JP2789272B2 - 流量計の流量補正方法 - Google Patents

流量計の流量補正方法

Info

Publication number
JP2789272B2
JP2789272B2 JP3348598A JP34859891A JP2789272B2 JP 2789272 B2 JP2789272 B2 JP 2789272B2 JP 3348598 A JP3348598 A JP 3348598A JP 34859891 A JP34859891 A JP 34859891A JP 2789272 B2 JP2789272 B2 JP 2789272B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
flow
output signal
sensor
temperature measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3348598A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05157603A (ja
Inventor
哲生 久永
滋 青島
安治 大石
剛 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP3348598A priority Critical patent/JP2789272B2/ja
Publication of JPH05157603A publication Critical patent/JPH05157603A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2789272B2 publication Critical patent/JP2789272B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Details Of Flowmeters (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地面に対して垂直方向
に配置される管路内を流れる被測定流体の流量測定に適
用される流量計の流量補正方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に測定流体として例えば気体の流量
測定には、各種の流量計が提案されており、その1つと
して例えば特開昭60−142268号公報には、その
流量センサとして半導体製造技術を用いて製作された熱
式流速センサが提案されている。
【0003】この熱式流速センサは、図3に示すように
半導体基板1の表面にこの半導体基板1と熱的に絶縁す
る空間部2を介して薄膜状のダイアフラム構造3が形成
されており、このダイアフラム構造3の表面中央部には
ヒータエレメント4およびこのヒータエレメント4の両
側に熱感知用の測温抵抗エレメント5,6が形成されて
流速センサ10が構成されている。
【0004】このように構成される熱式流速センサ10
は、図4に断面図で示すように管路11内に水平方向に
取り付けて流量計を構成し、ヒータエレメント4に電流
を流して加熱し、気体の流れの中に置いたときに矢印方
向8から気体が流れると、上流側の測温抵抗エレメント
5は気体の流れによって冷却されて降温し、一方、下流
側の測温抵抗エレメント6は温度が上昇する。
【0005】この結果、上流側の測温抵抗エレメント5
と下流側測温抵抗エレメント6との温度差が生じ、抵抗
値が変化する。このため、上流側の測温抵抗エレメント
5と下流側測温抵抗エレメント6とをホイートストンブ
リッジ回路に組み込み、その抵抗値の変化を電圧に変換
することにより、気体の流速に応じた電圧出力が得ら
れ、その結果、気体の流速を検出することができる。
【0006】このように構成される流量計においては、
熱式流速センサ10が前述したように水平方向に取り付
けられた場合には、ヒータエレメント4の加熱駆動によ
り、図4に示すように熱を帯びた流体は矢印Aで示す上
方向に均一に上昇するするので、水平方向の取り付けに
よる測定誤差が生じることなく、極めて高い感度が得ら
れ、毎秒数mm程度の微少気体まで測定可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示すように管路11を地面に対して垂直方向に配置し、
この管路11内に流速センサ10を、上流側の測温抵抗
エレメント5を上方向にして下流側測温抵抗エレメント
6を下方向に向けて垂直方向に取り付けるいわゆる垂直
取り付け構造とし、上方から下方向に向かって矢印方向
8で流れる気体の流量を測定しようとすると、ヒータエ
レメント4の発熱により流速センサ10の近傍で気体の
自然対流が生じ、熱気を帯びた流体は軽くなって主に上
流側(矢印方向B)に上昇し、上流側測温抵抗エレメン
ト5の温度が高くなり、流速センサ10の流量出力が負
方向にシフトする。
【0008】また、図6に示すように上流側の測温抵抗
エレメント5を下方向に下流側測温抵抗エレメント6を
上方向に向けて垂直方向に取り付けるいわゆる垂直取り
付け構造とし、下方から上方向に向かって矢印方向8で
流れる気体の流量を測定しようとすると、ヒータエレメ
ント4により熱気を帯びた流体は軽くなって主に下流側
(矢印方向C)に上昇し、下流側測温抵抗エレメント6
の温度が高くなり、流速センサ10の流量出力が正方向
にシフトする。
【0009】このように同一の流速センサ10でも取り
付け状態において、水平方向に取り付けた場合とは異な
り、流量測定に誤差が生じ、水平方向の取り付け状態と
出力特性が異なるという問題があつた。
【0010】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、流
速センサの姿勢によらずに流速センサの出力信号のみで
自己の姿勢の違いによる流量誤差を除去し、安定した気
体流量の測定を可能にした流量計の流量補正方法を提供
することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、流速センサのヒータ加熱を間欠的に
オン,オフ制御するとともにヒータ加熱のオフからオン
に切り換わった直後の流速センサの出力信号の少なくと
も2点を計測し、この出力信号差からヒータ加熱の自然
対流による出力信号を演算し、流速センサの出力信号と
自然対流による出力信号とから自然対流によらない被測
定流体の流量を算出するようにしたものである。
【0012】
【作用】本発明においては、ヒータの加熱を間欠的に駆
動し、自然対流の発生,停止を繰り返し、自然対流が発
生し始めるときの流速センサの出力信号を刻々と読みと
り、それらの複数のデータから自然対流のない状態の被
測定流体の流量が算出される。
【0013】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。流速センサ10は極めて熱容量が小さいた
