JPH02221817A - 流量計における流体組成補正方法 - Google Patents
流量計における流体組成補正方法Info
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- JPH02221817A JPH02221817A JP1324836A JP32483689A JPH02221817A JP H02221817 A JPH02221817 A JP H02221817A JP 1324836 A JP1324836 A JP 1324836A JP 32483689 A JP32483689 A JP 32483689A JP H02221817 A JPH02221817 A JP H02221817A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、流速測定に関し、特に流体測定における不正
確さを克服する方法に関する。
確さを克服する方法に関する。
高温膜マイクロ風速計（マイクロアネモメータ）は、単
一方向及び双方向流体測定の双方に用いられる装置とし
て一般的に知られている。このような装置の一例は米国
特許第４５０１１４４号に示されている。マイクロ風速
計、または素子として用いられている「マイクロブリッ
ジ」自体比較的安価に生産できる。
一方向及び双方向流体測定の双方に用いられる装置とし
て一般的に知られている。このような装置の一例は米国
特許第４５０１１４４号に示されている。マイクロ風速
計、または素子として用いられている「マイクロブリッ
ジ」自体比較的安価に生産できる。
後に詳述するが、マイクロ風速計は直接流体の流れの中
に晒すことによって、特に流体が層流の時、非常に高い
精度で流速を感知することができる。このようにして、
マイクロ風速計は流体の動的特性を直接測定することが
できる。
に晒すことによって、特に流体が層流の時、非常に高い
精度で流速を感知することができる。このようにして、
マイクロ風速計は流体の動的特性を直接測定することが
できる。
上述の感知装置は流量を近似的に測定するのに用いるこ
とができるが、測定される流体の組成の変化によってエ
ラーが非常に多く発生する。したがって、測定される流
体の組成変化に影響されないマイクロ風速計型の流量測
定器が要求されている。
とができるが、測定される流体の組成の変化によってエ
ラーが非常に多く発生する。したがって、測定される流
体の組成変化に影響されないマイクロ風速計型の流量測
定器が要求されている。
本発明によれば、次の２つの間にある関係が存在するこ
とが発見された。
とが発見された。
（１）零流量、即ち流量が零の時に得られる信号に対応
した値を減算することによって補正された流量信号、及
び （２）比熱Ｃρ、熱伝導率ｋ、密度ｑを含む流体の特性
値。
した値を減算することによって補正された流量信号、及
び （２）比熱Ｃρ、熱伝導率ｋ、密度ｑを含む流体の特性
値。
更に、同線な関係が次の２つの間にも存在する。
（１）零センサ出力、即ち流量が零の時に得られる値を
減算することによって零にされた電気的センサ信号また
は関連した電気的測定値、及び（２）比熱ｃｐ、熱伝導
率ｋ、密度ｑ 代表的モデルを基に気体の種類と独立な補正係数と思わ
れるものが発見された。これらの係数は、両対数目盛り
でとった信号対流量曲線を、選択した基準曲線と重なり
合うまで平行に移動させる移動量と等しい。これらの移
動量、即ち補正係数は、正規化された気体の特性値の乗
数型で表され、次のような関係がある。
減算することによって零にされた電気的センサ信号また
は関連した電気的測定値、及び（２）比熱ｃｐ、熱伝導
率ｋ、密度ｑ 代表的モデルを基に気体の種類と独立な補正係数と思わ
れるものが発見された。これらの係数は、両対数目盛り
でとった信号対流量曲線を、選択した基準曲線と重なり
合うまで平行に移動させる移動量と等しい。これらの移
動量、即ち補正係数は、正規化された気体の特性値の乗
数型で表され、次のような関係がある。
Ｍｅ“／ Ｍｏ −（ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ０）
または、 Ｍｏ ”／ Ｍｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ
０）（ｑ／ｑ０）” または、 Ｓ０°／ Ｓ６ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ
０）”または、 Ｓ（１” ／ Ｓｏ ＝ （ｋ／ｋ０）ゞ’ （ｃ ｐ
