JPH05264567A - 熱移動型流体検知装置 - Google Patents
熱移動型流体検知装置Info
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- JPH05264567A JPH05264567A JP35810892A JP35810892A JPH05264567A JP H05264567 A JPH05264567 A JP H05264567A JP 35810892 A JP35810892 A JP 35810892A JP 35810892 A JP35810892 A JP 35810892A JP H05264567 A JPH05264567 A JP H05264567A
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Abstract
(57)【要約】
［目的］ 流体を媒体とした熱の移動時間の変化から流
路に作用する角速度，流体の流速を計測するようにす
る。 ［構成］ 流路内を流れる流体を交流駆動による発熱体
によって加熱し、その流体によって伝達される熱を下流
側に設けられたヒートセンサによって角速度による流体
の偏向状態に応じた時間差をもって検知して、発熱体の
駆動信号とヒートセンサの検知信号との位相差から、ま
たは一対に設けられたヒートセンサの各検知信号の位相
差から角速度を検出するようにする。また、発熱体を交
流駆動して流体を交流波形により加熱して、ヒートセン
サによる検知波形と加熱交流波形との位相差から熱移動
時間を求めて流速をわり出すようにする。
路に作用する角速度，流体の流速を計測するようにす
る。 ［構成］ 流路内を流れる流体を交流駆動による発熱体
によって加熱し、その流体によって伝達される熱を下流
側に設けられたヒートセンサによって角速度による流体
の偏向状態に応じた時間差をもって検知して、発熱体の
駆動信号とヒートセンサの検知信号との位相差から、ま
たは一対に設けられたヒートセンサの各検知信号の位相
差から角速度を検出するようにする。また、発熱体を交
流駆動して流体を交流波形により加熱して、ヒートセン
サによる検知波形と加熱交流波形との位相差から熱移動
時間を求めて流速をわり出すようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流体を媒体とした熱の
移動時間の変化から流路に作用する角速度，流体の流速
を計測する熱移動型流体検知装置に関する。
移動時間の変化から流路に作用する角速度，流体の流速
を計測する熱移動型流体検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばガス流を媒体とした熱の移
動時間の変化から流路に作用する角速度を計測する熱移
動型流体検知装置としては、密閉したケーシング内でノ
ズル孔から感熱抵抗素子からなるヒートワイヤ対に向か
ってガス流を噴出させておき、検出器本体に角速度運動
が加わってガス流が偏向したときに、そのガス流の偏向
状態をヒートワイヤ対が感知して、それにより各ヒート
ワイヤとともに構成された抵抗ブリッジ回路からヒート
ワイヤ対に生ずる抵抗値の変化の差に応じた出力をとり
出して、そのとき検出器本体に作用している角速度を検
出するようにしている。
動時間の変化から流路に作用する角速度を計測する熱移
動型流体検知装置としては、密閉したケーシング内でノ
ズル孔から感熱抵抗素子からなるヒートワイヤ対に向か
ってガス流を噴出させておき、検出器本体に角速度運動
が加わってガス流が偏向したときに、そのガス流の偏向
状態をヒートワイヤ対が感知して、それにより各ヒート
ワイヤとともに構成された抵抗ブリッジ回路からヒート
ワイヤ対に生ずる抵抗値の変化の差に応じた出力をとり
出して、そのとき検出器本体に作用している角速度を検
出するようにしている。
【０００３】このような角速度検出のための熱移動型流
体検知装置を自動車，航空機などの移動体に搭載して、
その移動に際して角速度の検出信号を時間積分していけ
ば移動体の進行方向の変化分が得られ、それにより移動
体の進行方向を累積的に求めていくことができる。
体検知装置を自動車，航空機などの移動体に搭載して、
その移動に際して角速度の検出信号を時間積分していけ
ば移動体の進行方向の変化分が得られ、それにより移動
体の進行方向を累積的に求めていくことができる。
【０００４】また、流体を媒体とした熱の移動時間の変
化から流体の流速を計測する熱移動型流体検知装置にあ
っては、流路を流れるガスなどの流体を発熱体により加
熱して、その発熱体から所定距離だけ離れた下流側の位
置でヒートセンサによって流体の流れにより伝達される
熱を検知して、その間の熱移動時間からそのときの流速
を求めるようにしている。
化から流体の流速を計測する熱移動型流体検知装置にあ
っては、流路を流れるガスなどの流体を発熱体により加
熱して、その発熱体から所定距離だけ離れた下流側の位
置でヒートセンサによって流体の流れにより伝達される
熱を検知して、その間の熱移動時間からそのときの流速
を求めるようにしている。
【０００５】その際、従来では、発熱体によって流体を
加熱する際に、その発熱体をパルス駆動して、ヒートセ