め、ヒータエレメント4の加熱をオフからオンにする
と、数msで定常状態に達する。一方、気体がヒータエ
レメント4の熱を受けて自然対流を生じ、一定値に達す
るまでには流速センサ10よりも長い時間(10ms以
上)を必要とする。
【0014】ここで上流側測温抵抗エレメント5,下流
側測温抵抗エレメント6の出力信号をそれぞれTu,T
dとし、ヒータエレメント4の加熱をオフからオンにし
たときの出力信号Tu,TdからTd−Tuを計算し、
時間を追ってプロットすると、図1に示すようになる。
すなわち下流側測温抵抗エレメント6が上流側測温抵抗
エレメント5よりも上方にあるときは(図6の状態)、
図中「イ」で示す流速センサ出力信号(Td−Tu)が
得られ、また、上流側測温抵抗エレメント5と下流側測
温抵抗エレメント6とが水平方向にあるときは(図4の
状態)、図中「ロ」で示す流速センサ出力信号が得ら
れ、さらに下流側測温抵抗エレメント6が上流側測温抵
抗エレメント5よりも下方にあるときは(図5の状
態)、図中「ハ」で示す流速センサ出力信号が得られ
る。
【0015】ここで上流側測温抵抗エレメント5と下流
側測温抵抗エレメント6とが水平方向の取り付けではな
いときの流速センサ10の出力信号Td−Tu(これを
Bとする)と、上流側測温抵抗エレメント5と下流側
測温抵抗エレメント6とが水平方向の取り付けのときの
流速センサ10の出力信号(これをXA とする)との差
をEとすると、この信号差Eは下記数1のように表せ
る。
【0016】
【数1】
【0017】なお、この式でE∞は時間tが無限大のと
きの信号差Eの値,τは自然対流発生の時定数を表す。
下流側測温抵抗エレメント6が上流側測温抵抗エレメン
ト5よりも上方にあるときはE∞は正となり、下方のと
きは負となる。
【0018】流速センサ10のヒータエレメント4がオ
ンとなり、流速センサ10の動作が安定した後、2つの
時刻t1 ,t2 で流速センサ10の出力信号XB1および
出力信号XB2を読みとる。これらの出力信号XB1,XB2
は下記数2,数3に示すように表せる。
【0019】
【数2】
【0020】
【数3】
【0021】ここで上記2式の出力信号差を計算する
と、下記数4に示すようになる。
【0022】
【数4】
【0023】これらの式において、τ,t1 ,t2 が既
知であるので、右辺の括弧内は定数になり、下記数5に
示すようにE∞を求めることができる。なお、τは実験
データから求める。
【0024】
【数5】
【0025】したがってE∞を用いてXA 、すなわち上
流側測温抵抗エレメント5および下流側測温抵抗エレメ
ント6が水平方向に配置されているときの流速センサ1
0の出力信号を、下記数6に示す式に時間tにt1 また
はt2 を、XB にXB1またはXB2をそれぞれ代入するこ
とによって求めることができる。
【0026】
【数6】
【0027】ここで時間t1 ,t2 における流速センサ
10の出力信号XB1,XB2のデータを読みとった後、ヒ
ータエレメント4をオフにし、自然対流を止める。その
後、再びヒータエレメント4をオンにし、前述した操作
を繰り返す。
【0028】このように間欠的に測定を行っても1秒間
に10回以上の測定が可能であり、測定対象の流速が頻
繁に変わらない限り十分に実用的な測定頻度で計測が可
能となる。つまり流速センサ10は熱容量が小さいの
で、ヒータエレメント4が1秒間に何度もオン,オフ制
御が可能であり、頻繁に計測されることになる。
【0029】図1は本発明による流量計の流量補正方法
の一実施例を説明する流量計の構成を示すブロック図で
ある。同図において、10は前述したヒータエレメント
4およびこのヒータエレメント4を挟んで両側に配置さ
れた上流側測温抵抗エレメント5,下流側測温抵抗エレ
メント6が形成された流速センサ、21はヒータエレメ
ント4の加熱をオン,オフ制御するヒータ駆動回路、2
2は上流側測温抵抗エレメント5の出力信号と下流側測
温抵抗エレメント6の出力信号との信号差をとる差動ア
ンプ、23は差動アンプ22の出力信号をホールドする
サンプルホールド回路、24はサンプルホールド回路2
3の出力信号をディジタル信号に変換するA/D変換
器、25はヒータ駆動回路21,サンプルホールド回路
23およびA/D変換器24などの動作を制御するマイ
クロコンピュータである。
【0030】このように構成された流量計は、マイクロ
コンピュータ25から指示により流速センサ10のヒー
タエレメント4を間欠的にオン,オフ制御し、自然対流
の発生,停止を行うとともにヒータエレメント4のオフ
からオンに切り換わった直後に流速センサ10の上流側
測温抵抗エレメント5および下流側測温抵抗エレメント
6の出力信号を差動アンプ22に入力し、マイクロコン
ピュータ25から指示されるタイミング時間t1,t2
サンプルホールド回路23にてこの差動アンプ22の出
力データを捕らえてホールドし、A/D変換器24によ
りディジタルデータに変換されてマイクロコンピュータ
25に入力され、このマイクロコンピュータ25では前
述した演算処理を行い、流量値を出力する。
【0031】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
流速センサの姿勢によらず被測定流体の流量測定が正確
に行えるという極めて優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による流量計の流量補正方法を説明する
ための流速センサの各姿勢に対応する流速センサの出力
信号を示す図である。
【図2】本発明による流量計の流量補正方法に適用され
る流量計の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明による流量計の流量補正方法に適用され
る流速センサの構成を示す平面図である。
【図4】水平方向に配置された管路内に流速センサが水
平方向に配置される構成を示す断面図である。
【図5】垂直方向に配置された管路内に流速センサが上
流側測温抵抗エレメントを上方に向けて配置される構成
を示す断面図である。
【図6】垂直方向に配置された管路内に流速センサが下
流側測温抵抗エレメントを上方に向けて配置される構成
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 空間部 3 ダイアフラム部 4 ヒータエレメント 5 上流側測温抵抗エレメント 6 下流側測温抵抗エレメント 8 矢印方向 10 流速センサ 11 管路 21 ヒータ駆動回路 22 差動アンプ 23 サンプルホールド回路 24 A/D変換器 25 マイクロコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 剛 神奈川県藤沢市川名一丁目12番2号 山 武ハネウエル株式会社藤沢工場内 (56)参考文献 特開 昭61−90013(JP,A) 特開 平3−53127(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/68