／ｃ ｐ ０） ”（ｑ／ｑ０）ｖ″ ここで、Ｍｏ”＝補正された重量流量 ８．１＝補正されたセンサ出力 ■。“＝補正された体積流量 ｋ ／ ｋ ｏ ＝正規化された熱伝導率Ｃｐ ／ ｃ
ｐ ｏ ＝正規化された比熱ｑ／ｑｏ＝正規化された
密度 ０＝基基準体 Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ
３は指数 補正係数は気体の組成とは独立しており、異なる個々の
気体について得られる全てのセンサ出力対流量重量また
は体積）曲線は、個々の定数を除いて等しい。
または、 Ｍｏ ”／ Ｍｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ
０）（ｑ／ｑ０）” または、 Ｓ０°／ Ｓ６ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ
０）”または、 Ｓ（１” ／ Ｓｏ ＝ （ｋ／ｋ０）ゞ’ （ｃ ｐ
／ｃ ｐ ０） ”（ｑ／ｑ０）ｖ″ ここで、Ｍｏ”＝補正された重量流量 ８．１＝補正されたセンサ出力 ■。“＝補正された体積流量 ｋ ／ ｋ ｏ ＝正規化された熱伝導率Ｃｐ ／ ｃ
ｐ ｏ ＝正規化された比熱ｑ／ｑｏ＝正規化された
密度 ０＝基基準体 Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ
３は指数 補正係数は気体の組成とは独立しており、異なる個々の
気体について得られる全てのセンサ出力対流量重量また
は体積）曲線は、個々の定数を除いて等しい。
本発明の実施例では、流体には直接晒されていない第２
のマイクロ風速センサが用いられている。
のマイクロ風速センサが用いられている。
このセンサは流体とは比較的離れた位置で連通しており
、静止状態で検出される流体パラメータを測定するのに
用いられる。このセンサは熱伝導率ｋ及び比熱ｃｐを既
知の方法で直接測定することができ、単一の測定装置で
被測定サンプルのこれら特性値を正確に測定することが
できる。更に、これらの特性値から密度ｑを求めること
もできる。
、静止状態で検出される流体パラメータを測定するのに
用いられる。このセンサは熱伝導率ｋ及び比熱ｃｐを既
知の方法で直接測定することができ、単一の測定装置で
被測定サンプルのこれら特性値を正確に測定することが
できる。更に、これらの特性値から密度ｑを求めること
もできる。
第１図は本発明の概念を利用した流量計の一実施例を示
す。この流量計は、ある長さの管、例えば、ガス管、導
管、または計器の本体部材１０のような、一体化した部
分として図示されており、現存する配管内の接続部、連
結体等の間に容易に挿入することができる。第１図の流
量計の基本的構成は、細管部の両側にある一対のフィル
タ部材１１．１２を備える。細管部は導管の直径を減少
させる手段１３．１４を含む。手段１３．１４は、細管
の分割された管束を包含する部分１５．１６に接続され
ている。直径減少手段１３．１４は充満効果を生じさせ
、流体が管束に入る時及び管束から出る時に起きる圧力
損を減少することができる。これは、更に、全体の圧力
降下や速度水頭効果も低減させる。
す。この流量計は、ある長さの管、例えば、ガス管、導
管、または計器の本体部材１０のような、一体化した部
分として図示されており、現存する配管内の接続部、連
結体等の間に容易に挿入することができる。第１図の流
量計の基本的構成は、細管部の両側にある一対のフィル
タ部材１１．１２を備える。細管部は導管の直径を減少
させる手段１３．１４を含む。手段１３．１４は、細管
の分割された管束を包含する部分１５．１６に接続され
ている。直径減少手段１３．１４は充満効果を生じさせ
、流体が管束に入る時及び管束から出る時に起きる圧力
損を減少することができる。これは、更に、全体の圧力
降下や速度水頭効果も低減させる。
流体を感知するマイクロブリッジ、即ちマイクロ風速セ
ンサパッケージを符号１７で示す。マイクロ風速センサ
パッケージは、夫々動的流体感知及び静的流体感知用の
別個のマイクロブリッジセンサ１８．１８ａを含む。電
気的接続ピン１９はマイクロ風速計を、ブロック２０で
示されたヒータ用電源、外部信号受信手段２１、センサ
からの出力信号を処理する信号・データ処理手段２２に
接続する。本実施例のマイクロ風速計センサパッケージ
は所望の出力を適当な形態で得たり、表示したりするこ
とができ、第１図ではブロック２３で示されている。
ンサパッケージを符号１７で示す。マイクロ風速センサ
パッケージは、夫々動的流体感知及び静的流体感知用の
別個のマイクロブリッジセンサ１８．１８ａを含む。電
気的接続ピン１９はマイクロ風速計を、ブロック２０で
示されたヒータ用電源、外部信号受信手段２１、センサ
からの出力信号を処理する信号・データ処理手段２２に
接続する。本実施例のマイクロ風速計センサパッケージ
は所望の出力を適当な形態で得たり、表示したりするこ
とができ、第１図ではブロック２３で示されている。
静的流体感知用マイクロブリッジ１８ａはセンサパッケ
ージ１７のメータ部材２４に設けられた開口を介して被
測定流体と連通し、流体の静止時の組成を観測すること
ができる。流体内の組成変化は流体の速度と比較すると
かなり遅く起こるので、静的流体感知用マイクロブリッ
ジ１８ａの応答は十分対応できるものである。
ージ１７のメータ部材２４に設けられた開口を介して被
測定流体と連通し、流体の静止時の組成を観測すること
ができる。流体内の組成変化は流体の速度と比較すると
かなり遅く起こるので、静的流体感知用マイクロブリッ
ジ１８ａの応答は十分対応できるものである。
通常、流体感知用マイクロブリッジ１８．１８ａ等薄膜
を用いたマイクロブリッジ、即ち風速計センサに関して
、近年非常に小さ（精度の高いマイクロブリッジ半導体
チップセンサが開発され、エツチングされたマイクロブ
リッジが状態センサ、即ち流速センサとして用いられて
いる。このようなセンサは、例えば、薄膜ヒータに隣接
する１対の薄膜センサを具える。このような半導体チッ
プセンサは、本発明と同一発明者による米国特許第４４
７８０７６号、第４４７８０７７号、第４５０１１４４
号、第４５５５９３９号、第４６５１５６４号、第４６
８３１５９号等に詳細に説明されている。マイクロブリ
ッジセンサについて詳細な説明が必要な時は上述の米国
特許を引用することとする。
を用いたマイクロブリッジ、即ち風速計センサに関して
、近年非常に小さ（精度の高いマイクロブリッジ半導体
チップセンサが開発され、エツチングされたマイクロブ
リッジが状態センサ、即ち流速センサとして用いられて
いる。このようなセンサは、例えば、薄膜ヒータに隣接
する１対の薄膜センサを具える。このような半導体チッ
プセンサは、本発明と同一発明者による米国特許第４４
７８０７６号、第４４７８０７７号、第４５０１１４４
号、第４５５５９３９号、第４６５１５６４号、第４６
８３１５９号等に詳細に説明されている。マイクロブリ
ッジセンサについて詳細な説明が必要な時は上述の米国
特許を引用することとする。
本発明では、動的流量センサ１８が例えば、薄膜ヒータ
に隣接して対称的に配置された一対の薄膜センサを有し
ていれば、双方向の流れを感知するのに用いることがで
きることを述べれば十分であろう。勿論、センサが正し
い方向を向くようにチップを配置し、流体がマイクロブ
リッジと正しい角度で接することが条件となる。本発明
の流量計は横方向に対称であるので、被測定流体が流れ
る配管に関して双方向の感知に用いることができる。
に隣接して対称的に配置された一対の薄膜センサを有し
ていれば、双方向の流れを感知するのに用いることがで
きることを述べれば十分であろう。勿論、センサが正し
い方向を向くようにチップを配置し、流体がマイクロブ
リッジと正しい角度で接することが条件となる。本発明
の流量計は横方向に対称であるので、被測定流体が流れ
る配管に関して双方向の感知に用いることができる。
したがって、センサ１８は導管内で流体に直接晒され、
流体の動的特性を直接測定するのに用いられる。
流体の動的特性を直接測定するのに用いられる。
静的マイクロ風速センサ１８ａは、第１図に示すように
センサ１８と背中合わせに取り付けられ、流体の他のパ
ラメータを動的な流量と同時に測定することができる。
センサ１８と背中合わせに取り付けられ、流体の他のパ
ラメータを動的な流量と同時に測定することができる。
上述のように、センサ１８ａは被測定流体に直接晒され
ていないが、流体とは直接連通されており、静止状態で
測定が容易なパラメータの測定に用いることができる。
ていないが、流体とは直接連通されており、静止状態で
測定が容易なパラメータの測定に用いることができる。
このようなセンサは、正確な測定方法及び単一の感知シ
ステムを用いたサンプリングに従って、熱伝導率ｋ及び
比熱ｃｐの直接測定に用いることができる。この方法は
、被測定流体内に密接に配置された１つ以上のヒータ素
子に熱パルスを発生することによって上述の特性を測定
する。被測定流体の特性値ｋ及びｃｐにより、ヒータの
経時的に変化する温度応答は熱パルスに対して対応した
変化となる。被測定流体が比較的静止状態にある時は、
主に被測定流体を介してヒータに熱的に結合されている
１つ以上の温度応答センサの経時的に変化する温度応答
に対応する変化を誘発する。
ステムを用いたサンプリングに従って、熱伝導率ｋ及び
比熱ｃｐの直接測定に用いることができる。この方法は
、被測定流体内に密接に配置された１つ以上のヒータ素
子に熱パルスを発生することによって上述の特性を測定
する。被測定流体の特性値ｋ及びｃｐにより、ヒータの
経時的に変化する温度応答は熱パルスに対して対応した
変化となる。被測定流体が比較的静止状態にある時は、
主に被測定流体を介してヒータに熱的に結合されている
１つ以上の温度応答センサの経時的に変化する温度応答
に対応する変化を誘発する。
変化を起こす元となる熱パルスは、ヒータが短期間実質
的に安定状態になるのに必要な長さがあればよい。この
パルスはセンサに安定状態と遷移状態の双方を起こす。
的に安定状態になるのに必要な長さがあればよい。この
パルスはセンサに安定状態と遷移状態の双方を起こす。
熱伝導率ｋ及び比熱ｃｐは、検出された同−熱パルス内
で感知することができる。ｋは安定状態を表す平坦状温
度曲線から得ることができ、ｋと過渡状態時の温度変化
率とを用いることによってｃｐを求めることができる。
で感知することができる。ｋは安定状態を表す平坦状温
度曲線から得ることができ、ｋと過渡状態時の温度変化
率とを用いることによってｃｐを求めることができる。
このような測定法は、本願と同発明者人により１９８８
年６月２４日に出願された現在継続中の米国特許出願第
２１０８９２号に詳細に記載されている。
年６月２４日に出願された現在継続中の米国特許出願第
２１０８９２号に詳細に記載されている。
更に、−旦比熱及び熱伝導率の値が決まれば、これらの
値を基に経験的多項式に従って被測定流体の密度ρまた
は比重ｑを得ることができる。この方法は本願と同一発
明者により１９８８年６月２４日に出願された現在継続
中の米国特許出願第２１１０１４号に詳細に記載されて
いる。
値を基に経験的多項式に従って被測定流体の密度ρまた
は比重ｑを得ることができる。この方法は本願と同一発
明者により１９８８年６月２４日に出願された現在継続
中の米国特許出願第２１１０１４号に詳細に記載されて
いる。
動的及び静的マイクロ風速センサの組合せによって測定
できる流体の特性から、本発明に従えば特性値の補正を
行うことができる。勿論、ｋ、ｃｐ、ｑ等の気体のパラ
メータは、必要であれば他の手段で測定することもでき
る。
できる流体の特性から、本発明に従えば特性値の補正を
行うことができる。勿論、ｋ、ｃｐ、ｑ等の気体のパラ
メータは、必要であれば他の手段で測定することもでき
る。
第２図は、６種類の気体の零流量時の出力電圧を示した
グラフである。勿論、被測定流体が同一流量であれば同
一出力電圧が発生されるはずであり、全ての曲線は一致
するはずである。未修正データでは種々の気体間でかな
りのずれが見られる。第３図は第２図のデータを両対数
目盛りにプロットしたものである。第３図では出力信号
を出力電圧ではな（センサ抵抗に関して取ることによっ
て、縦軸を拡張している。したがって、第３図では第２
図よりもずれが大きく現れている。特に、１００ｍｇ／
ｍｉｎ以下の小流量の時に著しい。ある場合には少流量
時のセンサ出力に１００％以上のずれ、即ち誤差が現れ
ることもある。
グラフである。勿論、被測定流体が同一流量であれば同
一出力電圧が発生されるはずであり、全ての曲線は一致
するはずである。未修正データでは種々の気体間でかな
りのずれが見られる。第３図は第２図のデータを両対数
目盛りにプロットしたものである。第３図では出力信号
を出力電圧ではな（センサ抵抗に関して取ることによっ
て、縦軸を拡張している。したがって、第３図では第２
図よりもずれが大きく現れている。特に、１００ｍｇ／
ｍｉｎ以下の小流量の時に著しい。ある場合には少流量
時のセンサ出力に１００％以上のずれ、即ち誤差が現れ
ることもある。
第２図及び第３図のデータは、流量センサのヒータを常
温より高い一定温度で駆動することによって得られた。
温より高い一定温度で駆動することによって得られた。
第４図及び第４ａ図は、流量測定に係わる気体に存在す
ることが発見された類似性を示しており、注目すべきも
のである。曲線は、正確に一致してはいないが、形状が
とてもよく似ており、特に第４図のように両対数目盛り
で表すと、平行移動したように示されている。この図で
は、第４ａ図の等分目盛りで書いたグラフはど明白では
ない。曲線が完全に一致すれば、誤差のない測定である
ことを意味する。零流量時の測定で得られた曲線に類似
性が見られるということは、種々の気体間の測定結果の
誤差の根拠または理由がわかれば、各気体に対して一定
の修正係数を得られることを示している。
ることが発見された類似性を示しており、注目すべきも
のである。曲線は、正確に一致してはいないが、形状が
とてもよく似ており、特に第４図のように両対数目盛り
で表すと、平行移動したように示されている。この図で
は、第４ａ図の等分目盛りで書いたグラフはど明白では
ない。曲線が完全に一致すれば、誤差のない測定である
ことを意味する。零流量時の測定で得られた曲線に類似
性が見られるということは、種々の気体間の測定結果の
誤差の根拠または理由がわかれば、各気体に対して一定
の修正係数を得られることを示している。
本発明によれば、流量測定値をセンサ出力と一敗させる
ための簡素な一定係数の形の修正係数を各気体に対して
得ることができる。この修正係数は個々の気体特性、ｋ
、ｃｐ、ｑから得られる係数を用いることによって得る
ことができる。
ための簡素な一定係数の形の修正係数を各気体に対して
得ることができる。この修正係数は個々の気体特性、ｋ
、ｃｐ、ｑから得られる係数を用いることによって得る
ことができる。
上述の修正係数は、最小二乗解を次の式で評価すること
を基に求めることができる。
を基に求めることができる。
Ｍ０＊／Ｍ０＝ Ａｋ”ｃｐ”
Ｓｏ ” ／ Ｓｏ ＝ Ｂｋ”ｃ ｐ”この方法は
第１表に示すような第４図の不一致等を、ＣＨ，を基準
に正規化されたものとして、修正するために通用された
。
第１表に示すような第４図の不一致等を、ＣＨ，を基準
に正規化されたものとして、修正するために通用された
。
第１表
ＣＨに る゛ のシフ
エＨＡＩＲＣニー−
Ｍ、′″／Ｍｏ＝ Ｉ
ＳＯ”／ＳＯ＝ １
■。”／Ｖ。＝ １
．５８
．８０３
１．０５
．６６
．５８０
１．８
二こで、
■＝体積
ｖ０零流量測定
Ａ、Ｂ、Ｘｉ、０．、Ｙ１、、、、を求める問題が与え
られたとすると、 Ｍ、” ／ Ｍ、＝ Ａｋ”ｃ ｐＸ２Ｓ。・／
３０ ＝ Ｂｋ”ｃｐ”いかなる気体に対しても次
の解が得られる。
られたとすると、 Ｍ、” ／ Ｍ、＝ Ａｋ”ｃ ｐＸ２Ｓ。・／
３０ ＝ Ｂｋ”ｃｐ”いかなる気体に対しても次
の解が得られる。
Ｊｉ： Ａ＝ １ ／ （ｋ ｏ”ｃ ｐ ｏＸｚ）
（ＣＨａ ニ対して） Ｂ−１／ （ｋｏ”ｃｐ０＊）（ＣＨ４に対して） Ｘ１＝、６８１６ Ｘ２＝１．７４８Ｙ１＝、７
６１１ Ｙ２＝、０１０８７上の式で添字（０）
は基準気体を表す。この場合、基準気体はメタン（ＣＨ
４）である。
（ＣＨａ ニ対して） Ｂ−１／ （ｋｏ”ｃｐ０＊）（ＣＨ４に対して） Ｘ１＝、６８１６ Ｘ２＝１．７４８Ｙ１＝、７
６１１ Ｙ２＝、０１０８７上の式で添字（０）
は基準気体を表す。この場合、基準気体はメタン（ＣＨ
４）である。
センサを一定電流モードで作動させ、流量を測定する場
合、上述の解は第５図のグラフのように補正される。
合、上述の解は第５図のグラフのように補正される。
同様にＣＨ，を基準気体として用い、センサを一定電流
モードで作動させた場合の空気に対する体積補正を第４
ａ図に示す（天然ガスのデータは除く）。第４ａ図及び
第５図と同一のデータセットを第６図に示す。第６図も
良好な補正を表している。このデータセットには多くの
パラメータ及び多くの気体が含まれているので、批判的
な科学者は多数の確定しているデータに対する一般的な
有効性に疑問を抱（かもしれないが、この解の一貫性は
確認されている。
モードで作動させた場合の空気に対する体積補正を第４
ａ図に示す（天然ガスのデータは除く）。第４ａ図及び
第５図と同一のデータセットを第６図に示す。第６図も
良好な補正を表している。このデータセットには多くの
パラメータ及び多くの気体が含まれているので、批判的
な科学者は多数の確定しているデータに対する一般的な
有効性に疑問を抱（かもしれないが、この解の一貫性は
確認されている。
第７図はＣＨ，を基準気体として用いて第３図を補正し
たものである。この場合、マイクロブリッジヒータは、
一定電流モードではなく一定温度モードで作動している
。この補正において、ＳＯは補正されておらず、密度に
関する付加的係数ｑ／ｑ ｏも用いられている。
たものである。この場合、マイクロブリッジヒータは、
一定電流モードではなく一定温度モードで作動している
。この補正において、ＳＯは補正されておらず、密度に
関する付加的係数ｑ／ｑ ｏも用いられている。
第８図は、センサを一定温度モードで作動させセンサ出
力を補正しないようにした場合の第２図または第３図の
補正板を示す。第８図は、密度係数ｑ／ｑ ｏがないと
いう点のみにおいて第７図と異なる。第８図はＨｅにつ
いてのみ不一致を示しているが、これ、はＨｅのｋ及び
ｃｐが非常に異なるためである。
力を補正しないようにした場合の第２図または第３図の
補正板を示す。第８図は、密度係数ｑ／ｑ ｏがないと
いう点のみにおいて第７図と異なる。第８図はＨｅにつ
いてのみ不一致を示しているが、これ、はＨｅのｋ及び
ｃｐが非常に異なるためである。
動作時には、上述の方法は通常１つ以上の以下に述べる
ステップを用いることによって、感知された信号を連結
流量Ｍｏ“または体積流量Ｖｏ“に変換するために実施
される。また、上述の補正に対し要求される精度の度合
いやその他の事項を考慮し、適切な補正の選択を行う必
要がある。
ステップを用いることによって、感知された信号を連結
流量Ｍｏ“または体積流量Ｖｏ“に変換するために実施
される。また、上述の補正に対し要求される精度の度合
いやその他の事項を考慮し、適切な補正の選択を行う必
要がある。
次に、上述の変換ステップについて説明する。
■）ある特定の気体または組合せを基に下記の何れかの
式によって感知された信号Ｓを補正値Ｓに変換する。
式によって感知された信号Ｓを補正値Ｓに変換する。
Ｓｏ”／ＳＯ＝ １（ヒータが一定温度で作動してい
る時） または Ｓｏ”／ ｓｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ０
）”または、 Ｓｏ ”／ Ｓｏ −（ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ０
）ｖ２（ｑ／ｑ０）Ｙ３ または、 Ｓｏ ” ／ Ｓｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃ
ｐ ０）”（ｑ／ｑ０）ゞ３ （２）標準較正曲線を用いて補正前の流量ＭＯを求める
。
る時） または Ｓｏ”／ ｓｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ０
）”または、 Ｓｏ ”／ Ｓｏ −（ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ０
）ｖ２（ｑ／ｑ０）Ｙ３ または、 Ｓｏ ” ／ Ｓｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃ
ｐ ０）”（ｑ／ｑ０）ゞ３ （２）標準較正曲線を用いて補正前の流量ＭＯを求める
。
Ｍｏ＝ （Ｓｏ” ）またはＶｏ＝ （Ｓｏ” ）また
は、 ＭｏまたはＶｏ＝ａｏ ＋ａ、ｒｌ （Ｓｏ” ）＋
ａ２ ｆ、（Ｓｏ” ） ここで、Ｍｏ（場合によってＶ０）は、流量即ち体積流
量に近い値を示す中間不確定値であり、実際の流量を得
るにはステップ３にしたがって補正する必要がある。ま
たは、次の式からＳ“を得る。
は、 ＭｏまたはＶｏ＝ａｏ ＋ａ、ｒｌ （Ｓｏ” ）＋
ａ２ ｆ、（Ｓｏ” ） ここで、Ｍｏ（場合によってＶ０）は、流量即ち体積流
量に近い値を示す中間不確定値であり、実際の流量を得
るにはステップ３にしたがって補正する必要がある。ま
たは、次の式からＳ“を得る。
Ｓ” ＝ｂ（１＋ｂｌ ｇＩ （Ｍ０）＋ ｂｚ ｇ
ｚ （Ｍ０）たとえば、結果は次のようになる。
ｚ （Ｍ０）たとえば、結果は次のようになる。
Ｓ” ＝Ｏ＋４．８１７９ｅｘｐ （−１５，０３８／
Ｖ・” ）−５，１３２４ｅｘｐ （−４４２０４／Ｖ
°”） ここで、ａｏｓａ＋、、、ａｚｓｊ）＋、、、ｂｚは定
数、ｆｏ、ｆ＋、、、ｇｎ、ｇｏ、ｇｌ−１＋ｇ、、は
関数である。
Ｖ・” ）−５，１３２４ｅｘｐ （−４４２０４／Ｖ
°”） ここで、ａｏｓａ＋、、、ａｚｓｊ）＋、、、ｂｚは定
数、ｆｏ、ｆ＋、、、ｇｎ、ｇｏ、ｇｌ−１＋ｇ、、は
関数である。
（３）流量補正値ＭＯ°または■０°を次の式のいずれ
かで求める。
かで求める。
Ｍ（＋ ” ／ Ｍｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／
ｃｐ ０）”または、 Ｍｏ ” ／ Ｍｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃ
ｐ ０）Ｘ２（ｑ／ｑ０）” または、 Ｖｏ ”／ Ｖｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ
０）”または、 ■。”／Ｖ。＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ０）”
（ｑ／ｑ０）２３ ここで、ＺＬＺ２、Ｚ３は指数である。
ｃｐ ０）”または、 Ｍｏ ” ／ Ｍｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃ
ｐ ０）Ｘ２（ｑ／ｑ０）” または、 Ｖｏ ”／ Ｖｏ ＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ
０）”または、 ■。”／Ｖ。＝ （ｋ／ｋ０）” （ｃｐ／ｃｐ０）”
（ｑ／ｑ０）２３ ここで、ＺＬＺ２、Ｚ３は指数である。
第４ａ図の例に関して、次の値が得られる。
Ｚ１＝０．７７１． Ｚ２＝０．８５４７Ｙ１＝０．
７６１１．、Ｙ２＝０．０１０８７Ｋｏ及びｃｐｏはＣ
Ｈ，に対する基準であり、第６図のように変換される。
７６１１．、Ｙ２＝０．０１０８７Ｋｏ及びｃｐｏはＣ
Ｈ，に対する基準であり、第６図のように変換される。
以上のように、本発明によって安価で非常に精度の高い
流量即ち体積流量を測定し監視する装置を得ることがで
きる。これは長年流量測定を悩ませ続けた問題を認識し
解決法を得ることによって達成された。既知の物理パラ
メータを用いて気体の組成の相違を補正することにより
、これまで利用できなかった範囲にもマイクロ風速流量
センサを広く用いることができるようになった。
流量即ち体積流量を測定し監視する装置を得ることがで
きる。これは長年流量測定を悩ませ続けた問題を認識し
解決法を得ることによって達成された。既知の物理パラ
メータを用いて気体の組成の相違を補正することにより
、これまで利用できなかった範囲にもマイクロ風速流量
センサを広く用いることができるようになった。
第１図は、本発明の流量計の断面図及び流量計に関連す
るＩ１０装置のブロック図を含む図、第２図は、補正さ
れていない誤差を含む出力と流量測定との関係を線形座
標で表したグラフ、第３図は、第２図と同じデータをセ
ンサ抵抗と零流量との関係として対数座標で表し、低流
量における誤差を明白にした図、 第４図は、数種類の気体の零流量と零出力との関係をプ
ロ７トし、種々の気体の較正流量曲線の基本的類似性を
示した図、 第４ａ図は数種類の気体の零流量対零出力の曲線であり
、種々の気体の体積流量曲線の基本的類似性を示した図
、 第５図は、第４図を基に、補正係数をｋ及びＣｐを基に
したＭＯ及びＳｏに通用し、ＣＨ，を基準にしてＣＯ！
及び空気の経験的流量出力の相関関係を示した図、 第６図は、第４ａ図の気体を基に、補正係数をｋ及びｃ
ｐを基にしたＳＯ及びＶｏに通用し、種々の気体に対す
る経験的流量出力の相関関係を示した図、 第７図は、第２図及び第３図を補正した図であり、ｋ、
ｃｐ及びｑを基にした補正係数をＭＯのみに通用するこ
とによって、種々の気体の経験的零マイクロブリッジセ
ンサ出力と流量測定との関係を示す図、 第８図は、第２図及び第３図の別の補正図であり、ｋ及
びｃｐのみを基にした補正係数をＭｏのみに通用するこ
とによって、種々の気体の経験的零マイクロブリッジセ
ンサ出力と流量測定との関係を示す図である。 計器本体 ２８１．フィルタ部材 ４１０．直径減少手段 ６６０．細管 マイクロ風速センサパッケージ ａｌ１、マイクロプリンジセンサ 外部信号受信手段 データ処理手段 １０、、。 ｌ １、１ １３、 ｌ ｌ ５、１ １７、、。 １８、１８ ２１、、。 ２２、、。 Ｆｉｇ−３ −・ Ｆψ・ Ｆｉｇ。 （ｆｔ論） Ｆψ・５ Ｍ１、＠、 Ｆｉｇ・ （ｒｎ’／）＋） 乃Ｉ・ Ｆｉｇ・
るＩ１０装置のブロック図を含む図、第２図は、補正さ
れていない誤差を含む出力と流量測定との関係を線形座
標で表したグラフ、第３図は、第２図と同じデータをセ
ンサ抵抗と零流量との関係として対数座標で表し、低流
量における誤差を明白にした図、 第４図は、数種類の気体の零流量と零出力との関係をプ
ロ７トし、種々の気体の較正流量曲線の基本的類似性を
示した図、 第４ａ図は数種類の気体の零流量対零出力の曲線であり
、種々の気体の体積流量曲線の基本的類似性を示した図
、 第５図は、第４図を基に、補正係数をｋ及びＣｐを基に
したＭＯ及びＳｏに通用し、ＣＨ，を基準にしてＣＯ！
及び空気の経験的流量出力の相関関係を示した図、 第６図は、第４ａ図の気体を基に、補正係数をｋ及びｃ
ｐを基にしたＳＯ及びＶｏに通用し、種々の気体に対す
る経験的流量出力の相関関係を示した図、 第７図は、第２図及び第３図を補正した図であり、ｋ、
ｃｐ及びｑを基にした補正係数をＭＯのみに通用するこ
とによって、種々の気体の経験的零マイクロブリッジセ
ンサ出力と流量測定との関係を示す図、 第８図は、第２図及び第３図の別の補正図であり、ｋ及
びｃｐのみを基にした補正係数をＭｏのみに通用するこ
とによって、種々の気体の経験的零マイクロブリッジセ
ンサ出力と流量測定との関係を示す図である。 計器本体 ２８１．フィルタ部材 ４１０．直径減少手段 ６６０．細管 マイクロ風速センサパッケージ ａｌ１、マイクロプリンジセンサ 外部信号受信手段 データ処理手段 １０、、。 ｌ １、１ １３、 ｌ ｌ ５、１ １７、、。 １８、１８ ２１、、。 ２２、、。 Ｆｉｇ−３ −・ Ｆψ・ Ｆｉｇ。 （ｆｔ論） Ｆψ・５ Ｍ１、＠、 Ｆｉｇ・ （ｒｎ’／）＋） 乃Ｉ・ Ｆｉｇ・
Claims (4)
- （１）気体流体の流量を測定するための流量に関する出
力信号を発生する動的風速センサを有する風速計状の流
量計において、被測定流体の組成の変化に対して測定値
を補正する方法であって、 風速センサの出力に関連した被測定流体の補正前の流速
信号を得て、 被測定流体の所定の唯一の物理パラメータに基づいて前
記流速信号に補正係数を通用し、前記補正された信号を
用いて正確な流速測定を行うステップからなることを特
徴とする、流量計における流体組成補正方法。 - （２）前記被測定流体の補正係数は特定の気体に関して
正規化されることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
に記載の流量計における流体組成補正方法。 - （３）前記唯一の物理パラメータは、熱伝導率に及び比
熱ｃｐを含むことを特徴とする、特許請求の範囲第１項
に記載の流量計における流体組成補正方法。 - （４）気体流体の流量を測定するための流量に関する出
力信号を発生し、被測定流体に晒される動的風速センサ
を有する風速計状の流量計において、被測定流体の組成
の変化に対して測定値を補正する方法であって、 被測定流体の未補正零マイクロ風速センサ出力（Ｓ＿０
）の現在値を求め、 被測定流体の未補正零重量流量値（Ｍ＿０）または体積
流量値（Ｖ＿０）をマイクロ風速センサの出力に関して
求め、 比熱（ｃｐ）、熱伝導率（ｋ）及び密度（ｑ）を求め、 ある特定の気体に関して正規化された補正係数を用いて
重量流量値（Ｍ＿０＾＊）または体積流量値（Ｖ＿０＾
＊）の補正値及びセンサ出力（Ｓ＿０＾＊）を下記から
選択された関係に従って求めるステップからなることを
特徴とする、流量計における流体組成補正方法。 Ｍ＿０＾＊／Ｍ＿０＝（ｋ／ｋｏ）＾Ｘ＾１（ｃｐ／ｃ
ｐｏ）＾Ｘ＾２ または、 Ｍ＿０＾＊／Ｍ＿０＝（ｋ／ｋｏ）＾Ｘ＾１（ｃｐ／ｃ
ｐｏ）＾Ｘ＾２（ｑ／ｑｏ）＾Ｘ＾３ または、 Ｖ＿０＾＊／Ｖ＿０＝（ｋ／ｋｏ）＾Ｚ＾１（ｃｐ／ｃ
ｐｏ）＾Ｚ＾２ または、 Ｖ＿０＾＊／Ｖ＿０＝（ｋ／ｋｏ）＾Ｚ＾１（ｃｐ／ｃ
ｐｏ）＾Ｚ＾２（ｑ／ｑｏ）＾Ｚ＾３ 更に、 Ｓ＿０／Ｓ＿０＝１ または Ｓ＿０＾＊／Ｓ＿０＝（ｋ／ｋｏ）＾Ｙ＾１（ｃｐ／ｃ
ｐｏ）＾Ｙ＾２ または、 Ｓ＿０＾＊／Ｓ＿０＝（ｋ／ｋｏ）＾Ｙ＾１（ｃｐ／ｃ
ｐｏ）＾Ｙ＾２（ｑ／ｑｏ）＾Ｙ＾３ または、 Ｓ＿０＾＊／Ｓ＿０＝（ｋ／ｋｏ）＾Ｙ＾１（ｃｐ／ｃ
ｐｏ）＾Ｘ＾２（ｑ／ｑｏ）＾Ｙ＾３ ここで、Ｍ＿０＾＊＝補正された重量流量 Ｓ＿０＾＊＝補正されたセンサ出力 Ｖ＿０＾＊＝補正された体積流量 ｋ／ｋｏ＝正規化された熱伝導率 ｃｐ／ｃｐｏ＝正規化された比熱 ｑ／ｑｏ＝正規化された密度 ｏ＝基準気体 Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ
３は指数
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US285897 | 1981-07-23 | ||
| US07/285,897 US4961348A (en) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Flowmeter fluid composition correction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02221817A true JPH02221817A (ja) | 1990-09-04 |
Family
ID=23096150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1324836A Pending JPH02221817A (ja) | 1988-12-16 | 1989-12-14 | 流量計における流体組成補正方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4961348A (ja) |
| EP (1) | EP0373964B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02221817A (ja) |
| AT (1) | ATE117794T1 (ja) |
| CA (1) | CA2000029C (ja) |
| DE (1) | DE68920847T2 (ja) |
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