JP2005091132A

JP2005091132A - 熱線式風速計の経年変化検査器及び校正装置

Info

Publication number: JP2005091132A
Application number: JP2003324344A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Shibata; 昌弘柴田; Ijin Osawa; 似仁大澤
Original assignee: Shibata Kagaku KK
Current assignee: Shibata Kagaku KK
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】小型で簡易な構造の熱線式風速計の経年変化検査器及び校正装置を提供する。
【解決手段】熱線式風速計の熱線センサを冷却可能なペルチェ素子１０と、所定の基準風速値に対応する温度に前記熱線センサを冷却するために必要とするペルチェ素子１０の電圧値を基準風速値に対応させて記憶する電圧値データベース１２と、記憶されている電圧値を該ペルチェ素子１０に印加する電圧印加手段１４と、印加した際に前記熱線式風速計から検出される風速値データを読み込む風速値データ読込み手段１６と、読み込まれた風速値と、基準風速値とを比較する風速値比較手段１７と、差が所定の値を超えている場合に、読み込まれた風速値データに基づいて前記熱線式風速計に書き込むべき多項近似式を作成する多項近似式作成手段１８と、作成された多項近似式を前記熱線風速計に書き込む多項近似式書込み手段２０と、を備えたことを特徴とする熱線式風速計の校正装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱線式風速計の経年変化を検査する熱線式風速計の経年変化検査器及びその経年変化を校正する熱線式風速計の校正装置に関する。

従来の熱線式風速計は、図５に示すように、検知された風速の値を電圧の値として出力する風速検知部５０と、電圧値から風速値を算出する多項近似式を記憶する多項近似式記憶部５２と、風速検知部５０によって出力された電圧値を多項近似式記憶部５２に記憶された多項近似式に当てはめて検知された風速値を算出する制御部５４と、制御部５４によって算出された風速値を表示する表示部５６と、を備えている（特許文献１参照）。

風速検知部５０は、一辺にセンサとなる熱線を含んで構成されたブリッジ回路５８と、ブリッジ回路５８の両辺の電圧差を入力とし、その差動増幅出力をブリッジ回路に帰還する帰還増幅器６０と、を備えている。ブリッジ回路５８は、感温素子として機能する白金線６２と、抵抗Ｒ1、Ｒ2と、感温抵抗Ｒ3によって構成される。また、ブリッジ回路５８の両辺は、帰還増幅器６０に接続されており、ブリッジ回路５８は、白金線６２が所定温度となる加熱抵抗値ＲHで平衡になるよう構成されている。そして、白金線６２を通過する流体の速度に応じて変化する白金線６２の両端の電圧ＶＨを電圧信号として出力し、増幅器６４によって増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ６６によってデジタルの電圧値に変換され、諸機能動作メモリ６８に記憶される。

諸機能動作メモリ６８に電圧値が記憶されると、制御部５４は、この電圧値を多項近似式記憶部５２に記憶された多項近似式に当てはめて風速値を計算し、その風速値を表示部５６に表示する。従来のこの種の熱線式風速計において、多項近似式記憶部５２への多項近似式の書き込みは、熱線式風速計とは別に設けられた風洞校正装置７２の多項近似式書き込み装置７０などによって行われる。風洞校正装置７２は、図に示すように中空部を有するドーナツ状に形成されており、中空部７２Ａ内の空気を流動させることができるよう構成されている。また、風洞校正装置７２は、熱線風速計の風速検知部５０を取り付けることができるとともに、そこに流動している空気を当てることができる熱線式風速計取付部７４を備えており、熱線風速計取付部７４を通過する空気を所定の基準風速で流動させることができるよう構成されている。そして、熱線式風速計取付部７４に取り付けられた風速値検知部５０に複数の基準風速を流動させ、多項近似式書き込み装置７０は、複数の基準風速に基づいて風速検知部５０から出力された複数の電圧値から多項近似式を算出し、この算出した多項近似式を多項近似式記憶部５２に記憶させるよう構成されている。

特開平１５−１３９７８９号公報

このような熱線式風速計は、空気中の塵埃が熱線センサに直接付着してしまい、熱伝達量が減少し、結果的に風速に対する感度が悪くなり、また長い間の加熱処理により熱線センサの表面に化学変化が起きてしまい、当初校正時と異なる特性になってしまうなど経年変化が生じてしまう。

このため、熱線式風速計は、その測定精度を維持するため、一定期間ごとに風洞校正装置によって校正を行う必要がある。しかし、風洞校正装置は、大きな装置であるため、通常熱線式風速計の製造元が所有し、熱線式風速計の一般的な使用者は、所有していない。このため、熱線式風速計の使用者は、校正を行う度に、熱線式風速計を製造元の方に預けなければならず、この校正を行っている期間は、熱線式風速計を使用できないという問題がある。

そこで、本発明は、小型で簡易な構造の熱線式風速計の経年変化検査器及び校正装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明は、熱線式風速計の熱線センサを冷却可能なペルチェ素子と、所定の基準風速値に対応する前記熱線センサの温度に前記熱線センサを冷却するために必要とするペルチェ素子の電圧値を前記所定の基準風速値に対応させて記憶する電圧値データベースと、該電圧値データベースに記憶されている電圧値を該ペルチェ素子に印加する電圧印加手段と、を備えたことを特徴とする熱線式風速計の経年変化検査装置である。

以上のように、本発明に係る熱線式風速計の経年変化検査装置によれば、ペルチェ素子によって熱線式風速計の熱線センサを冷却することにより、擬似的な空気流動を作ることができる。すなわち、電圧値データベースに基準風速値に対応させて記憶されている電圧値を電圧印加手段によってペルチェ素子に印加することによって、ペルチェ素子は、熱線センサをその基準風速値に対応する温度に冷却することができ、この冷却された際に熱線式風速計が検知する風速値と電圧値に対応する基準風速値の差を比較することにより、熱線式風速計の経年変化を検査することができる。

また、本発明は、熱線式風速計の熱線センサを冷却可能なペルチェ素子と、所定の基準風速値に対応する前記熱線センサの温度に前記熱線センサを冷却するために必要とするペルチェ素子の電圧値を前記所定の基準風速値に対応させて記憶する電圧値データベースと、該電圧値データベースに記憶されている電圧値を該ペルチェ素子に印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段によってペルチェ素子を印加した際に前記熱線式風速計から検出される風速値データを読み込む風速値データ読込み手段と、前記風速値データ読込み手段によって読み込まれた風速値と、前記電圧値データベースに記憶されている前記印加された電圧に対応する基準風速値を比較する風速値比較手段と、該風速値比較手段によって比較された風速値と基準風速値の差が所定の値を超えている場合に、前記風速値データ読込み手段によって読み込まれた風速値データに基づいて前記熱線式風速計に書き込むべき多項近似式を作成する多項近似式作成手段と、該多項近似式作成手段によって作成された多項近似式を前記熱線風速計に書き込む多項近似式書込み手段と、を備えたことを特徴とする熱線式風速計の校正装置である。

以上のように、本発明に係る熱線式風速計によれば、前記熱線式風速計の経年変化検査装置にさらに風速値データ読込み手段と、風速値比較手段と、多項近似式作成手段と、多項近似式書込み手段と、を備えるので、風速値データ読込み手段によって読み込まされた風速値と、印加された電圧に対応する基準風速値との差が所定の値を超えている場合、新しい多項近似式を作成し、それを熱線式風速計に書き込むことにより、熱線式風速計の校正を行うことができる。

以上のように、本発明に係る熱線式風速計の経年変化検査装置及び校正装置によれば、小型なペルチェ素子によって擬似的な空気流動を作ることできるので、小型で簡易な構造の熱線式風速計の経年変化検査器及び校正装置を提供することができる。

次に、本発明に係る熱線式風速計の校正装置の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る熱線式風速計の校正装置の概略図である。本実施例に係る校正装置は、熱線式風速計の熱線センサを冷却可能なペルチェ素子１０と、所定の電圧値を記憶する電圧値データベース１２と、電圧値データベース１２に記憶されている電圧値をペルチェ素子１０に印加する電圧印加部１４と、電圧値データベースに所定の電圧値を書き込む電圧値書込み部１５と、熱線式風速計から検出される風速値データを読み込む風速値データ読込み部１６と、風速値データ読込み部１６によって読み込まれた風速値と、電圧値データベース１２に記憶されている印加された電圧に対応する基準風速値を比較する風速値比較部１７と、所定の場合に多項近似式を作成する多項近似式作成部１８と、多項近似式作成部１８によって作成された多項近似式を熱線風速計に書き込む多項近似式書込み部２０と、諸機能動作用メモリ２１と、電圧値データベース１２、電圧印加部１４、電圧値書込み部１５、風速値データ読込み部１６、多項近似式作成部１８及び多項近似式書込み部２０を制御する制御部２２と、を備えている。

ペルチェ素子１０の冷却面１０Ａ側には、図２に示すようにその全面を覆うように冷却版２４が設けられており、その冷却版２４のペルチェ素子本体１２と反対側の面には、保温材２６が設けられている。この保温材２６の冷却板２４側の面には、保温材２６の一側面からそれに対向する他の側面に亘って貫通する半円柱状に切り欠きされた溝２８が形成されており、この溝２８には、熱線式風速計の熱線センサが挿入可能に構成されている。

電圧値データベース１２は、所定の基準風速値に対応する熱線式風速計の熱線センサの温度に熱線センサを冷却するために必要とするペルチェ素子の電圧値を所定の基準風速値に対応させて記憶するよう構成されている。記憶されているペルチェ素子の電圧値は、複数の基準風速値に対応されている。

電圧印加部１４は、電圧値データベース１２に記憶されている電圧値の他、電圧値データベース１２に電圧値を記憶させる際に、電圧値データベース１２に記憶される基準風速値に対応した電圧値を取得できるように電圧値を変化させながら前記ペルチェ素子１０に印加できるように構成されている。電圧値書込み部１５は、風速値データ読込み部１６によって読み込んでいる風速値データが所定の基準風速値と一致した際に、電圧印加部１４によって印加されている電圧値をその基準風速値に対応させて、電圧値データベース１２に書き込むよう構成されている。

風速値データ読込み部１６は、電圧印加部１４によってペルチェ素子１０を印加した際に熱線式風速計から検出される風速値データを読み込むよう構成されている。多項近似式作成部１８は、風速値比較部１７によって比較された風速値と基準風速値の差が所定の値を超えている場合に、風速値データ読込み部１６によって読み込まれた風速値データに基づいて熱線式風速計に書き込むべき多項近似式を作成するよう構成されている。

次に、本実施例に係る校正装置の電圧値データベース１２に電圧値を書き込む工程について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。先ず、従来の風洞校正装置を用いて熱線式風速計に多項近似式を書き込む。すなわち、熱線式風速計の熱線センサを従来の風洞校正装置に装着する（Ｓ１００）。次に、風洞校正装置を作動させて、例えば０ｍ／ｓ、１ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、５ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、１５ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓの基準風速を流して、多項近似式書込み装置によって、それぞれの基準風速に対応する熱線式風速計の熱線センサの電圧値を取得させ、その電圧値に基づいて多項近似式を作成して、作成された多項近似式を熱線式風速計に記憶させる（Ｓ１０２）。次に、多項近似式が記憶された熱線式風速計の熱線センサをペルチェ素子１０に装着された保温材２６の溝２８に挿入して、熱線式風速計を本実施例に係る校正装置に装着する（Ｓ１０４）。次に、本実施例に係る校正装置の電圧印加部１４によってペルチェ素子１０に所定の電圧を印加する（Ｓ１０６）。その後、電圧印加部１４は、印加する電圧値を変化させると、ペルチェ素子の冷却温度が変化し、熱線式風速計が検知する風速値データが変化する。そして、風速値データ読込み部１６によって読み込んでいる風速値データが所定の基準風速値と一致すると、電圧値書込み部１５は、その際に印加されている電圧値をその基準風速値に対応させて、電圧値データベース１２に書き込む（Ｓ１０８）。そして、電圧値データベース１２に記憶されるべき全ての基準風速値に対応する電圧値について、ステップ１０６と１０８を行ったかを判断し（Ｓ１１０）、行っていない場合、ステップ１０６に戻り、記憶されていない基準風速値に対応する電圧値について同様の動作を行い、全ての基準風速値に対応する電圧値が記憶された場合、校正装置の電圧値データベース１２に電圧値を書き込む工程を終了させる。

次に、本実施例に係る校正装置によって、熱線式風速計の校正を行う工程について図４に示すフローチャートに基づいて説明する。電圧値データベース１２に電圧値が記憶された校正装置のペルチェ素子１０の保温材２６の溝２８に校正する熱線式風速計の熱線センサを挿入して熱線式風速計を本実施例に係る校正装置に装着する（Ｓ２００）。次に、電圧値データベース１２に記憶された所定の風速値に対応された電圧値を電圧印加部１４によってペルチェ素子１０に印加する（Ｓ２０２）。次に、風速値データ読込み部１６によって、その電圧値が印加された際の熱線式風速計により検知された風速値データを読み込む（Ｓ２０４）。次に、風速値比較部１７によって、風速値データ読込み部１６により読み込まれた風速値データと、電圧値データベースに記憶されている印加された電圧に対応する基準風速値を比較し、読み込まれた風速値データと基準風速値の差を諸機能動作用メモリ２１に格納する（Ｓ２０６）。電圧値データベース１２に記憶されている全ての基準風速値について、ステップ２０２〜２０６を行ったかを判断し（Ｓ２０８）。全ての基準風速値について、判断を行っていない場合、ステップ２０２に戻り、比較していない基準風速値について同様の動作を行い、全ての基準風速値について比較を行った場合、諸機能動作用メモリ２１に格納された風速値データと基準風速値の差が所定の値を超えているものがあるかを判断する（Ｓ２１０）。その結果、読み込まれた風速値データと基準風速値の差が所定の値を超えた場合、経年変化が過大であるので、ステップＳ２１２以降に進み、多項近似式の校正を行い、所定の値を超えなかった場合、経年変化が軽微であるので、熱線式風速計の校正作業を行わずに本実施例に係る校正装置の動作を終了させる。

ステップ２１２において、多項近似式作成部１８は、諸機能動作用メモリ２１に格納された複数の風速値データとそれに対応する基準風速値に基づいて、熱線式風速計の多項式近似式を作成する。次に、多項近似式書込み部２０は、多項近似式作成部１８によって作成された多項近似式を熱線式風速計の多項近似式記憶部に書込み（Ｓ２１４）、これにより熱線式風速計の校正作業は、終了する。

本発明に係る熱線式風速計の校正装置の実施例の概略図である。本実施例に係る校正装置に使用されるペルチェ素子の正面図である。本実施例に係る校正装置の電圧値データベースに基準風速値に対応する電圧値を記憶させる工程の動作を示すフローチャートである。本実施例に係る校正装置によって熱線式風速計の校正を行う工程の動作を示すフローチャートである。熱線式風速計の概略図である。風洞校正装置の概略図である。

符号の説明

１０ペルチェ素子
１２電圧値データベース
１４電圧印加部
１６風速値データ読込み部
１７風速値比較部
１８多項近似式作成部
２０多項近似式書込み部

Claims

熱線式風速計の熱線センサを冷却可能なペルチェ素子と、
所定の基準風速値に対応する前記熱線センサの温度に前記熱線センサを冷却するために必要とするペルチェ素子の電圧値を前記所定の基準風速値に対応させて記憶する電圧値データベースと、
該電圧値データベースに記憶されている電圧値を該ペルチェ素子に印加する電圧印加手段と、
を備えたことを特徴とする熱線式風速計の経年変化検査装置。
前記電圧値データベースに所定の電圧値を書き込む電圧値書込み手段と、前記電圧印加手段によってペルチェ素子を印加した際に前記熱線式風速計から検出される風速値データを読み込む風速値データ読込み手段と、をさらに備え、前記電圧印加手段は、電圧値データベースに電圧値を書き込む際に、電圧値データベースに記憶される基準風速値に対応した電圧値を取得できるように電圧値を変化させながら前記ペルチェ素子に印加できるように構成され、前記電圧値書込み手段は、前記風速値データ読込み手段によって読み込んでいる風速値データが所定の基準風速値と一致した際に、前記電圧印加手段によって印加されている電圧値をその基準風速値に対応させて、前記電圧値データベースに書き込むよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱線式風速計の経年変化検査装置。
熱線式風速計の熱線センサを冷却可能なペルチェ素子と、
所定の基準風速値に対応する前記熱線センサの温度に前記熱線センサを冷却するために必要とするペルチェ素子の電圧値を前記所定の基準風速値に対応させて記憶する電圧値データベースと、
該電圧値データベースに記憶されている電圧値を該ペルチェ素子に印加する電圧印加手段と、
該電圧印加手段によってペルチェ素子を印加した際に前記熱線式風速計から検出される風速値データを読み込む風速値データ読込み手段と、
前記風速値データ読込み手段によって読み込まれた風速値と、前記電圧値データベースに記憶されている前記印加された電圧に対応する基準風速値とを比較する風速値比較手段と、
該風速値比較手段によって比較された風速値と基準風速値の差が所定の値を超えている場合に、前記風速値データ読込み手段によって読み込まれた風速値データに基づいて前記熱線式風速計に書き込むべき多項近似式を作成する多項近似式作成手段と、
該多項近似式作成手段によって作成された多項近似式を前記熱線風速計に書き込む多項近似式書込み手段と、
を備えたことを特徴とする熱線式風速計の校正装置。
前記電圧値データベースに所定の電圧値を書き込む電圧値書込み手段をさらに備え、前記電圧印加手段は、電圧値データベースに電圧値を書き込む際に、電圧値データベースに記憶される基準風速値に対応した電圧値を取得できるように電圧値を変化させながら前記ペルチェ素子に印加できるように構成され、前記電圧値書込み手段は、前記風速値データ読込み手段によって読み込んでいる風速値データが所定の基準風速値と一致した際に、前記電圧印加手段によって印加されている電圧値をその基準風速値に対応させて、前記電圧値データベースに書き込むよう構成されていることを特徴とする請求項３記載の熱線式風速計の校正装置。