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地面に対して垂直方向に配置されかつ内
    部に被測定流体が流れる管路と、 ヒータおよびこのヒータを挟んで両側に配置された温度
    測定センサを有しかつ前記管路内に前記温度測定センサ
    側が被測定流体の流れる方向に向けて配置され前記管路
    内に流れる被測定流体の流速を測定する流速センサと、
    を備えた流量計において、 前記流速センサのヒータ加熱を間欠的にオン,オフ制御
    するとともに前記ヒータ加熱のオフからオンに切り換わ
    った直後の前記流速センサの出力信号の少なくとも2点
    を計測し、この出力信号差から前記ヒータ加熱の自然対
    流による出力信号を演算し、前記流速センサの出力信号
    と前記自然対流による出力信号とから自然対流によらな
    い被測定流体の流量を算出することを特徴とする流量計
    の流量補正方法。
JP3348598A 1991-12-06 1991-12-06 流量計の流量補正方法 Expired - Fee Related JP2789272B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3348598A JP2789272B2 (ja) 1991-12-06 1991-12-06 流量計の流量補正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3348598A JP2789272B2 (ja) 1991-12-06 1991-12-06 流量計の流量補正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05157603A JPH05157603A (ja) 1993-06-25
JP2789272B2 true JP2789272B2 (ja) 1998-08-20