ンサによりそのパルス状に加熱された熱を検出するよう
にしている。
加熱する際に、その発熱体をパルス駆動して、ヒートセ
ンサによりそのパルス状に加熱された熱を検出するよう
にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、角速度を計測する場合、流路に横方向から角速度
が作用してヒートワイヤ対に流体が偏って当たったとき
に、各ヒートワイヤの放熱量が変化することによる抵抗
値の変化を検出するようにしているので、温度ドリフト
の影響を受けやすいという点である。
点は、角速度を計測する場合、流路に横方向から角速度
が作用してヒートワイヤ対に流体が偏って当たったとき
に、各ヒートワイヤの放熱量が変化することによる抵抗
値の変化を検出するようにしているので、温度ドリフト
の影響を受けやすいという点である。
【０００７】また、解決しようとする問題点は、流速を
計測する場合、流体をパルス状に加熱するのでは、流体
の温度，組成などによってヒートセンサにおける出力波
形の大きさが変化してしまい、しきい値を用いたレベル
検知を行うに際して、その検知時点にずれを生じて誤差
要因となってしまうことである。
計測する場合、流体をパルス状に加熱するのでは、流体
の温度，組成などによってヒートセンサにおける出力波
形の大きさが変化してしまい、しきい値を用いたレベル
検知を行うに際して、その検知時点にずれを生じて誤差
要因となってしまうことである。
【０００８】すなわち、図１１に示すように、発熱体に
パルス状の駆動電流Ｉｄを流して流体を加熱すると、流
速に応じた遅れ時間をもってヒートセンサから図示のよ
うなパルス状の出力信号Ｉｓが得られ、その出力信号を
所定のしきい値レベルＬでレベル検知したときの時点ｔ
をもって熱移動時間Ｔを求めるようにしているが、図１
２に示すように、ヒートセンサの出力信号Ｉｓの波形の
大きさが変化すると、レベル検知の時点がｔからｔ′に
ずれて、熱移動時間Ｔに誤差分ΔＴが含まれてしまうこ
とになる。
パルス状の駆動電流Ｉｄを流して流体を加熱すると、流
速に応じた遅れ時間をもってヒートセンサから図示のよ
うなパルス状の出力信号Ｉｓが得られ、その出力信号を
所定のしきい値レベルＬでレベル検知したときの時点ｔ
をもって熱移動時間Ｔを求めるようにしているが、図１
２に示すように、ヒートセンサの出力信号Ｉｓの波形の
大きさが変化すると、レベル検知の時点がｔからｔ′に
ずれて、熱移動時間Ｔに誤差分ΔＴが含まれてしまうこ
とになる。
【０００９】同様のことは、種々原因によってヒートセ
ンサの出力信号の波形が乱れた場合にも生ずる。
ンサの出力信号の波形が乱れた場合にも生ずる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、流路に角速度
が作用したときの流体の偏向状態を従来のように感熱抵
抗素子の抵抗値の変化としてとらえるのではなく、流体
による熱の伝達時間の変化としてとらえるべく、流路内
を流れる流体を加熱する交流駆動による発熱体と、その
発熱体の下流側にヒートセンサとを設けて、流体により
伝達される熱を流路に角速度が作用したときの流体の偏
向状態に応じた時間差をもってヒートセンサによって検
知して、発熱体の駆動信号とヒートセンサの検知信号と
の位相差から流路に作用する角速度を検出するようにし
ている。
が作用したときの流体の偏向状態を従来のように感熱抵
抗素子の抵抗値の変化としてとらえるのではなく、流体
による熱の伝達時間の変化としてとらえるべく、流路内
を流れる流体を加熱する交流駆動による発熱体と、その
発熱体の下流側にヒートセンサとを設けて、流体により
伝達される熱を流路に角速度が作用したときの流体の偏
向状態に応じた時間差をもってヒートセンサによって検
知して、発熱体の駆動信号とヒートセンサの検知信号と
の位相差から流路に作用する角速度を検出するようにし
ている。
【００１１】また、本発明は、流路内を流れる流体を加
熱する交流駆動による発熱体と、その発熱体の下流側に
左右対称となるように一対のヒートセンサとを設けて、
流体により伝達される熱を流路に角速度が作用したとき
の流体の偏向状態に応じた時間差をもってヒートセンサ
対によって検知して、そのヒートセンサ対の各検知信号
の位相差から流路に作用する角速度を検出するようにし
ている。
熱する交流駆動による発熱体と、その発熱体の下流側に
左右対称となるように一対のヒートセンサとを設けて、
流体により伝達される熱を流路に角速度が作用したとき
の流体の偏向状態に応じた時間差をもってヒートセンサ
対によって検知して、そのヒートセンサ対の各検知信号
の位相差から流路に作用する角速度を検出するようにし
ている。
【００１２】さらに、本発明は、流路を流れる流体を発
熱体により加熱して、その発熱体から所定距離だけ離れ
た下流側の位置でヒートセンサによって流体の流れによ
り伝達される熱を検知して、その間の熱移動時間からそ
のときの流速を求めるようにする際、ヒートセンサの出
力信号の波形の大きさの変化や波形の乱れなどの影響を
受けることなく熱移動時間を求めてそのときの流速を精
度良く計測することができるように、前記発熱体を交流
駆動して流体を交流波形により加熱する手段と、前記ヒ
ートセンサによる検知波形と前記交流波形との位相差か
ら熱移動時間を求めて流速をわり出す手段とをとるよう
にしている。
熱体により加熱して、その発熱体から所定距離だけ離れ
た下流側の位置でヒートセンサによって流体の流れによ
り伝達される熱を検知して、その間の熱移動時間からそ
のときの流速を求めるようにする際、ヒートセンサの出
力信号の波形の大きさの変化や波形の乱れなどの影響を
受けることなく熱移動時間を求めてそのときの流速を精
度良く計測することができるように、前記発熱体を交流
駆動して流体を交流波形により加熱する手段と、前記ヒ
ートセンサによる検知波形と前記交流波形との位相差か
ら熱移動時間を求めて流速をわり出す手段とをとるよう
にしている。
【００１３】
【実施例】図１および図２に、角速度を計測するように
したときの熱移動型流体検知装置の一構成例を示してい
る。
したときの熱移動型流体検知装置の一構成例を示してい
る。
【００１４】同図の構成にあって、ケーシング１は一端
が閉塞され、他端が開放された筒状のものからなってお
り、その開方端の周縁にはフランジ２が形成されてい
る。また、そのケーシング１の横断面形状は円周上を等
分した３箇所が内方に向かって突出した隆起条となって
おり、それらの隆起条と当接する本体部４との間に軸方
向の流路３が形成されている。
が閉塞され、他端が開放された筒状のものからなってお
り、その開方端の周縁にはフランジ２が形成されてい
る。また、そのケーシング１の横断面形状は円周上を等
分した３箇所が内方に向かって突出した隆起条となって
おり、それらの隆起条と当接する本体部４との間に軸方
向の流路３が形成されている。
【００１５】また、ケーシング１内に収納される本体部
４は、ホルダ部４１と首部４２と筒体部４３とからなっ
ており、そのホルダ部４１によってケーシング１内に封
じ込められたガスをシールドするようにしている。ホル
ダ部４１内にはポンプ室５が形成されており、そのポン
プ室５内にはピエゾプレート６からなるダイアフラム式
のポンプが設けられ、そのポンプ作用によってガスが吐
出口７から流路３内に送り出されるようになっている。
４は、ホルダ部４１と首部４２と筒体部４３とからなっ
ており、そのホルダ部４１によってケーシング１内に封
じ込められたガスをシールドするようにしている。ホル
ダ部４１内にはポンプ室５が形成されており、そのポン
プ室５内にはピエゾプレート６からなるダイアフラム式
のポンプが設けられ、そのポンプ作用によってガスが吐
出口７から流路３内に送り出されるようになっている。
【００１６】流路３内に送り出されたガスは、筒体部４
３の端面の中央部分に形成されたノズル孔８およびその
周囲に複数形成された整流孔９からその筒体部４３の内
部に形成されたガス通路１０内に層流として噴出され、
そのガス通路１０を通過したのちにポンプ室５に戻って
再びポンプ作用によって流路３に送り出されるようにな
っている。
３の端面の中央部分に形成されたノズル孔８およびその
周囲に複数形成された整流孔９からその筒体部４３の内
部に形成されたガス通路１０内に層流として噴出され、
そのガス通路１０を通過したのちにポンプ室５に戻って
再びポンプ作用によって流路３に送り出されるようにな
っている。
【００１７】そして、ガス通路１０内には、そのガス通
路内を流れるガス流を加熱する交流駆動による発熱体と
しての加熱ワイヤ１１と、その加熱ワイヤ１１の下流側
に一対のワイヤ状のヒートセンサ１２１，１２２とが図
示のように設置されている。
路内を流れるガス流を加熱する交流駆動による発熱体と
しての加熱ワイヤ１１と、その加熱ワイヤ１１の下流側
に一対のワイヤ状のヒートセンサ１２１，１２２とが図
示のように設置されている。
【００１８】なお、ケーシング１のフランジ２部分に
は、電源回路，増幅器，検出回路などが実装される回路
基板１３が取り付けられている。図中、１４は検出器本
体を支持する支持筒である。
は、電源回路，増幅器，検出回路などが実装される回路
基板１３が取り付けられている。図中、１４は検出器本
体を支持する支持筒である。
【００１９】一対のヒートセンサ１２１，１２２は、図
３に示すように、ノズル孔８の中心線Ｏ−Ｏに対して左
右対象となるように配設されており、検出器本体に何ら
横方向の角速度ωが作用しないときにはガス通路１０内
に噴出されたガスがその中心線Ｏ−Ｏに沿ってまっすぐ
流れて各ヒートセンサ１２１，１２２に均等に当たるよ
うになっている。
３に示すように、ノズル孔８の中心線Ｏ−Ｏに対して左
右対象となるように配設されており、検出器本体に何ら
横方向の角速度ωが作用しないときにはガス通路１０内
に噴出されたガスがその中心線Ｏ−Ｏに沿ってまっすぐ
流れて各ヒートセンサ１２１，１２２に均等に当たるよ
うになっている。
【００２０】このような状態にあって、検出器本体に横
方向の角速度ωが作用すると、その大きさに応じてガス
通路１０内に噴出されたガス流が図中点線で示すように
偏向して各ヒートセンサ１２１，１２２のところにおい
て中心線Ｏ−Ｏからのずれεを生じ、そのため各ヒート
センサ１２１，１２２にそれぞれ当たる流量に変化をき
たすことになる。
方向の角速度ωが作用すると、その大きさに応じてガス
通路１０内に噴出されたガス流が図中点線で示すように
偏向して各ヒートセンサ１２１，１２２のところにおい
て中心線Ｏ−Ｏからのずれεを生じ、そのため各ヒート
センサ１２１，１２２にそれぞれ当たる流量に変化をき
たすことになる。
【００２１】このようなものにあって、本発明では、ガ
ス流の偏向によって流量変化をきたすということは、そ
のガス流の偏向状態にしたがって各ヒートセンサ１２
１，１２２に当たるガス流の流速が変化することになる
という点に着目し、加熱ワイヤ１１によりガス流を加熱
して、ガス流により伝達される熱を、検出器本体に角速
度が作用したときのガス流の偏向状態に応じた時間差を
もって各ヒートセンサ１２１，１２２によってそれぞれ
検知するようにしている。
ス流の偏向によって流量変化をきたすということは、そ
のガス流の偏向状態にしたがって各ヒートセンサ１２
１，１２２に当たるガス流の流速が変化することになる
という点に着目し、加熱ワイヤ１１によりガス流を加熱
して、ガス流により伝達される熱を、検出器本体に角速
度が作用したときのガス流の偏向状態に応じた時間差を
もって各ヒートセンサ１２１，１２２によってそれぞれ
検知するようにしている。
【００２２】図３に示すように、検出器本体に角速度が
何ら作用していなくてガス流がまっすぐに流れて各ヒー
トセンサ１２１，１２２に均等に当たっているときに
は、ガス流が加熱ワイヤ１１によって加熱されたのち、
その加熱されたガス流が各ヒートセンサ１２１，１２２
に達してその伝達熱が検知されるまでの時間が一定で、
そのときの両者の検知時間（基準時間）が等しくなって
いる。
何ら作用していなくてガス流がまっすぐに流れて各ヒー
トセンサ１２１，１２２に均等に当たっているときに
は、ガス流が加熱ワイヤ１１によって加熱されたのち、
その加熱されたガス流が各ヒートセンサ１２１，１２２
に達してその伝達熱が検知されるまでの時間が一定で、
そのときの両者の検知時間（基準時間）が等しくなって
いる。
【００２３】いま、例えば、図３に示すように、図中矢
印に示す方向に角速度ωが作用したとき、ガス流がヒー
トセンサ１２１側に偏向して、その偏向の程度に応じて
ガス通路１０内におけるガス流量分布が変化して、ヒー
トセンサ１２１側の流速が上がってそれによる熱の検知
時間が早くなるとともに、その分ヒートセンサ１２２側
の流速が下がってそれによる熱の検知時間が遅れ、それ
により検知時間の基準からのずれの程度によってそのと
き作用している角速度ωの大きさが、また、各ヒートセ
ンサ１２１，１２２の検知時間が早くなるか遅くなるか
によってそのとき作用している角速度ωの方向が検出で
きる。
印に示す方向に角速度ωが作用したとき、ガス流がヒー
トセンサ１２１側に偏向して、その偏向の程度に応じて
ガス通路１０内におけるガス流量分布が変化して、ヒー
トセンサ１２１側の流速が上がってそれによる熱の検知
時間が早くなるとともに、その分ヒートセンサ１２２側
の流速が下がってそれによる熱の検知時間が遅れ、それ
により検知時間の基準からのずれの程度によってそのと
き作用している角速度ωの大きさが、また、各ヒートセ
ンサ１２１，１２２の検知時間が早くなるか遅くなるか
によってそのとき作用している角速度ωの方向が検出で
きる。
【００２４】ここでは、例えば、加熱ワイヤ１１に正弦
波による交流電流を供給してそれを発熱駆動させ、その
加熱ワイヤ１１の駆動信号（正弦波交流信号）を基準信
号として各ヒートセンサ１２１，１２２の検知信号と比
較して、その両信号の位相差から検出器本体に作用する
角速度ωの大きさおよび向きを検出するようにしてい
る。
波による交流電流を供給してそれを発熱駆動させ、その
加熱ワイヤ１１の駆動信号（正弦波交流信号）を基準信
号として各ヒートセンサ１２１，１２２の検知信号と比
較して、その両信号の位相差から検出器本体に作用する
角速度ωの大きさおよび向きを検出するようにしてい
る。
【００２５】具体的には、各ヒートセンサ１２１，１２
２の各検知信号（正弦波交流信号となる）を増幅器によ
って所定に増幅したうえで、波形変換器により矩形波に
変換し、デジタルカウンタにより加熱ワイヤ１１の駆動
信号に同期させてその矩形波の位相差をカウントするよ
うにする。
２の各検知信号（正弦波交流信号となる）を増幅器によ
って所定に増幅したうえで、波形変換器により矩形波に
変換し、デジタルカウンタにより加熱ワイヤ１１の駆動
信号に同期させてその矩形波の位相差をカウントするよ
うにする。
【００２６】また、本発明では、ヒートセンサ１２１，
１２２を必ずしも一対に設ける必要がなく、その何れか
一方を省略しても角速度ωの検出が可能となる。
１２２を必ずしも一対に設ける必要がなく、その何れか
一方を省略しても角速度ωの検出が可能となる。
【００２７】すなわち、その場合には、加熱ワイヤ１１
の駆動信号とヒートセンサ１２１または１２２の検知信
号との位相差によって角速度ωの大きさを、駆動信号に
対して検知信号の位相が進んでいるか遅れているかをみ
ることによって角速度ωの向きを検出することができる
ようになる。
の駆動信号とヒートセンサ１２１または１２２の検知信
号との位相差によって角速度ωの大きさを、駆動信号に
対して検知信号の位相が進んでいるか遅れているかをみ
ることによって角速度ωの向きを検出することができる
ようになる。
【００２８】また、加熱ワイヤ１１は１本だけでなく、
ガス通路１０内を流れるガス流の加熱を効率良く均一に
行わせることができるように、加熱ワイヤ１１を複数本
設置するようにしてもよい。
ガス通路１０内を流れるガス流の加熱を効率良く均一に
行わせることができるように、加熱ワイヤ１１を複数本
設置するようにしてもよい。
【００２９】図４ないし図７に、加熱ワイヤ１１とヒー
トセンサ１２１，１２２との他の設置例を示している。
トセンサ１２１，１２２との他の設置例を示している。
【００３０】なお、発熱体（加熱ワイヤ１１），ヒート
センサ１２１，１２２ともに必ずしもワイヤ状のものを
用いる必要はなく、種々形状の発熱体や、サーミスタな
どの温度検出素子や温度測定用の抵抗素子などが広く用
いられる。
センサ１２１，１２２ともに必ずしもワイヤ状のものを
用いる必要はなく、種々形状の発熱体や、サーミスタな
どの温度検出素子や温度測定用の抵抗素子などが広く用
いられる。
【００３１】このように本発明によれば、検出器本体に
作用する角速度によってガス流が偏向したときの発熱体
により加熱されたガス流による熱がヒートセンサによっ
て検知されるまでのガス流による熱の伝達時間の変化に
したがい、ヒートセンサの検知信号と基準信号（発熱体
の駆動信号）との位相差から角速度を検出するようにし
ているので、雰囲気温度の変化や発熱体の温度変化によ
ってヒートセンサから出力される検知信号の振幅が変動
しても、その検知信号の位相はガス流による熱の伝達時
間のみによって決まるので、温度ドリフトの影響を受け
ることなく角速度を検出することができるようになる。
作用する角速度によってガス流が偏向したときの発熱体
により加熱されたガス流による熱がヒートセンサによっ
て検知されるまでのガス流による熱の伝達時間の変化に
したがい、ヒートセンサの検知信号と基準信号（発熱体
の駆動信号）との位相差から角速度を検出するようにし
ているので、雰囲気温度の変化や発熱体の温度変化によ
ってヒートセンサから出力される検知信号の振幅が変動
しても、その検知信号の位相はガス流による熱の伝達時
間のみによって決まるので、温度ドリフトの影響を受け
ることなく角速度を検出することができるようになる。
【００３２】また、本発明によれば、ヒートセンサによ
る検知に充分追従することのできる周波数による交流信
号を用いているので、ヒートセンサの特性の経時変化や
ヒートセンサの検知信号を増幅したときなどに生ずる直
流に近い変動分の影響をほとんど受けずに、常に精度の
良い角速度検出を行うことができるようになる。
る検知に充分追従することのできる周波数による交流信
号を用いているので、ヒートセンサの特性の経時変化や
ヒートセンサの検知信号を増幅したときなどに生ずる直
流に近い変動分の影響をほとんど受けずに、常に精度の
良い角速度検出を行うことができるようになる。
【００３３】さらに、本発明によれば、ヒートセンサの
検知信号と基準信号との位相差すなわち時間のずれを計
測すればよいので、何らＡＤ変換するようなことなく、
コンパレータなどを用いて直接その位相差をデジタル的
に求めることができるようになる。
検知信号と基準信号との位相差すなわち時間のずれを計
測すればよいので、何らＡＤ変換するようなことなく、
コンパレータなどを用いて直接その位相差をデジタル的
に求めることができるようになる。
【００３４】また、本発明による熱移動型流体検知装置
にあっては、流体の流速を計測する場合、図８に示すよ
うに、流路２１を流れるガスを加熱することができるよ
うにガス流路２１内に設けられた加熱ワイヤ２２および
その加熱ワイヤ２２を交流駆動によって発熱させるドラ
イバ２３と、加熱ワイヤ２２に対応して、それから所定
距離ｌだけ離れた下流側の位置に設けられた感熱抵抗素
子からなるワイヤ状のヒートセンサ２４およびそのセン
サ出力信号Ｉｓを生じさせるセンサ回路２５と、加熱ワ
イヤ２２の交流駆動電流Ｉｄの立上り時または立下り時
の零点を検出する零点検出回路２６と、センサ出力信号
Ｉｓの立上り時または立下り時の零点を検出する零点検
出回路２７と、ドライバ２３を通して加熱ワイヤ２２の
加熱制御を行わせるとともに、各零点検出回路２６，２
７からそれぞれ与えられる零点検出のタイミング信号を
読み込んで、相互のタイミング信号の間隔すなわち加熱
ワイヤ２２の交流駆動電流Ｉｄとセンサ出力信号Ｉｓと
の位相差を、基準クロックを計数することにより計測し
て、その計測された位相差にしたがってガスの流速ｖを
所定の演算処理によって求める演算制御回路２８とによ
って構成されている。
にあっては、流体の流速を計測する場合、図８に示すよ
うに、流路２１を流れるガスを加熱することができるよ
うにガス流路２１内に設けられた加熱ワイヤ２２および
その加熱ワイヤ２２を交流駆動によって発熱させるドラ
イバ２３と、加熱ワイヤ２２に対応して、それから所定
距離ｌだけ離れた下流側の位置に設けられた感熱抵抗素
子からなるワイヤ状のヒートセンサ２４およびそのセン
サ出力信号Ｉｓを生じさせるセンサ回路２５と、加熱ワ
イヤ２２の交流駆動電流Ｉｄの立上り時または立下り時
の零点を検出する零点検出回路２６と、センサ出力信号
Ｉｓの立上り時または立下り時の零点を検出する零点検
出回路２７と、ドライバ２３を通して加熱ワイヤ２２の
加熱制御を行わせるとともに、各零点検出回路２６，２
７からそれぞれ与えられる零点検出のタイミング信号を
読み込んで、相互のタイミング信号の間隔すなわち加熱
ワイヤ２２の交流駆動電流Ｉｄとセンサ出力信号Ｉｓと
の位相差を、基準クロックを計数することにより計測し
て、その計測された位相差にしたがってガスの流速ｖを
所定の演算処理によって求める演算制御回路２８とによ
って構成されている。
【００３５】なお、各零点検出回路２６，２７にあって
は、それぞれゼロクロスコンパレータを用いて交流駆動
電流Ｉｄ，センサ出力信号Ｉｓを方形波に変換したうえ
で、その立上りエッジまたは立下りエッジを検出するよ
うにしている。あるいはまた、交流駆動電流Ｉｄ，セン
サ出力信号Ｉｓをそれぞれ微分したうえで整流すること
によって、その立上り時の零点を検出するようにしても
よい。
は、それぞれゼロクロスコンパレータを用いて交流駆動
電流Ｉｄ，センサ出力信号Ｉｓを方形波に変換したうえ
で、その立上りエッジまたは立下りエッジを検出するよ
うにしている。あるいはまた、交流駆動電流Ｉｄ，セン
サ出力信号Ｉｓをそれぞれ微分したうえで整流すること
によって、その立上り時の零点を検出するようにしても
よい。
【００３６】このように構成されたものにあって、い
ま、図９に示すように、演算制御回路２８の制御下にお
いて、正弦波による交流駆動電流Ｉｄによって加熱ワイ
ヤ２２を発熱駆動して流路２１を流れるガスを加熱する
と、加熱電流の２乗が発生熱量となるので周波数が交流
駆動電流Ｉｄのほぼ２倍となり、かつそのときのガスの
流速ｖに応じた熱移動時間により位相がずれたセンサ出
力信号Ｉｓが得られる。
ま、図９に示すように、演算制御回路２８の制御下にお
いて、正弦波による交流駆動電流Ｉｄによって加熱ワイ
ヤ２２を発熱駆動して流路２１を流れるガスを加熱する
と、加熱電流の２乗が発生熱量となるので周波数が交流
駆動電流Ｉｄのほぼ２倍となり、かつそのときのガスの
流速ｖに応じた熱移動時間により位相がずれたセンサ出
力信号Ｉｓが得られる。
【００３７】そして、零点検出回路２６からは零点検出
のタイミング信号Ｓ１が出され、また、零点検出回路２
７からは零点検出のタイミング信号Ｓ２が出される。
のタイミング信号Ｓ１が出され、また、零点検出回路２
７からは零点検出のタイミング信号Ｓ２が出される。
【００３８】演算制御回路２８は、その零点検出の各タ
イミング信号Ｓ１，Ｓ２を順次読み込んで、タイミング
信号Ｓ１が得られてから次にタイミング信号Ｓ２が得ら
れるまでのあいだ基準クロックを計数して、加熱ワイヤ
２の交流駆動電流Ｉｄとセンサ出力信号Ｉｓとのあいだ
の位相差を測定する。その位相差が、ガスの流速ｖに応
じて変化するものとなり、ガス流によって熱がヒートセ
ンサ２４に伝達されるまでの時間、すなわち熱伝達時間
Ｔとなる。
イミング信号Ｓ１，Ｓ２を順次読み込んで、タイミング
信号Ｓ１が得られてから次にタイミング信号Ｓ２が得ら
れるまでのあいだ基準クロックを計数して、加熱ワイヤ
２の交流駆動電流Ｉｄとセンサ出力信号Ｉｓとのあいだ
の位相差を測定する。その位相差が、ガスの流速ｖに応
じて変化するものとなり、ガス流によって熱がヒートセ
ンサ２４に伝達されるまでの時間、すなわち熱伝達時間
Ｔとなる。
【００３９】そして、演算制御回路２８は、その計測さ
れた熱伝達時間Ｔから、所定の演算式ｖ＝ｌ／Ｔにもと
づいて、そのときのガスの流速ｖを求める。
れた熱伝達時間Ｔから、所定の演算式ｖ＝ｌ／Ｔにもと
づいて、そのときのガスの流速ｖを求める。
【００４０】このように本発明によれば、加熱ワイヤ２
２を交流駆動してガスを加熱したとき、そのときのガス
の流速ｖに応じてセンサ出力信号Ｉｓの位相が所定にず
れることに着目して、そのセンサ出力信号Ｉｓの直流分
を何ら考慮することなく、その位相差から熱伝達時間Ｔ
を計測してガスの流速ｖを求めるようにしている。その
ため、図１０に示すように、種々の要因によってセンサ
出力信号Ｉｓの波形の大きさ（振幅）が変わったり、ま
た、その波形が乱れたりしても、その位相は不動とな
り、センサ出力信号Ｉｓの波形の大きさの変化や波形の
乱れなどが何ら誤差要因となることなく、常にガスの流
速ｖを精度良く求めることができるようになる。
２を交流駆動してガスを加熱したとき、そのときのガス
の流速ｖに応じてセンサ出力信号Ｉｓの位相が所定にず
れることに着目して、そのセンサ出力信号Ｉｓの直流分
を何ら考慮することなく、その位相差から熱伝達時間Ｔ
を計測してガスの流速ｖを求めるようにしている。その
ため、図１０に示すように、種々の要因によってセンサ
出力信号Ｉｓの波形の大きさ（振幅）が変わったり、ま
た、その波形が乱れたりしても、その位相は不動とな
り、センサ出力信号Ｉｓの波形の大きさの変化や波形の
乱れなどが何ら誤差要因となることなく、常にガスの流
速ｖを精度良く求めることができるようになる。
【００４１】なお、加熱ワイヤ２２の交流駆動電流Ｉｄ
とセンサ出力信号Ｉｓとのあいだの位相差を測定する手
法としては、前述したもの以外に、公知の手法が種々適
用できることはいうまでもない。
とセンサ出力信号Ｉｓとのあいだの位相差を測定する手
法としては、前述したもの以外に、公知の手法が種々適
用できることはいうまでもない。
【００４２】
【発明の効果】以上、本発明による熱移動型流体検知装
置にあっては、流路内を流れる流体を交流駆動による発
熱体により加熱し、その加熱された流体により伝達され
る熱を流路に角速度が作用したときの流体の偏向状態に
応じた時間差をもって下流側に設けられたヒートセンサ
により検知して、発熱体を駆動する基準信号とヒートセ
ンサの検知信号との位相差から角速度を検出するように
したもので、温度ドリフトの影響を受けることなく、ま
たヒートセンサの特性の経時変化などの直流分変動要因
の影響を受けることなく、簡単な手段によって流路に作
用する角速度を容易にかつ精度良く検出することができ
るという利点を有している。
置にあっては、流路内を流れる流体を交流駆動による発
熱体により加熱し、その加熱された流体により伝達され
る熱を流路に角速度が作用したときの流体の偏向状態に
応じた時間差をもって下流側に設けられたヒートセンサ
により検知して、発熱体を駆動する基準信号とヒートセ
ンサの検知信号との位相差から角速度を検出するように
したもので、温度ドリフトの影響を受けることなく、ま
たヒートセンサの特性の経時変化などの直流分変動要因
の影響を受けることなく、簡単な手段によって流路に作
用する角速度を容易にかつ精度良く検出することができ
るという利点を有している。
【００４３】また、本発明による熱移動型流体検知装置
にあっては、流路を流れる流体を発熱体により加熱し
て、その発熱体から所定距離だけ離れた下流側の位置で
ヒートセンサによって流体の流れにより伝達される熱を
検知して、その間の熱移動時間を計測してそのときの流
速を求める際、流体の温度や組成が変化するなどの種々
要因によってヒートセンサの出力信号の波形の大きさが
変化したり波形が乱れたりしても、その影響を受けるこ
となく正確に熱移動時間を計測することができ、そのと
きの流速を精度良く求めることができるという利点を有
している。
にあっては、流路を流れる流体を発熱体により加熱し
て、その発熱体から所定距離だけ離れた下流側の位置で
ヒートセンサによって流体の流れにより伝達される熱を
検知して、その間の熱移動時間を計測してそのときの流
速を求める際、流体の温度や組成が変化するなどの種々
要因によってヒートセンサの出力信号の波形の大きさが
変化したり波形が乱れたりしても、その影響を受けるこ
となく正確に熱移動時間を計測することができ、そのと
きの流速を精度良く求めることができるという利点を有
している。
【図１】本発明による角速度を検出するようにしたとき
の熱移動型流体検知装置の一構成例を示す平断面図であ
る。
の熱移動型流体検知装置の一構成例を示す平断面図であ
る。
【図２】同構成例におけるガス通路の正面からみた簡略
図である。
図である。
【図３】ガス通路内におけるガス流の状態を示す平面図
である。
である。
【図４】発熱体およびヒートセンサの他の設置例を示す
ガス通路の平面からみた簡略図である。
ガス通路の平面からみた簡略図である。
【図５】同設置例におけるガス通路の正面からみた簡略
図である。
図である。
【図６】本発明における発熱体およびヒートセンサのさ
らに他の設置例を示すガス通路の平面からみた簡略図で
ある。
らに他の設置例を示すガス通路の平面からみた簡略図で
ある。
【図７】同設置例におけるガス通路の正面からみた簡略
図である。
図である。
【図８】本発明による流速を検出するようにしたときの
熱移動型流体検知装置の一構成例を示すブロック図であ
る。
熱移動型流体検知装置の一構成例を示すブロック図であ
る。
【図９】同構成例における加熱ワイヤの交流駆動電流お
よびヒートセンサの出力信号の波形を示す特性図であ
る。
よびヒートセンサの出力信号の波形を示す特性図であ
る。
【図１０】ヒートセンサの出力信号の波形の大きさ（振
幅）が変化した状態を示す特性図である。
幅）が変化した状態を示す特性図である。
【図１１】従来のパルス駆動による加熱電流およびヒー
トセンサの出力信号の波形を示す特性図である。
トセンサの出力信号の波形を示す特性図である。
【図１２】従来のヒートセンサの出力信号の波形の大き
さが変化したときのしきい値を用いたレベル検知状態を
示す特性図である。
さが変化したときのしきい値を用いたレベル検知状態を
示す特性図である。
８ ノズル孔 １０ ガス通路 １１ 加熱ワイヤ １２１ ヒートセンサ １２２ ヒートセンサ ２１ 流路 ２２ 加熱ワイヤ ２３ ドライバ ２４ ヒートセンサ ２５ センサ回路 ２６ 零点検出回路 ２７ 零点検出回路 ２８ 演算制御回路 Ｉｄ 加熱ワイヤの交流駆動電流 Ｉｓ センサ出力信号 Ｔ 熱移動時間
Claims (3)
- 【請求項１】 流路内を流れる流体を加熱する交流駆動
による発熱体と、その発熱体の下流側に設けられ、流体
により伝達される熱を、前記流路に角速度が作用したと
きの流体の偏向状態に応じた時間差をもって検知するヒ
ートセンサと、発熱体の駆動信号とヒートセンサの検知
信号との位相差から流路に作用する角速度を検出する手
段とによって構成された熱移動型流体検知装置。 - 【請求項２】 流路内を流れる流体を加熱する交流駆動
による発熱体と、その発熱体の下流側に設けられ、流体
により伝達される熱を、前記流路に角速度が作用したと
きの流体の偏向状態に応じた時間差をもって検知するヒ
ートセンサ対と、そのヒートセンサ対の各検知信号の位
相差から流路に作用する角速度を検出する手段とによっ
て構成された熱移動型流体検知装置。 - 【請求項３】 流路を流れる流体を発熱体により加熱し
て、その発熱体から所定距離だけ離れた下流側の位置で
ヒートセンサによって流体の流れにより伝達される熱を
検知して、その間の熱移動時間からそのときの流速を求
めるものであって、前記発熱体を交流駆動して流体を交
流波形により加熱する手段と、前記ヒートセンサによる
検知波形と前記交流波形との位相差から熱移動時間を求
めて流速をわり出す手段とをとるようにしたことを特徴
とする熱移動型流体検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35810892A JP3211040B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-12-08 | 熱移動型角速度検知装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-51053 | 1992-01-24 | ||
| JP5105392 | 1992-01-24 | ||
| JP35810892A JP3211040B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-12-08 | 熱移動型角速度検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264567A true JPH05264567A (ja) | 1993-10-12 |
| JP3211040B2 JP3211040B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=26391572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35810892A Expired - Fee Related JP3211040B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-12-08 | 熱移動型角速度検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3211040B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007102475A1 (ja) | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Surpass Industry Co., Ltd. | 熱信号書込装置 |
| WO2007119313A1 (ja) | 2006-03-14 | 2007-10-25 | Surpass Industry Co., Ltd. | 熱信号を用いた流速検出方法及び流速検出装置 |
| JP2007309924A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-29 | Yazaki Corp | 流量計 |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP35810892A patent/JP3211040B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007102475A1 (ja) | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Surpass Industry Co., Ltd. | 熱信号書込装置 |
| US7726204B2 (en) | 2006-03-06 | 2010-06-01 | Surpass Industry Co., Ltd. | Heat signal writing device |
| WO2007119313A1 (ja) | 2006-03-14 | 2007-10-25 | Surpass Industry Co., Ltd. | 熱信号を用いた流速検出方法及び流速検出装置 |
| JP2007309924A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-29 | Yazaki Corp | 流量計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3211040B2 (ja) | 2001-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080719 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090719 |
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