JP4657805B2 - 熱式流量センサの温度特性調整方法 - Google Patents

Description

この発明は、流体中に置かれた発熱体から流体に伝達される熱量を電気的に検出することによりその流体の流量を検出する熱式流量センサの温度特性調整方法に関するものである。

従来の熱式流量センサでは、流体の温度を検出し、この流体温度信号により流体流量信号を補正していた（例えば、特許文献１参照）。

また、別の従来の熱式流量センサでは、流体流量のセンサ部分である発熱抵抗体の温度と流体の温度を検出し、両者の差が常に所定値となるようにフィードバック量を補正していた（例えば、特許文献２参照）。

特許第３０７３０８９号公報（第２頁、図２） 特許第２９４８０４０号公報（第２頁、図３）

熱式流量センサにおいては、発熱抵抗体や流体温度検出抵抗体等、回路構成要素にばらつきが存在するため、温度特性の調整が必要である。従来の温度特性調整方法としては、大きく分けて、センサの駆動ブリッジ回路での調整を行わず、駆動ブリッジ回路の後段に回路を設けて、この後段の回路で調整する方法と、発熱抵抗体と流体との温度差とこの温度差の流体温度依存性を精度良く調整する方法との２つの方法が挙げられる。

上記特許文献１ではセンサの駆動ブリッジ回路を構成する流体温度補償抵抗体の抵抗値から流体温度を計算し、この信号を用いてセンサ出力をデジタル回路により補正している。抵抗体の抵抗値から流体温度を計算するためには、基準温度（例えば０℃）の時の抵抗値と抵抗温度係数が必要であるが、抵抗体には製造ばらつきが発生するため、正確な流体温度を計算するためには、全てのセンサの流体温度補償抵抗体の抵抗温度特性を予め測定し、記憶しておく必要がある。

上記特許文献２では、発熱抵抗体と流体との温度差とこの温度差の流体温度依存性を精度良く調整している。この方法によれば、センサの駆動回路部分で調整がなされるので、後段での調整回路は不要となる。この方法についてさらに詳細に説明する。

発熱抵抗体が発生するジュール熱Ｗは、発熱抵抗体の抵抗値をＲｈ、加熱電流をＩｈとすると下記式（１）で表される。

発熱抵抗体が流体に奪われる熱量Ｐは、熱放散係数をＨ、発熱抵抗体と流体との温度差をΔＴｈとすると、下記式（２）で表される。

熱放散係数Ｈは、流量Ｑを用いて下記式（３）のように表される。

定常状態においては、Ｗ＝Ｐが成り立つので、加熱電流Ｉｈと流量Ｑとの間には下記式（４）の関係式が成り立ち、加熱電流Ｉｈを測定することにより流量Ｑを検出することができる。

上記式（４）中のΔＴｈ／Ｒｈは回路調整によりその絶対値と温度係数を調整できる。Ｈの絶対値及び温度係数はセンサ構造により決定される。よって、Ｈの温度係数を打ち消すようにΔＴｈ／Ｒｈの温度係数を回路により設定してやればセンサ出力の温度特性を小さくできる。流体の温度をＴａ、Ｔａが基準温度（例えばＴａ＝０）の時の発熱体の抵抗値をＲｈ０、ΔＴｈをΔＴｈ０、発熱体の抵抗温度係数をα、ΔＴｈの温度係数をβとすると、ΔＴｈ／Ｒｈは下記式（５）のように表される。

上記式（５）から判るように、ΔＴｈ／Ｒｈの流体温度に対する温度係数はα、β、Ｔａ、ΔＴｈ０により決まる。このうち、αは材料固有の値であるから任意にばらつくし、Ｔａは流体温度であるからサンプルごとの調整は不可能である。よって、βとΔＴｈ０の２つパラメータを精度良く調整することになる。実際には、全てのサンプルのΔＴｈを共通の所定値に調整し、βはαに応じた値に調整する。このような調整方法により、ΔＴｈ／Ｒｈの温度係数のばらつきを小さくすることができ、サンプル間の温度特性のばらつきも小さくすることができる。しかし、このような方法でもやはり発熱抵抗体の抵抗温度係数の測定が予め必要となる。また、構造のばらつきにより熱放散係数Ｈの温度係数もばらつくため、ΔＴｈ／Ｒｈの温度係数のばらつきを低減しただけでは温度特性の調整は不十分であるという問題がある。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、回路のばらつき及び構造のばらつきに起因する温度特性のばらつきを、予め発熱抵抗体等の抵抗温度特性を測定することなく、また、別途流体の温度も測定することなく、簡単な方法で調整できる熱式流量センサの温度特性の調整方法を得ることを目的としている。