Family

ID=18398086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3348598A Expired - Fee Related JP2789272B2 (ja) 1991-12-06 1991-12-06 流量計の流量補正方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2789272B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006057208A1 (de) * 2006-12-01 2008-06-05 Endress + Hauser Flowtec Ag Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Massedurchflusses
JP4947463B2 (ja) * 2007-04-09 2012-06-06 国立大学法人電気通信大学 流量計測装置および流量計測方法
JP5522826B2 (ja) * 2009-03-26 2014-06-18 トキコテクノ株式会社 熱式流量計
CN108107235A (zh) * 2018-01-19 2018-06-01 昆明理工大学 一种基于实时姿态的电磁流速流量测量装置及其测量方法
WO2023043474A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid flow meters

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05157603A (ja) 1993-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2338036B1 (en) Mass flow controller and method of operating the same
JP2666163B2 (ja) 流速センサの温度特性補正方法
JPH0663803B2 (ja) 零点補償方法
WO2003029759A1 (fr) Instrument de mesure de debit
JPH0690062B2 (ja) 熱式流速検出装置
JP2789272B2 (ja) 流量計の流量補正方法
JP3424974B2 (ja) 流量センサ
JP2946400B2 (ja) 発熱抵抗体の温度制御回路
CN106840287B (zh) 流量传感器、流量计及流量检测方法
JP3293469B2 (ja) 熱式流速センサ
JP3153787B2 (ja) 抵抗体による熱伝導パラメータセンシング方法及びセンサ回路
JPH1164061A (ja) 流速センサ及び流速計測方法
JPH06265565A (ja) 気体の流速検出装置
JP2887018B2 (ja) 流体の流速及び流れ方向検出センサ
RU2276775C2 (ru) Термоанемометрический датчик массового расхода жидкостей и газов
JPH075009A (ja) エンジンの空気流量測定装置、燃料噴射制御装置及びこれらに用いる流量センサ
JP2001141539A (ja) フローセンサの温度補正方法及びフローセンサ回路
JPH109919A (ja) 質量流量計
KR960013743B1 (ko) 광도전성소자를 이용한 열선유속계의 설계
KR20020080137A (ko) 유량 계측용 센서 및 이를 이용한 질량유량제어장치 및 방법
KR0163621B1 (ko) 한개의 열선센서를 이용한 유동장 내의 온도 및 속도의 측정방법
JPH0516730B2 (ja)
JPH0493768A (ja) 流速センサ
JPH0447228A (ja) 流速センサ及び流速センサ付フルイディック流量計
JPH04240566A (ja) 流量方向センサ

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080612

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080612

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090612

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100612

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees