hz〜21
Hzの脈動流速変化を忠実に捕らえることができるた
め、10Hz〜21Hzの脈動を容易に計測することが
できる。
As described above, according to the pulsation analyzer of the first embodiment, since the micro flow sensor 3 is used and the DC drive is used, the sensor responsiveness is improved, and 10 Hz to 21 Hz is obtained.
Since the pulsation flow rate change of 10 Hz can be accurately captured, the pulsation of 10 Hz to 21 Hz can be easily measured.

【0034】例えば、パルス駆動では、ヒータが充分に
暖められ、かつ、冷やされるまでの時間としては、短く
ても20ms(ミリ秒)程度の時間を要するが、第1実
施形態のように、DC駆動を採用したことで、流量変動
に対する応答時間は、僅かに2ms程度であるため、脈
動測定における高応答性を十分に確保できる。
For example, in pulse driving, the time required for the heater to be sufficiently heated and cooled is at least about 20 ms (millisecond). By adopting the drive, the response time to the flow rate fluctuation is only about 2 ms, so that a high responsiveness in the pulsation measurement can be sufficiently secured.

【0035】また、マイクロフローセンサ3の出力端子
39から出力される測温出力信号をアンプ9により増幅
して得られる増幅信号の波形を、オシロスコープ15に
表示させるようにした。このため、オシロスコープ15
に表示される波形のうち交流信号成分の波形パターン、
即ち、交流信号成分の振幅及び周期に基づき、ガス流路
17内を流れるガスに発生した脈動の振幅及び周期を計
測することができる。また、脈動を再現して脈動の振
幅、周期、脈動の最大値、最小値等を解析することがで
きる。
The waveform of the amplified signal obtained by amplifying the temperature measurement output signal output from the output terminal 39 of the micro flow sensor 3 by the amplifier 9 is displayed on the oscilloscope 15. Therefore, the oscilloscope 15
The waveform pattern of the AC signal component of the waveform displayed in
That is, the amplitude and the period of the pulsation generated in the gas flowing in the gas flow path 17 can be measured based on the amplitude and the period of the AC signal component. In addition, the pulsation can be reproduced to analyze the amplitude, cycle, maximum value, minimum value, and the like of the pulsation.

【0036】また、この計測結果に基づきガス流路17
内を流れるガスの流量を補正して、ガス流路17内を流
れるガスの脈動による流速変動に起因する積算流量の誤
差をなくすこともできる。
Also, based on the measurement result, the gas flow path 17
It is also possible to correct the flow rate of the gas flowing in the gas passage 17 so as to eliminate the error of the integrated flow rate caused by the flow velocity fluctuation due to the pulsation of the gas flowing in the gas flow path 17.

【0037】<第2実施形態>次に、本発明の第2実施
形態の脈動解析装置を以下に説明する。図9は本発明の
第2実施形態に係る脈動解析装置の概略構成を示すブロ
ック図である。第2実施形態の脈動解析装置は、オシロ
スコープ15に代えて、アンプ9の出力端子に接続され
るA/D変換器11と、このA/D変換器11の出力に
信号線12を介して接続されるマイクロコンピュータ1
9、信号線12を介してマイクロコンピュータ19とデ
ータ通信可能なパーソナルコンピュータ20と、ディス
プレイ21、プリンタ23、マイクロコンピュータ19
に接続されたマスフローコントローラ25を備えたこと
を特徴とするものである。
<Second Embodiment> Next, a pulsation analyzer according to a second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a pulsation analysis device according to the second embodiment of the present invention. The pulsation analyzer according to the second embodiment includes an A / D converter 11 connected to the output terminal of the amplifier 9 instead of the oscilloscope 15 and an output of the A / D converter 11 connected via a signal line 12. Microcomputer 1
9. Personal computer 20 capable of data communication with microcomputer 19 via signal line 12, display 21, printer 23, microcomputer 19
And a mass flow controller 25 connected to the

【0038】A/D変換器11は、ガス流路17内を流
れるガスの流速に対応するマイクロフローセンサ3から
の測温出力信号をアンプ9で増幅したアナログの増幅信
号を、所定のサンプリング周期毎にデジタル信号に変換
するもので、脈動の最大周波数よりも高い周波数を持つ
クロック信号により増幅信号をサンプリングする。A/
D変換器11は、マイクロフローセンサ3の出力端子3
9から出力される測温出力信号中に現れるガスの流速変
動の周波数に応じた交流信号成分の周期及び振幅を正し
く十分にトレースできるだけの高速サンプリング機能を
有している。信号線12は、例えば、RS−232Cケ
ーブル等である。
The A / D converter 11 converts an analog amplified signal obtained by amplifying the temperature measurement output signal from the micro flow sensor 3 corresponding to the flow velocity of the gas flowing through the gas flow path 17 by the amplifier 9 into a predetermined sampling period. Each time the amplified signal is converted into a digital signal, the amplified signal is sampled by a clock signal having a frequency higher than the maximum frequency of the pulsation. A /
The D converter 11 is connected to the output terminal 3 of the micro flow sensor 3.
9 has a high-speed sampling function capable of correctly and fully tracing the cycle and amplitude of the AC signal component corresponding to the frequency of the gas flow velocity fluctuation appearing in the temperature measurement output signal output from the thermometer 9. The signal line 12 is, for example, an RS-232C cable.

【0039】マイクロコンピュータ19は、A/D変換
器11から取り込んだ増幅信号のデジタル値に基づき、
ガス流路17内を流れるガスに発生する脈動の振幅及び
周期を計測、解析を行ったり、瞬時流量、通過流量及び
積算値等を算出する。
The microcomputer 19 calculates a digital value of the amplified signal fetched from the A / D converter 11,
It measures and analyzes the amplitude and cycle of the pulsation generated in the gas flowing in the gas flow path 17, calculates the instantaneous flow rate, the passing flow rate, the integrated value, and the like.

【0040】マイクロコンピュータ19は、CPU19
a、RAM19b、ROM19c、書き換え及び読み出
し可能で電源がオフでも記憶可能なEEROM19dを
有しており、CPU19aには、RAM19b、ROM
19c、EEROM19dの他、A/D変換器11が接
続されている。EEROM19dは、流量状態、瞬間流
量、積算値、脈動波形の脈動値を記憶するようになって
いる。
The microcomputer 19 has a CPU 19
a, a RAM 19b, a ROM 19c, and an EEPROM 19d that can be rewritten and read and can be stored even when the power is off.
An A / D converter 11 is connected in addition to the A / D converter 19c and the EEPROM 19d. The EEPROM 19d stores a flow state, an instantaneous flow rate, an integrated value, and a pulsation value of a pulsation waveform.

【0041】RAM19bは、各種データ記憶用のデー
タエリア及び各種処理作業に用いてワークエリアを有し
ており、ROM19cには、CPU19aに各種処理動
作を行わせるための制御プログラムが格納されている。
ディスプレイ21は、脈動波形を表示し、プリンタ23
は、脈動波形をプリントする。
The RAM 19b has a data area for storing various data and a work area used for various processing operations. The ROM 19c stores a control program for causing the CPU 19a to perform various processing operations.
The display 21 displays the pulsation waveform,
Prints a pulsating waveform.

【0042】マスフローコントローラ25は、所望の流
量値を設定する設定値入力部27と、マイクロコンピュ
ータ19からの流量信号と設定値入力部27で入力され
た流量値との差を求める比較制御回路28と、この比較
制御回路28からの差信号が零になる方向に作動し、設
定された流量値に制御する流量制御バルブ29とを備え
て構成される。
The mass flow controller 25 includes a set value input unit 27 for setting a desired flow value, and a comparison control circuit 28 for obtaining a difference between a flow signal from the microcomputer 19 and the flow value input by the set value input unit 27. And a flow control valve 29 that operates in a direction in which the difference signal from the comparison control circuit 28 becomes zero and controls the flow rate to a set flow value.

【0043】なお、図9中、図2に示す第1実施形態の
脈動解析装置と同一の部分、箇所には、図2において付
したものと同一の引用符号を付して、重複する部分の説
明を省略する。
In FIG. 9, the same parts and portions as those of the pulsation analyzer of the first embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. Description is omitted.

【0044】次に、ROM19cに格納された制御プロ
グラムに従い、CPU19aが行う脈動解析処理を、図
11のフローチャートを参照して説明する。
Next, pulsation analysis processing performed by the CPU 19a in accordance with the control program stored in the ROM 19c will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0045】図示しない電源に接続されてマイクロコン
ピュータ19が起動し、プログラムがスタートすると、
CPU19aは、まず、図10に示すように、図示しな
いキーボードやマウスからの脈動判定条件入力受付処理
を行う(ステップS1)。
When the microcomputer 19 is started by being connected to a power source (not shown) and the program is started,
First, as shown in FIG. 10, the CPU 19a performs a pulsation determination condition input accepting process from a keyboard or a mouse (not shown) (step S1).

【0046】このステップS1の脈動判定条件入力受付
処理では、図示しないディスプレイに表示される入力要
求画面の内容に従って、マイクロコンピュータ19の起
動から所定時間の間、キーボードやマウスから脈動の判
定条件のパラメータが入力設定されるのを待ち受け、そ
の所定時間の間に入力されれば、その入力値をRAM1
9bに条件データとして格納し、入力されなければ、R
OM19cに格納されているデフォルト値をRAM19
bに条件データとして格納するという処理を実行する。
In the pulsation determination condition input accepting process of step S1, parameters of the pulsation determination condition are determined from the keyboard or the mouse for a predetermined time from the start of the microcomputer 19 in accordance with the contents of an input request screen displayed on a display (not shown). Waits for an input to be set, and if it is input during the predetermined time, the input value is stored in the RAM 1
9b is stored as condition data.
The default value stored in the OM 19c is stored in the RAM 19
The processing of storing as condition data in b is executed.

【0047】尚、上述した脈動の判定条件のパラメータ
とは、例えば、A/D変換器11から入力される増幅信
号を基に解析されるガス流路17内のガスの瞬時流量が
周期的に変動した際に、その変動が何周期連続したなら
ばそれを脈動の発生と判定するか、といったものであ
る。
The parameter of the pulsation determination condition is, for example, the instantaneous flow rate of the gas in the gas flow path 17 analyzed based on the amplified signal input from the A / D converter 11. When a change occurs, the number of cycles in which the change continues is determined as the occurrence of pulsation.

【0048】ステップS1の脈動判定条件入力受付処理
が済んだならば、次に、A/D変換器11によりアンプ
9からの増幅信号をA/D変換するサンプリング周期が
到来したか否かを判定し(ステップS3)、到来してい
ない場合は(ステップS3でN)、到来するまでステッ
プS3を繰り返す。
After the pulsation determination condition input acceptance processing in step S1 has been completed, it is next determined whether or not the sampling cycle for A / D conversion of the amplified signal from the amplifier 9 by the A / D converter 11 has arrived. If it has not arrived (N in step S3), step S3 is repeated until it arrives.

【0049】一方、サンプリング周期が到来した場合は
(ステップS3でY)、A/D変換器11からデジタル
データ化された増幅信号を取り込んで(ステップS
5)、その取り込んだデジタルデータをRAM19bの
過去分バッファエリアに、A/D変換器11からの取り
込み順に保存した後(ステップS7)、この過去分バッ
ファエリアに格納されたデジタルデータの値の変化を基
に、10〜21Hzという脈動固有の周波数によるデジ
タルデータの値の変化が見られるか否かを判定する(ス
テップS9)。このステップS9における処理は、脈動
有無判別手段を構成する。
On the other hand, when the sampling period has arrived (Y in step S3), an amplified signal converted into digital data is fetched from the A / D converter 11 (step S3).
5) After the fetched digital data is stored in the past buffer area of the RAM 19b in the order of fetch from the A / D converter 11 (step S7), the change of the value of the digital data stored in this past buffer area is changed. Then, it is determined whether or not a change in the value of the digital data due to the pulsation-specific frequency of 10 to 21 Hz is found (step S9). The processing in step S9 constitutes a pulsation presence / absence determination unit.

【0050】そのような変化が見られない場合は(ステ
ップS9でN)、後述するステップS21に進み、その
ような変化が見られる場合は(ステップS9でY)、変
化が見られると判定された回数が、RAM19bに条件
データとして格納されている判定回数だけ連続したか否
かを確認し、連続していない場合は(ステップS11で
N)、ステップS3にリターンする。連続した場合には
(ステップS11でY)、脈動と判定し、デジタルデー
タに基づく脈動波形をディスプレイ21やプリンタ23
に再現し、この脈動波形から脈動の振幅及び周期、振幅
の最大値、最小値等を解析する(ステップS13)。こ
のステップS13における処理は、脈動解析手段を構成
する。
If such a change is not found (N in step S9), the process proceeds to step S21 described later, and if such a change is found (Y in step S9), it is determined that a change is seen. It is checked whether or not the number of times has been repeated by the number of determinations stored as condition data in the RAM 19b. If not (N in step S11), the process returns to step S3. If they are continuous (Y in step S11), it is determined that the pulsation has occurred, and the pulsation waveform based on the digital data is displayed on the display 21 or the printer 23.
The amplitude and period of the pulsation, the maximum value and the minimum value of the amplitude, and the like are analyzed from the pulsation waveform (step S13). The processing in step S13 constitutes a pulsation analysis unit.

【0051】そして、ステップS5においてA/D変換
器11から取り込んだデジタルデータを基に、ガス流路
17内のガスの瞬時流量を求めてこれをディスプレイ2
1に表示させる(ステップS15)。
Then, based on the digital data taken in from the A / D converter 11 in step S5, the instantaneous flow rate of the gas in the gas flow path 17 is obtained, and this is displayed on the display 2.
1 (step S15).

【0052】次に、A/D変換器11から取り込まれて
RAM19bの過去分バッファエリアに格納された複数
のデジタルデータに基づき、サンプリング毎に平均値を
求める(ステップS17)。そして、デジタルデータに
周期性が発生した時点からの積算値を算出して(ステッ
プS19)、ステップS27に進む。
Next, an average value is obtained for each sampling based on a plurality of digital data taken from the A / D converter 11 and stored in the past buffer area of the RAM 19b (step S17). Then, an integrated value from the point in time when the periodicity occurs in the digital data is calculated (step S19), and the process proceeds to step S27.