この発明に係る熱式流量センサの温度特性調整方法は、流体中に配置された発熱抵抗体と、流体中に配置された上記流体の温度を検出する流体温度検出抵抗体と、固定抵抗と、１つ以上の可変抵抗からなる調整抵抗とで構成したブリッジ回路、並びに上記ブリッジ回路の検出出力を上記ブリッジ回路に帰還するオペアンプを備えた熱式流量センサにおける上記ブリッジ回路の検出出力の流体温度による誤差を補正する熱式流量センサの温度特性調整方法において、
上記熱式流量センサと同一の構成のブリッジ回路及びオペアンプを備えたマスターサンプルを用い、
上記マスターサンプルは、上記流体の温度が基準温度の時のブリッジ回路の検出出力をＶＢ１、上記流体の温度が上記基準温度より高温または低温の時のブリッジ回路の検出出力をＶＨ１とするとき、あらかじめ決められた所定流量においてＶＢ１とＶＨ１の比率（ＶＨ１／ＶＢ１）が１となるように調整されており、
このときの上記マスターサンプルの温度特性に上記熱式流量センサの温度特性を合わせるための温度特性調整方法であって、
上記熱式流量センサにおいて、
上記流体の温度が上記基準温度の時の設定流量における上記ブリッジ回路の検出出力ＶＢ２と上記調整抵抗の抵抗値Ｒとの関係式を求め、
上記流体の温度を上記基準温度より高温または低温として上記設定流量において上記調整抵抗の抵抗値Ｒを変化させて上記高温または低温時の上記ブリッジ回路の検出出力ＶＨ２を計測し、
上記計測した検出出力ＶＨ２／ＶＢ２が上記マスターサンプルの上記設定流量におけるＶＨ１／ＶＢ１と等しくなるように上記調整抵抗の抵抗値Ｒを調整することにより、
上記ブリッジ回路の検出出力の誤差を補正するものである。

本発明に係る熱式流量センサの温度特性調整方法によれば、予め発熱抵抗体等の抵抗温度特性を測定する必要が無く、簡単な調整工程で温度特性の最適調整が可能となる。

また、ブリッジ回路の検出出力の誤差を補正するための調整をブリッジ回路内の調整抵抗で行うので、後段の調整回路が簡略化できる。

また、流体検出エレメント部と後段の調整回路部と温度差が生じても補正誤差を生じない。

さらに、回路のばらつきと構造のばらつきとに起因する温度特性のばらつきを一度に調整することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る熱式流量センサの実施の形態１を示す平面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。シリコン基板５上に絶縁膜６により第１のダイヤフラム３と第２のダイヤフラム４が形成されている。絶縁膜６上には例えば白金などの抵抗値が温度によって変化する材料により発熱抵抗体１と流体温度検出抵抗体２が形成されている。発熱抵抗体１と流体温度検出抵抗体２は絶縁膜７により表面を保護されている。

図３は、本発明の実施の形態１おけるセンサ駆動回路を示す回路図である。発熱抵抗体１と流体温度検出抵抗体２と調整抵抗８，９と固定抵抗１０によりブリッジ回路が構成されている。ブリッジ回路の中間点１１，１２の電圧Ｖ１１、Ｖ１２がオペアンプ１３に入力され、その出力１４がブリッジ回路にフィードバックされている。中間点１２の電圧Ｖ１２が流量センサの出力１５となる。

次に、このセンサ駆動回路の動作について説明する。発熱抵抗体１が流体により冷却されると、その抵抗値が下がるため電圧Ｖ１２が上昇する。電圧Ｖ１２が上昇するとオペアンプ１３の非反転入力端子の電圧が上がり、オペアンプ１３の出力１４の電圧Ｖ１４が上昇する。Ｖ１４はブリッジ回路の最上端に入力されているため、発熱抵抗体１に流れる加熱電流Ｉｈが増加し、発熱抵抗体１の温度が上昇して抵抗値が大きくなり電圧Ｖ１２が降下する。加熱電流Ｉｈの増加はＶ１２がＶ１１と等しくなった時点で停止される。この加熱電流Ｉｈの増加は流体流量が大きいほど大きくなるので、この加熱電流Ｉｈの値を固定抵抗１０両端電圧として測定すれば、予め求めた加熱電流Ｉｈの増加分と流体流量との関係から流体流量を知ることができる。

流体流量一定の定常状態においては、加熱電流Ｉｈは下記式（６）で表される。

よって、流量センサの出力Ｖｏｕｔは下記式（７）で表される。Ｒ１０は固定抵抗１０の抵抗値を表す。

ここで、Ｖｏｕｔの温度特性について説明する。固定抵抗１０には温度特性を持たない抵抗値を使用するため、Ｖｏｕｔの温度依存性はＩｈの温度依存性に左右される。Ｉｈの温度依存性はセンサの構造に起因する熱放散係数Ｈの温度依存性と、回路に起因するΔＴｈ／Ｒｈの温度依存性によって決定される。

熱放散係数Ｈの温度係数α_Ｈは、主に流体への熱伝達の温度係数α_ｖと支持部への熱伝導の温度係数α_ｄによって決まる。流体への熱伝達に関する熱放散係数をＨ_ν、支持部への熱伝導に関する熱放散係数をＨ_ｄとすると、下記式（８）が成り立ち、

全熱放散係数Ｈの温度係数α_Ｈは下記式（９）で表される。

α_ｖとα_ｄはそれぞれ流体、支持部を構成する材料の物性値で決まり、ほぼ一定である。構造のばらつきが生じた場合には、上記式（９）中のＨ_ν／Ｈ、Ｈ_ｄ／Ｈにばらつきが生じてα_Ｈもばらつくこととなる。例えば、ダイヤフラムの厚さが厚くなると支持部への熱伝導が増加するため、Ｈ_ｄ／Ｈが大きくなり、Ｈ_ν／Ｈが小さくなってα_Ｈが変化する。

ΔＴｈ／Ｒｈの温度係数は回路定数によって決まる。このことを以下に説明する。図３の回路が平衡状態にあるとき、発熱抵抗体１の抵抗値Ｒｈは下記式（１０）で表される。

ここで、Ｒａは流体温度検出抵抗体２の抵抗値、Ｒ８とＲ９はそれぞれ調整抵抗８と調整抵抗９の抵抗値である。

また、ＲｈとＲａの温度依存性を下記式（１１）及び式（１２）のように表す。
ただし、Ｒｈ０、Ｒａ０はそれぞれ温度０℃の時のＲｈとＲａであり、Ｔｈは発熱抵抗体１の温度、Ｔａは流体温度検出抵抗体２の温度であり、ΔＴｈはＴｈとＴａの差である。また、発熱抵抗体１と流体温度検出抵抗体２は同一材料で形成されるため、抵抗温度係数は等しくαとした。

上記式（１１）及び式（１２）を用いてΔＴｈ／Ｒｈを書き直すと、下記式（１３）となる。

また、ΔＴｈは下記式（１４）となる。

Ｔａ＝０の時のΔＴｈをΔＴｈ０とすると、上記式（１４）よりΔＴｈ０は下記式（１５）で表される。

上記式（１５）を用いると、上記式（１３）は下記式（１６）のように表される。

ここで、Ｒ_８／Ｒａ０＝Ａ_１とおくと、ΔＴｈ／Ｒｈは下記式（１７）となり、ΔＴｈ／Ｒｈの流体温度Ｔａに関する温度係数γは下記式（１８）となる。

上記式（１８）からΔＴｈ／Ｒｈの温度係数γはΔＴｈ０とＡ_１に依存し、回路定数によって決まることが判る。

以上の説明から、本発明に係る熱式流量センサの温度特性の調整は、上記式（９）で表される熱放散係数Ｈの温度係数α_Ｈを上記式（１８）で表されるΔＴｈ／Ｒｈの温度係数γでキャンセルするように行えば良いことが判る。α_Ｈにばらつきが無く一定であるならば、ΔＴｈ０とＡ_１を精度良く調整すれば常に最適な温度特性が得られることになるが、実際にはα_Ｈにはばらつきがあり精度が落ちる。また、ΔＴｈ０を調整するにはＲｈ０とαを予め測定しておかなければならず、そのための手間がかかる。そこで、本発明の実施の形態１では、以下に説明するように構成している。

図４は、本発明に係る熱式流量の調整方法に用いるマスターサンプルの温度特性を示す図であり、マスターサンプルは図３に示した調整すべき熱式流量センサと同一の構成を備える。図４に示したように、流量と流量換算誤差との関係は、高温側１６と低温側１７でほぼ対称形になる。高温特性と低温特性が対称形の場合、両者の流量換算誤差が０％で交わる流量Ｑｐが存在する。この流量Ｑｐにおいては、基準温度での出力ＶＢと高温での出力ＶＨと低温での出力ＶＬが全て等しくなる。よって、調整すべき熱式流量センサは、基準温と高温（或いは低温）の流量Ｑｐにおける出力電圧が等しくなるように回路定数を調整すれば図４に示すようなマスターサンプルの温度特性と同一の温度特性が得られることになる。

調整すべき熱式流量センサの回路定数の調整には、図３の回路図における調整抵抗８，９を用いる。図５は、本発明の実施の形態１による熱式流量センサの温度特性調整方法を示す図である。図５において、直線１８が基準の温度でのＲ９とＶｏｕｔの関係であり、直線１９が高温でのＲ９とＶｏｕｔの関係である。Ｒ９の狭い範囲内では、Ｒ９とＶｏｕｔの関係は線形とみなせる。Ｒ９を大きくするとＶｏｕｔは小さくなるが、その傾きの絶対値は高温ほど大きくなる。直線１８と直線１９の交わる点のＲ９が最適値Ｒ９ｏｐｔとなる。

図６は、本発明に係る熱式流量センサの調整方法の実施の形態１を示すフローチャートである。図６に基づき回路定数の調整手順を説明する。
Ｓ１ 流体の流量をＱｐに設定する。
Ｓ２ 流体温度を基準温度に設定し安定させる。
Ｓ３ 調整すべき熱式流量センサにおける流体温度検出抵抗体２の両端電圧Ｖ２と調整抵抗８の両端電圧Ｖ８との比が、マスターサンプルにおける流体温度検出抵抗体２の両端電圧Ｖ２と調整抵抗８の両端電圧Ｖ８との比（Ａ_１）と一致するように、調整抵抗８の抵抗値Ｒ８を調整する。
Ｓ４ Ｒ９を調整範囲の最大値Ｒ９ｍａｘに設定する。
Ｓ５ Ｖｏｕｔを測定し、ＶＢｍｉｎに記憶する。
Ｓ６ Ｒ９を調整範囲の最小値Ｒ９ｍｉｎに設定する。
Ｓ７ Ｖｏｕｔを測定し、ＶＢｍａｘに記憶する。
Ｓ８ 下記式（１９）により傾きｒＢを計算する。

Ｓ９ 流体温度を高温に設定し安定させる。
Ｓ１０ Ｖｏｕｔを測定し、ＶＨに記憶する。
Ｓ１１ 下記式（２０）によりＶＢを計算する。

Ｓ１２ ＶＨとＶＢの比率が１かどうかを判断する。
ＶＨ／ＶＢ＝１なら調整を終了する。
ＶＨ／ＶＢ≠１ならＲ９を調整し、Ｓ１０にもどる。このとき、ＶＨ／ＶＢ＞１であればＲ９を大きくし、ＶＨ／ＶＢ＜１であればＲ９を小さくする。

Ｓ８で計算した傾きｒＢは、図５中の直線１８の傾きであり、その値は負となる。また、Ｓ１１で計算したＶＢは調整抵抗９の抵抗値が任意の値Ｒ９の時の基準の温度におけるＶｏｕｔに相当する。

Ｓ１２でＲ９を調整すると、高温の時のＶｏｕｔ（＝ＶＨ）だけでなく、基準の温度におけるＶｏｕｔ（＝ＶＢ）も変化するが、手順Ｓ９で流体温度を高温に設定しているため、ＶＢを直接測定することはできないので、図５中の直線１８の傾きｒＢとＲ９を用いて計算で求めている。この例では、基準の温度での出力ＶＢと高温での出力ＶＨが等しくなるようにＲ９を調整したが、図４に示すように、温度特性は高温の時と低温の時でほぼ対称形をなすので、基準の温度での出力ＶＢと低温での出力ＶＬが等しくなるようにＲ９を調整してもほぼ同等の結果が得られることは言うまでもない。

図７は、本発明に係る熱式流量センサの実施の形態１における他の例を示す平面図であり、図８及び図９は、図７に示した流量センサのセンサ駆動回路である。図７に示したように、発熱抵抗体１が形成されたダイヤフラム３上に、発熱抵抗体１の温度を測定する温度センサ２１を形成し、図８及び図９に示したように、いわゆる傍熱型の定温度差駆動回路を用いている熱式流量センサにも同様に本実施の形態１の熱式流量センサの温度特性調整方法を適用することができる。

本実施の形態１の熱式流量センサの温度特性調整方法によれば、発熱抵抗体１や流体温度検出抵抗体２の抵抗温度特性を予め測定しておく必要が無く、簡単な調整工程で温度特性の最適調整が可能となる。

また、センサ出力をモニタしながら調整するので、熱放散係数Ｈのばらつきと、ΔＴｈ／Ｒｈのばらつきを一括して調整できるようになる。

また、流量検出エレメント部と後段の調整回路部とに温度差が生じても補正誤差を生じない。

さらに、センサの駆動ブリッジ回路内の調整抵抗により調整を行うので、後段の調整回路が簡略化される。

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２における回路定数の調整手順を示すフローチャートである。図１０に示したように、流体温度検出抵抗体２の両端電圧Ｖ２と調整抵抗８の両端電圧Ｖ８の比が、マスターサンプルの流体温度検出抵抗体２の両端電圧Ｖ２と調整抵抗８の両端電圧Ｖ８の比（Ａ_１）と一致するように、調整抵抗８の抵抗値Ｒ８を調整する調整工程（図６のＳ３）を省いて、図１０に示したように、Ｒ９のみで調整することもできる。この場合、Ａ_１を調整せず、このＡ_１のばらつきも含めてΔＴｈ０のみで調整することとなる。図１０に基づき回路定数の調整手順を説明する。
Ｓ１ 流体の流量をＱｐに設定する。
Ｓ２ 流体温度を基準温度に設定し安定させる。
Ｓ３ Ｒ９を調整範囲の最大値Ｒ９ｍａｘに設定する。
Ｓ４ Ｖｏｕｔを測定し、ＶＢｍｉｎに記憶する。
Ｓ５ Ｒ９を調整範囲の最小値Ｒ９ｍｉｎに設定する。
Ｓ６ Ｖｏｕｔを測定し、ＶＢｍａｘに記憶する。
Ｓ７ 上記式（１９）により傾きｒＢを計算する。
Ｓ８ 流体温度を高温に設定し安定させる。
Ｓ９ Ｖｏｕｔを測定し、ＶＨに記憶する。
Ｓ１０ 上記式（２０）によりＶＢを計算する。
Ｓ１１ ＶＨとＶＢの比率が１かどうかを判断する。
ＶＨ／ＶＢ＝１なら調整を終了する。
ＶＨ／ＶＢ≠１ならＲ９を調整し、Ｓ９にもどる。このとき、ＶＨ／ＶＢ＞１であればＲ９を大きくし、ＶＨ／ＶＢ＜１であればＲ９を小さくする。

本実施の形態２によれば、調整抵抗８が不要となり、調整抵抗９のみによる調整で、調整工程が更に簡単になる。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３における回路定数の他の調整手順を示すフローチャートであり、図１２は、本実施の形態３における調整方法を示す図である。

この実施の形態３における回路定数の調整工程は、無風状態（流体流量＝０）にて行う。この場合、図１２に示したように、基準の温度での出力ＶＢを示す直線１８と高温での出力ＶＨを示す直線１９の値の比（Ａ２）が、マスターサンプルの無風状態におけるＡ２の値になるようにＲ９をＲ９ｏｐｔの値に調整すればよい。図１１に示したように、図６のフローに比べ、流体流量を調整する工程が不要となり、単に周囲温度を高温に設定すればよい。

本実施の形態３によれば、さらに簡単な調整工程で温度特性の調整が可能となるとともに、無風状態で調整を行うため、高温流体を流す装置が必要なくなり、恒温槽内やホットプレート上での調整が可能となり、調整に必要な設備も簡単になる。

実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４おけるセンサ駆動回路を示す回路図である。本実施の形態４では、調整抵抗８，９をデジタル的に調整する。図１３に示したように、調整抵抗８，９を調整用ＡＳＩＣ２０内のＤＡ変換器（ＤＡＣ）で構成すれば、調整をデジタル的に行うことができる。元々ゲインとオフセットを調整するためのＡＳＩＣは必要であるので、その中にＤＡ変換器を２つ追加すればよく、これによるコストアップはほとんど無い。

本実施の形態４によれば、温度特性の調整をデジタル的に行うことができるので、コンピュータを用いて調整工程の自動化が簡単にできるようになり、調整工程をさらに簡略化できる。

実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５における温度特性調整方法を示す図であり、図１５は、本発明に係る流量センサの実施の形態５における回路定数の調整手順を示すフローチャートである。

本実施の形態５では、高温の時におけるＲ９の最大値Ｒ９ｍａｘと最小値Ｒ９ｍｉｎにおける出力ＶＨｍｉｎとＶＨｍａｘを計測し、基準温の時におけるＶＢｍｉｎとＶＢｍａｘ及びＲ９ｍａｘ、Ｒ９ｍｉｎ、ＶＨｍｉｎ、ＶＨｍａｘを用いて図１４における線１８と線１９の交点のＲ９を計算により求め、このＲ９を始点として調整を行う。このときの調整手順は、図１５のフローチャートに従って実施する。

図１５に示したように、Ｓ９まで図６と同様の工程を経てＳ９で流体温度を高温に設定した後、Ｓ１０〜Ｓ１３のように、Ｒ９ｍａｘとＲ９ｍｉｎにおける出力ＶＨｍｉｎとＶＨｍａｘを測定し、Ｓ１４において図１４における線１９の傾きｒＢを求める。次にＳ１５において、下記式（２１）により、図１４の線１８と線１９交点のＲ９の値であるＲ９ｏｐｔを計算により求める。

この後、Ｒ９の値をＲ９ｏｐｔとして微調整を開始し、ＶＢ＝ＶＨとなったところで調整終了となる。

図１６は、本発明の実施の形態５における温度特性調整方法を示す別の図である。本実施の形態５における調整方法は、図１６に示したように、無風時の調整にも適用できる。この場合、Ｒ９ｏｐｔを求める式は次式のようになる。

温度特性を精度良く調整するためにはＲ９の調整単位を非常に細かくする必要があるので、ある程度最適値を予測して、その近辺で調整を行う方が調整に要する時間を短縮できる。

本実施の形態５によれば、ある程度最適値を予測して、その近辺で微調整を実施するので、調整抵抗の調整単位を細かくしても、調整時間を短縮でき、短い時間で高精度な調整ができる。

本発明に係る熱式流量センサの温度特性調整方法は、自動車の内燃機関等に供給する空気の流量を計測する熱式流量センサに有効に利用できる。

本発明に係る熱式流量センサの実施の形態１を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態１おけるセンサ駆動回路を示す回路図である。 本発明に係る熱式流量センサの調整方法に用いるマスターサンプルの温度特性を示す図である。 本発明の実施の形態１による熱式流量センサの温度特性調整方法を示す図である。 本発明に係る熱式流量センサの温度特性調整方法の実施の形態１を示すフローチャートである。 本発明に係る熱式流量センサの実施の形態１における他の例を示す平面図である。 図７に示した流量センサのセンサ駆動回路である。 図７に示した流量センサのセンサ駆動回路である。 本発明の実施の形態２における回路定数の調整手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における回路定数の他の調整手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における温度特性調整方法を示す図である。 本発明の実施の形態４おけるセンサ駆動回路を示す回路図である。 本発明の実施の形態５における温度特性調整方法を示す図である。 本発明の実施の形態５における温度特性調整方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５における温度特性調整方法を示す別の図である。

符号の説明

１ 発熱抵抗体、２ 流体温度検出抵抗体、３ 第１のダイヤフラム、
４ 第２のダイヤフラム、５ シリコン基板、６，７絶縁膜、８，９ 調整抵抗、
１０ 固定抵抗、１１，１２ ブリッジ回路の中間点、１３ オペアンプ、
１４ オペアンプ出力、１５ 流量センサ出力、１６ 高温時の流量換算誤差、
１７ 低温時の流量換算誤差、１８ 基準温時のＲ９とＶｏｕｔの関係、
１９ 高温時のＲ９とＶｏｕｔの関係、２０ 調整用ＡＳＩＣ、２１ 温度センサ、
２２ 出力抵抗。

Claims (5)

1. 流体中に配置された発熱抵抗体と、流体中に配置された上記流体の温度を検出する流体温度検出抵抗体と、固定抵抗と、１つ以上の可変抵抗からなる調整抵抗とで構成したブリッジ回路、並びに上記ブリッジ回路の検出出力を上記ブリッジ回路に帰還するオペアンプを備えた熱式流量センサにおける上記ブリッジ回路の検出出力の流体温度による誤差を補正する熱式流量センサの温度特性調整方法において、
   上記熱式流量センサと同一の構成のブリッジ回路及びオペアンプを備えたマスターサンプルを用い、
   上記マスターサンプルは、上記流体の温度が基準温度の時のブリッジ回路の検出出力をＶＢ１、上記流体の温度が上記基準温度より高温または低温の時のブリッジ回路の検出出力をＶＨ１とするとき、あらかじめ決められた所定流量においてＶＢ１とＶＨ１の比率（ＶＨ１／ＶＢ１）が１となるように調整されており、
   このときの上記マスターサンプルの温度特性に上記熱式流量センサの温度特性を合わせるための温度特性調整方法であって、
   上記熱式流量センサにおいて、
   上記流体の温度が上記基準温度の時の設定流量における上記ブリッジ回路の検出出力ＶＢ２と上記調整抵抗の抵抗値Ｒとの関係式を求め、
   上記流体の温度を上記基準温度より高温または低温として上記設定流量において上記調整抵抗の抵抗値Ｒを変化させて上記高温または低温時の上記ブリッジ回路の検出出力ＶＨ２を計測し、
   上記計測した検出出力ＶＨ２／ＶＢ２が上記マスターサンプルの上記設定流量におけるＶＨ１／ＶＢ１と等しくなるように上記調整抵抗の抵抗値Ｒを調整することにより、
   上記ブリッジ回路の検出出力の流体温度による誤差を補正することを特徴とする熱式流量センサの温度特性調整方法。
2. 上記設定流量を、上記所定流量とすることを特徴とする請求項１記載の熱式流量センサの温度特性調整方法。
3. 上記設定流量を、流量＝０とすることを特徴とする請求項１記載の熱式流量センサの温度特性調整方法。
4. 上記調整抵抗を、デジタル的に抵抗を調整できる素子で構成することを特徴とする請求項１記載の熱式流量センサの温度特性調整方法。
5. 上記熱式流量センサにおいて、
   上記流体の温度を上記基準温度とした時の上記ブリッジ回路の検出出力ＶＢ２と上記調整抵抗の抵抗値Ｒとの関係式を求め、
   上記流体の温度を上記基準温度より高温または低温とした時の上記ブリッジ回路の検出出力ＶＨ２と上記調整抵抗の抵抗値Ｒとの関係式を求め、
   上記ブリッジ回路の検出出力ＶＢ２と上記調整抵抗の抵抗値Ｒとの関係式と上記ブリッジ回路の検出出力ＶＨ２と上記調整抵抗の抵抗値Ｒとの関係式との交点の抵抗値Ｒを求め、上記調整抵抗の調整における初期値として上記交点の抵抗値Ｒを用いることを特徴とする請求項１記載の熱式流量センサの温度特性調整方法。

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