【0053】一方、ステップS9において過去分バッフ
ァエリアに格納されたデジタルデータの値に、10〜2
1Hzという脈動固有の周波数による変化が見られない
場合(N)には、定常流量と判定し(ステップS2
1)、A/D変換器11から取り込んだデジタルデータ
に基づき、ガス流路17内のガスの瞬時流量を求めてこ
れをディスプレイ21に表示させる(ステップS2
3)。
On the other hand, the value of the digital data stored in the past buffer area in step S9 is
If no change due to the pulsation-specific frequency of 1 Hz is found (N), it is determined that the flow rate is a steady flow rate (step S2).
1) Based on the digital data taken in from the A / D converter 11, an instantaneous flow rate of the gas in the gas flow path 17 is obtained and displayed on the display 21 (step S2).
3).

【0054】さらに、求めた瞬時流量に基づきガスの通
過流量を求め、求めたガスの通過流量に基づきサンプリ
ング毎の通過流量の積算値を算出する(ステップS2
5)。そして、流量状態、瞬間流量、積算値、脈動の振
幅、周期、最大値、及び最小値等の脈動値等のデータを
EEROM19dに保存する(ステップS27)。
Further, the flow rate of the gas is determined based on the determined instantaneous flow rate, and the integrated value of the flow rate for each sampling is calculated based on the determined flow rate of the gas (step S2).
5). Then, data such as a flow state, an instantaneous flow rate, an integrated value, a pulsation amplitude, a cycle, a pulsation value such as a maximum value, and a minimum value are stored in the EEPROM 19d (step S27).

【0055】このように、ヒータエレメント34を常時
加熱駆動させたマイクロフローセンサ3の出力端子39
から出力される測温出力信号を、アンプ9で増幅して増
幅信号とした後、1ms程度の高速サンプリング可能な
A/D変換器11によりこの増幅信号を高速でA/D変
換したデジタルデータの変動を基に、ガス流路17内を
流れるガスに脈動が発生したか否かを判定し、デジタル
データの変動が生じた際には、脈動の振幅及び周期を正
確に計測し、脈動を再現して解析することができる。
As described above, the output terminal 39 of the micro flow sensor 3 in which the heater element 34 is constantly driven to heat is output.
Is amplified by an amplifier 9 to obtain an amplified signal, and the A / D converter 11 capable of high-speed sampling of about 1 ms converts the amplified signal into digital data at high speed. Based on the fluctuation, it is determined whether or not a pulsation has occurred in the gas flowing in the gas flow path 17, and when the digital data has fluctuated, the amplitude and cycle of the pulsation are accurately measured to reproduce the pulsation. Can be analyzed.

【0056】この場合、マイクロフローセンサ3を用い
るとともに、脈動の最小周期よりも短い周期を持つサン
プリング周期でデジタルデータをサンプリングするた
め、10Hz〜21Hzの脈動流速変化を忠実に捕らえ
ることができるから、10Hz〜21Hzの脈動を容易
に計測することができる。
In this case, since the micro flow sensor 3 is used and the digital data is sampled at a sampling cycle having a cycle shorter than the minimum cycle of the pulsation, a pulsating flow rate change of 10 Hz to 21 Hz can be faithfully captured. A pulsation of 10 Hz to 21 Hz can be easily measured.

【0057】また、EEROM19dに保存された脈動
のデータをパーソナルコンピュータ20に伝送し、パー
ソナルコンピュータ20で脈動のデータに基づきデータ
解析を行うこともできる。
The pulsation data stored in the EEPROM 19d can be transmitted to the personal computer 20, and the personal computer 20 can analyze the data based on the pulsation data.

【0058】次に、図11のフローチャートを参照して
マスフローコントローラ25による流量制御について説
明する。まず、設定値入力部27が所望の流量値として
設定値を入力すると(ステップS31)、マイクロフロ
ーセンサ3からのセンサ出力は、A/D変換器11によ
りデジタル変換され(ステップS33)、デジタルデー
タがマイクロコンピュータ19から比較制御回路28に
出力される。
Next, the flow rate control by the mass flow controller 25 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when the set value input unit 27 inputs a set value as a desired flow value (step S31), the sensor output from the micro flow sensor 3 is digitally converted by the A / D converter 11 (step S33), and the digital data Is output from the microcomputer 19 to the comparison control circuit 28.

【0059】そして、比較制御回路28は、マイクロコ
ンピュータ19からのデジタルデータが設定値入力部2
7で入力された設定値よりも大きいか否かを判定し(ス
テップS35)、デジタルデータが設定値よりも大きい
場合には、流量制御バルブ29が閉じる(ステップS3
7)。また、デジタルデータが設定値よりも小さい場合
には、流量制御バルブ29が開く(ステップS39)。
Then, the comparison control circuit 28 outputs the digital data from the microcomputer 19 to the set value input section 2.
It is determined whether or not the value is larger than the set value input in step 7 (step S35). If the digital data is larger than the set value, the flow control valve 29 is closed (step S3).
7). If the digital data is smaller than the set value, the flow control valve 29 is opened (step S39).

【0060】このように、マイクロコンピュータ19か
らのデジタルデータと設定値とを用いて常に一定の流量
に制御することができる。
As described above, the flow rate can always be controlled to be constant using the digital data from the microcomputer 19 and the set value.

【0061】次に、上述した第2実施形態の脈動解析装
置の動作を説明する。まず、マイクロフローセンサ3に
おいては、バッテリ51からの電力の電圧を定電圧回路
53により所定の定電圧とした電源5からの電力がヒー
タエレメント34に供給される。
Next, the operation of the pulsation analyzer of the second embodiment will be described. First, in the micro flow sensor 3, the power from the power supply 5 is supplied to the heater element 34 with the voltage of the power from the battery 51 set to a predetermined constant voltage by the constant voltage circuit 53.

【0062】ここで、ガス流路17内を流れるガスに脈
動が発生している状態では、ガス流路17内を流れるガ
スの流量が一定であるとすると、マイクロフローセンサ
3の出力端子39から出力される測温出力信号の波形
が、図8に示す波形のうち、ガスの脈動によりガス流路
17内に生じるガスの流速変動の周波数に応じた交流信
号成分が重畳された、ガス流量に応じた電位部分が連続
するような波形を呈することになり、アンプ9により測
温出力信号を増幅して得られる増幅信号の波形も、同様
の波形となる。
Here, in the state where the gas flowing in the gas flow path 17 is pulsating, assuming that the flow rate of the gas flowing in the gas flow path 17 is constant, the output terminal 39 of the micro flow sensor 3 The waveform of the temperature measurement output signal to be output is the same as the gas flow rate shown in FIG. 8 except that an AC signal component corresponding to the frequency of the flow velocity variation of the gas generated in the gas passage 17 due to the pulsation of the gas is superimposed. A waveform in which the corresponding potential portion is continuous will be presented, and the waveform of the amplified signal obtained by amplifying the temperature measurement output signal by the amplifier 9 will be the same.

【0063】そして、マイクロコンピュータ19におい
ては、マイクロフローセンサ3の出力端子39から出力
される測温出力信号をアンプ9により増幅して得られた
増幅信号が、A/D変換器11の高速サンプリングによ
りA/D変換されたデジタルデータとして取り込まれ、
その度に、ガス流路17内を流れるガスの瞬時流量が算
出されてディスプレイ21に更新表示される。
In the microcomputer 19, the amplified signal obtained by amplifying the temperature measurement output signal output from the output terminal 39 of the micro flow sensor 3 by the amplifier 9 is output to the high-speed sampling of the A / D converter 11. Is taken in as A / D converted digital data by
Each time, the instantaneous flow rate of the gas flowing in the gas flow path 17 is calculated and updated and displayed on the display 21.

【0064】また、A/D変換器11を介して取り込ま
れるデジタルデータに、10〜20Hzというガス流路
17内を流れるガスに生じる脈動に固有の周波数による
周期的な変動が発生すると、そのようなデジタルデータ
の変動が始まってからその変動がなくなるまでの間につ
いて、各デジタルデータのサンプリング周期毎に算出さ
れた瞬時流量の平均値を基にして、ガス流路17内を流
れるガスの通過流量が算出され、この瞬時流量の平均値
を基にしたガスの通過流量を、デジタルデータの連続し
た変動が始まる前までに積算された通過流量に積算され
る。
If the digital data taken in through the A / D converter 11 has a periodic fluctuation of 10 to 20 Hz due to the pulsation occurring in the gas flowing in the gas flow path 17 due to the frequency specific to the pulsation. The flow rate of the gas flowing through the gas flow path 17 based on the average value of the instantaneous flow rate calculated for each digital data sampling period from the start of the change of the digital data to the end of the change. Is calculated, and the passing flow rate of the gas based on the average value of the instantaneous flow rates is integrated with the passing flow rate accumulated before the continuous fluctuation of the digital data starts.

【0065】さらに、A/D変換器11を介して取り込
まれるデジタルデータの周期的な変動が、図示しないキ
ーボードやマウスから入力設定された、或は、あらかじ
めROM19cにデフォルト値として格納されている、
脈動の判定条件のパラメータ中の判定回数に達するほど
連続すると、ガス流路17内を流れるガスに脈動が発生
したものと判定され、その旨がEEROM19dにデー
タとして格納される。
Further, the periodic fluctuation of the digital data taken in through the A / D converter 11 is set by inputting from a keyboard or a mouse (not shown) or stored in advance in the ROM 19c as a default value.
If the pulsation is determined to be continuous as the number of determinations in the pulsation determination parameter reaches the number of determinations, it is determined that pulsation has occurred in the gas flowing in the gas flow path 17 and that fact is stored as data in the EEPROM 19d.

【0066】一方、A/D変換器11を介して取り込ま
れるデジタルデータに周期的な変動が発生していない間
は、各デジタルデータのサンプリング周期毎に算出され
た瞬時流量を基にして、ガス流路17内を流れるガスの
通過流量が、各デジタルデータのサンプリング周期毎に
算出され、算出されたガスの通過流量が、前回のデジタ
ルデータの取り込みの際までに積算された通過流量に積
算される。
On the other hand, as long as the digital data taken in via the A / D converter 11 does not have a periodic fluctuation, the gas flow is calculated based on the instantaneous flow rate calculated for each digital data sampling cycle. The passing flow rate of the gas flowing in the flow path 17 is calculated for each sampling cycle of each digital data, and the calculated passing rate of the gas is integrated with the passing flow rate integrated up to the time of the previous digital data capture. You.

【0067】このように第2実施形態の脈動解析装置に
よっても、第1実施形態の脈動解析装置と同様の効果が
得られる。
As described above, the pulsation analyzer according to the second embodiment has the same advantages as the pulsation analyzer according to the first embodiment.

【0068】[0068]

【発明の効果】請求項1の発明の脈動解析方法、請求項
2の発明の脈動解析装置によれば、流路上に設置された
マイクロフローセンサのヒータエレメントにより流路を
流れる流体を加熱し、ヒータエレメントを挟んで流体の
上流側と下流側とに各々配置された測温エレメントによ
り流体の温度を検出して流体の温度に応じた電気信号を
出力し、各測温エレメントから各々出力される電気信号
の差値を一定時間毎にサンプリングしてデジタル変換
し、変換されたデジタルデータに基づき流体における脈
動の有無を判別し、流体に脈動があると判別されたと
き、デジタルデータに含まれる脈動による脈動波形を再
現して脈動を解析するため、流体の脈動を精度良く計測
し、その出力をデジタル値により脈動波形を正確に再現
して脈動を解析することができる。
According to the pulsation analysis method of the present invention, the fluid flowing through the flow path is heated by the heater element of the micro flow sensor installed on the flow path. The temperature of the fluid is detected by the temperature measuring elements disposed on the upstream and downstream sides of the heater element, and an electric signal corresponding to the temperature of the fluid is output. The difference value of the electric signal is sampled at predetermined time intervals and converted into a digital signal.The presence or absence of pulsation in the fluid is determined based on the converted digital data. When it is determined that the fluid has a pulsation, the pulsation included in the digital data is determined. In order to analyze the pulsation by reproducing the pulsation waveform of the fluid, the pulsation of the fluid is accurately measured, and the output is analyzed by accurately reproducing the pulsation waveform by the digital value. Can.

【0069】請求項3の発明によれば、脈動有無判別手
段は、デジタルデータの変化に周期性があるか否かによ
って流体における脈動の有無を判別するため、デジタル
データの変化に周期性があれば、脈動が有りと容易に判
別できる。
According to the third aspect of the present invention, the pulsation presence / absence determining means determines the presence / absence of pulsation in the fluid based on whether or not the digital data has a periodicity. Thus, it can be easily determined that there is a pulsation.

【0070】請求項4の発明によれば、データ変換手段
は、流路を流れる流体に起こり得る脈動の最小周期より
も短い周期を持つクロック信号により電気信号の差値を
デジタル変換するため、脈動の最小周期程度の脈動波形
を正確に計測することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the data converter converts the difference value of the electric signal into a digital signal by a clock signal having a cycle shorter than the minimum cycle of the pulsation that can occur in the fluid flowing through the flow path. The pulsation waveform of about the minimum cycle can be accurately measured.

【0071】請求項5の発明によれば、脈動解析手段
は、脈動波形により脈動の振幅及び周期を解析するた
め、脈動がどの程度かを容易に把握することができ、こ
れによって脈動分だけ補正すれば、正確な流量値を得る
ことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the pulsation analyzing means analyzes the amplitude and cycle of the pulsation based on the pulsation waveform, it is possible to easily grasp the degree of the pulsation, thereby correcting only the pulsation. Then, an accurate flow rate value can be obtained.

【0072】請求項6の発明によれば、前記デジタルデ
ータをそれぞれ流量値に補正したデジタルデータとする
ことにより、正確に流量脈動を計測することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the flow rate pulsation can be accurately measured by converting the digital data into digital data corrected to flow rate values.

【0073】請求項7の発明によれば、流量計測手段が
デジタルデータに基づき流体の流量を計測し、設定値入
力手段が所望の流量値を設定すると、比較制御手段は、
流量計測手段で計測された流量値と設定値入力手段で設
定された流量値とを比較し、流量制御手段は、比較制御
手段の比較結果に基づき設定された流量値に制御するた
め、流路に流れる流体の流量値を常に設定された流量値
に制御することができるようになる。
According to the invention of claim 7, when the flow rate measuring means measures the flow rate of the fluid based on the digital data and the set value input means sets a desired flow rate value, the comparison control means
The flow rate value measured by the flow rate measuring means is compared with the flow rate value set by the set value input means, and the flow rate control means controls the flow rate value to be set based on the comparison result of the comparison control means. It is possible to always control the flow value of the fluid flowing to the set flow value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の脈動解析装置の基本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of a pulsation analysis device of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態に係る脈動解析装置の概
略構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a pulsation analysis device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2のマイクロフローセンサの配置を示す説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an arrangement of the micro flow sensor of FIG. 2;

【図4】図3のマイクロフローセンサの概略構成を示す
側面図である。
FIG. 4 is a side view showing a schematic configuration of the micro flow sensor of FIG.

【図5】図3のマイクロフローセンサの概略構成を示す
平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of the micro flow sensor of FIG. 3;

【図6】図2のマイクロフローセンサの駆動回路図であ
る。
FIG. 6 is a drive circuit diagram of the micro flow sensor of FIG. 2;

【図7】図2のガス流路内を流れるガスに脈動が発生し
ていない状態における、図3の出力端子から出力される
マイクロフローセンサの測温出力信号の波形を示すグラ
フである。
7 is a graph showing a waveform of a temperature measurement output signal of a micro flow sensor output from an output terminal of FIG. 3 in a state where pulsation is not generated in a gas flowing in a gas flow path of FIG. 2;

【図8】図2のガス流路内を流れるガスに脈動が発生し
ている状態における、図3の出力端子から出力されるマ
イクロフローセンサの測温出力信号の波形を示すグラフ
である。
8 is a graph showing a waveform of a temperature measurement output signal of the micro flow sensor output from the output terminal of FIG. 3 in a state where pulsation occurs in the gas flowing in the gas flow path of FIG.

【図9】本発明の第2実施形態に係る脈動解析装置の概
略構成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a pulsation analysis device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】図9のマイクロのROMに格納された制御プ
ログラムに従いCPUが行うガスの流量計測処理を示す
フローチャートである。
10 is a flowchart showing a gas flow rate measurement process performed by a CPU according to a control program stored in a micro ROM shown in FIG. 9;

【図11】図9のマイクロコンピュータのROMに格納
された制御プログラムに従いCPUが行うガスの流量計
測処理を示すフローチャートである。
11 is a flowchart showing a gas flow rate measurement process performed by a CPU according to a control program stored in a ROM of the microcomputer in FIG. 9;

【図12】従来の熱線式センサを使用したマスフローメ
ータを示す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a mass flow meter using a conventional hot-wire sensor.

【図13】図12に示すマスフローセンサを含むマスフ
ローコントローラを示す構成図である。
13 is a configuration diagram showing a mass flow controller including the mass flow sensor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 マイクロフローセンサ 5 電源 11 A/D変換器 17 流路 19 マイクロコンピュータ 19a CPU 19b RAM 19c ROM 19A データ変換手段 19B 脈動有無判別手段 19C 脈動解析手段 21 ディスプレイ 23 プリンタ 25 マスフローコントローラ 32,33 サーモパイル(測温エレメント) 34 ヒータエレメント Reference Signs List 3 Micro flow sensor 5 Power supply 11 A / D converter 17 Flow path 19 Microcomputer 19a CPU 19b RAM 19c ROM 19A Data conversion means 19B Pulsation presence / absence determination means 19C Pulsation analysis means 21 Display 23 Printer 25 Mass flow controller 32, 33 Thermopile (measurement) Temperature element) 34 heater element

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流路上に設置されたマイクロフローセン
サのヒータエレメントにより前記流路を流れる流体を加
熱し、前記ヒータエレメントを挟んで前記流体の上流側
と下流側とに各々配置された測温エレメントにより前記
流体の温度を検出して前記流体の温度に応じた電気信号
を出力する出力ステップと、 前記各測温エレメントから各々出力される前記電気信号
の差値を一定時間毎にサンプリングしてデジタル変換す
るデータ変換ステップと、 変換されたデジタルデータに基づき前記流体における脈
動の有無を判別する脈動有無判別ステップと、 前記流体に脈動があると判別されたとき、前記デジタル
データに含まれる前記脈動による脈動波形を再現して前
記脈動を解析する脈動解析ステップと、を含むことを特
徴とする脈動解析方法。
1. A fluid flowing through a flow path is heated by a heater element of a micro flow sensor installed on the flow path, and temperature measurement is arranged on an upstream side and a downstream side of the fluid with the heater element interposed therebetween. An output step of detecting the temperature of the fluid by an element and outputting an electric signal corresponding to the temperature of the fluid; and sampling a difference value of the electric signal output from each of the temperature measuring elements at regular intervals. A data conversion step of digitally converting; a pulsation presence / absence determination step of determining the presence / absence of pulsation in the fluid based on the converted digital data; and a pulsation included in the digital data when it is determined that the fluid has pulsation. A pulsation analysis step of analyzing the pulsation by reproducing a pulsation waveform according to the above.
【請求項2】 流路上に設置され、該流路を流れる流体
を加熱するヒータエレメント及びこのヒータエレメント
を挟んで前記流体の上流側と下流側とに各々配置され且
つ流体の温度を検出して流体の温度に応じた電気信号を
出力する測温エレメントを有するマイクロフローセンサ
と、 前記各測温エレメントから各々出力される前記電気信号
の差値を一定時間毎にサンプリングしてデジタル変換す
るデータ変換手段と、 このデータ変換手段で変換されたデジタルデータに基づ
き前記流体における脈動の有無を判別する脈動有無判別
手段と、 この脈動有無判別手段により前記流体に脈動があると判
別されたとき、前記デジタルデータに含まれる前記脈動
による脈動波形を再現して前記脈動を解析する脈動解析
手段と、を備えることを特徴とする脈動解析装置。
2. A heater element installed on a flow path, for heating a fluid flowing through the flow path, and disposed on an upstream side and a downstream side of the fluid with the heater element interposed therebetween to detect a temperature of the fluid. A micro-flow sensor having a temperature measuring element for outputting an electric signal corresponding to the temperature of the fluid; and a data conversion for sampling and digitally converting a difference value of the electric signal output from each of the temperature measuring elements at regular intervals. Means, pulsation presence / absence determination means for determining the presence / absence of pulsation in the fluid based on the digital data converted by the data conversion means, and when the pulsation presence / absence determination means determines that the fluid has pulsation, the digital Pulsation analysis means for analyzing the pulsation by reproducing a pulsation waveform due to the pulsation included in the data. Dynamic analyzer.
【請求項3】 前記脈動有無判別手段は、前記デジタル
データの変化に周期性があるか否かによって前記流体に
おける脈動の有無を判別することを特徴とする請求項2
記載の脈動解析装置。
3. The pulsation presence / absence determining means determines the presence / absence of pulsation in the fluid based on whether the digital data changes periodically.
The pulsation analyzer according to any one of the preceding claims.
【請求項4】 前記データ変換手段は、前記流路を流れ
る流体に起こり得る前記脈動の最小周期よりも短い周期
を持つクロック信号により前記電気信号の差値をデジタ
ル変換することを特徴とする請求項2または請求項3記
載の脈動解析装置。
4. The data converter according to claim 1, wherein the difference value of the electric signal is digitally converted by a clock signal having a cycle shorter than a minimum cycle of the pulsation that can occur in the fluid flowing through the flow path. The pulsation analysis device according to claim 2 or 3.
【請求項5】 前記脈動解析手段は、前記脈動波形によ
り脈動の振幅及び周期を解析することを特徴とする請求
項2乃至請求項4のいずれか1項記載の脈動解析装置。
5. The pulsation analysis device according to claim 2, wherein the pulsation analysis means analyzes the amplitude and the period of the pulsation based on the pulsation waveform.
【請求項6】 前記デジタルデータをそれぞれ流量値に
補正したデジタルデータとすることを特徴とする請求項
2乃至請求項5のいずれか1項記載の脈動解析装置。
6. The pulsation analysis apparatus according to claim 2, wherein each of the digital data is digital data corrected to a flow value.
【請求項7】 前記デジタルデータに基づき前記流体の
流量を計測する流量計測手段と、 所望の流量値を設定する設定値入力手段と、 前記流量計測手段で計測された流量値と前記設定値入力
手段で設定された流量値とを比較する比較制御手段と、 この比較制御手段の比較結果に基づき前記設定された流
量値に制御する流量制御手段と、を備えることを特徴と
する請求項2乃至請求項6のいずれか1項記載の脈動解
析装置。
7. A flow rate measuring means for measuring a flow rate of the fluid based on the digital data; a set value input means for setting a desired flow rate value; 3. A comparison control means for comparing the flow rate value set by the means with the flow rate control means for controlling the flow rate value to the set flow rate value based on a comparison result of the comparison control means. The pulsation analysis device according to claim 6.
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