JPH063389B2 - 流体の流量測定装置 - Google Patents
流体の流量測定装置Info
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- JPH063389B2 JPH063389B2 JP60258833A JP25883385A JPH063389B2 JP H063389 B2 JPH063389 B2 JP H063389B2 JP 60258833 A JP60258833 A JP 60258833A JP 25883385 A JP25883385 A JP 25883385A JP H063389 B2 JPH063389 B2 JP H063389B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/698—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
- G01F1/699—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters by control of a separate heating or cooling element
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体の流量測定装置、さらに詳細には、内燃
機関の吸入空気量など流体の流量を測定する流体の流量
測定装置に関する。
機関の吸入空気量など流体の流量を測定する流体の流量
測定装置に関する。
［従来技術］ ドイツ特許公開公報第2751196号ないし米国特許第42144
78号には、基板上に取り付けられた少なくとも２つの層
を有し、そのうち１つの層が基板を加熱するための発熱
抵抗として機能する空気量測定装置が記載されている。
その場合、第２番目の層は定温補償法で動作する流量計
に用いられる測定抵抗として機能する。加熱抵抗に関し
ては、加熱抵抗の温度を制御する別の制御装置が設けら
れており、基板がその加熱抵抗により、他の層の温度に
加熱できるように構成されている。この従来の装置で
は、本来の空気量を測定する抵抗に関連して補助加熱を
行なう加熱抵抗が設けられており、それによって空気流
量の変化に対し、高速に、しかも正確に装置を動作させ
ることができるように構成されている。
78号には、基板上に取り付けられた少なくとも２つの層
を有し、そのうち１つの層が基板を加熱するための発熱
抵抗として機能する空気量測定装置が記載されている。
その場合、第２番目の層は定温補償法で動作する流量計
に用いられる測定抵抗として機能する。加熱抵抗に関し
ては、加熱抵抗の温度を制御する別の制御装置が設けら
れており、基板がその加熱抵抗により、他の層の温度に
加熱できるように構成されている。この従来の装置で
は、本来の空気量を測定する抵抗に関連して補助加熱を
行なう加熱抵抗が設けられており、それによって空気流
量の変化に対し、高速に、しかも正確に装置を動作させ
ることができるように構成されている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしこのような従来の装置では、異なる２つの制御回
路を設けなければならないので、回路構成が複雑にな
り、高価になるという欠点がある。さらに両制御回路の
制御時定数を互いに合わせることはかなり困難であるの
で、両抵抗を加熱する場合時定数が異なり、無視するこ
とができない熱量が発生するという欠点がある。また、
実験的に示されているように、基板上の測定用抵抗に関
する加熱抵抗の幾何学的な配置は必ずしも最適なもので
はない。
路を設けなければならないので、回路構成が複雑にな
り、高価になるという欠点がある。さらに両制御回路の
制御時定数を互いに合わせることはかなり困難であるの
で、両抵抗を加熱する場合時定数が異なり、無視するこ
とができない熱量が発生するという欠点がある。また、
実験的に示されているように、基板上の測定用抵抗に関
する加熱抵抗の幾何学的な配置は必ずしも最適なもので
はない。
従って、本発明は、簡単な回路構成であって、しかも測
定精度と応答速度が速く、また製造が容易な流体の流量
測定装置を提供することを目的とする。
定精度と応答速度が速く、また製造が容易な流体の流量
測定装置を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、このような問題を解決するために、流体中に
配置され基板上に取り付けられた互いに熱接触する少な
くとも第１と第２の導電性の層と、閉ループ制御回路に
接続される抵抗検出装置とを備え、少なくとも第１の層
の抵抗値が抵抗検出装置によって検出され、この第１の
層が前記制御回路によりエネルギを供給されて少なくと
も空気流量に関係した温度に制御される。流体の流量、
特に内燃機関の吸入空気量を測定する流体の流量測定装
置において、前記第２の層に制御回路の出力信号が印加
され、前記第１と第２の層は少なくともほぼ同じ面抵抗
値を有し、前記両層は、そこに発生する単位長さ当たり
の電圧降下が少なくともほぼ同じ値となるように、その
長手方向の寸法が定められ、それにより第２の層は第２
の層の温度と少なくともほぼ一致する温度に制御される
構成を採用した。
配置され基板上に取り付けられた互いに熱接触する少な
くとも第１と第２の導電性の層と、閉ループ制御回路に
接続される抵抗検出装置とを備え、少なくとも第１の層
の抵抗値が抵抗検出装置によって検出され、この第１の
層が前記制御回路によりエネルギを供給されて少なくと
も空気流量に関係した温度に制御される。流体の流量、
特に内燃機関の吸入空気量を測定する流体の流量測定装
置において、前記第２の層に制御回路の出力信号が印加
され、前記第１と第２の層は少なくともほぼ同じ面抵抗
値を有し、前記両層は、そこに発生する単位長さ当たり
の電圧降下が少なくともほぼ同じ値となるように、その
長手方向の寸法が定められ、それにより第２の層は第２
の層の温度と少なくともほぼ一致する温度に制御される
構成を採用した。
［作用］ 本発明では、第１と第２の層がほぼ同じ面抵抗値（単位
面積当りの抵抗値）を有し、第２の層の温度がほぼ第１
の層の温度と等しくなるような形状に構成されるので、
流量変化時の過渡時間が短く、応答特性を向上させるこ
とができる。また、制御回路の出力信号を空気流量の測
定量として用いることができる。この場合、第１と第２
の層の長手方向の寸法は単位長さ当りの電圧降下がまず
同じ値になるように定められる。
面積当りの抵抗値）を有し、第２の層の温度がほぼ第１
の層の温度と等しくなるような形状に構成されるので、
流量変化時の過渡時間が短く、応答特性を向上させるこ
とができる。また、制御回路の出力信号を空気流量の測
定量として用いることができる。この場合、第１と第２
の層の長手方向の寸法は単位長さ当りの電圧降下がまず
同じ値になるように定められる。
［実施例］ 以下、図面に示す実施例に従い本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図において符号１０で示すものは流体、例えば空気
が流れる内燃機関の吸気管であり、流体（空気）の流れ
る方向が符号１１で図示されている。一般的には、装置
の機能を説明するために用いられたもので流れがどのよ
うな方向であるかは任意のものである。流体中に、好ま
しくは正の温度係数を有し、吸気管１２に流れる流量を
検出するための測定用の抵抗ＲＨが配置される。この抵
抗ＲＨは第１図では図示しない基板上に層抵抗又は薄膜
抵抗として構成されており、本実施例でブリッジ回路と
して構成された抵抗検出回路１２の１つの構成要素とな
っている。この抵抗検出回路１２は、さらに抵抗ＲＫ、
Ｒ２、Ｒ３を有する。ブリッジ回路の脚点Ａからそれぞ
れブリッジ辺に沿って抵抗Ｒ２、ＲＨの直列抵抗並びに
Ｒ３、ＲＫの直列抵抗が設けられており、両抵抗ＲＨ、
ＲＫの接続点はＤの点に導かれている。制御増幅器とし
て構成される演算増幅器１３には、抵抗Ｒ２、ＲＨの接
続点Ｂからの信号並びに抵抗Ｒ３、ＲＫの接続点Ｃから
の信号がそれぞれ入力される。第１図の実施例では制御
回路は、演算増幅器（差動増幅器）で実現される制御増
幅器として構成されているが、これに限定されるもので
はなく、任意のアナログまたはデジタル構成の制御回路
を用いることができるものである。
が流れる内燃機関の吸気管であり、流体（空気）の流れ
る方向が符号１１で図示されている。一般的には、装置
の機能を説明するために用いられたもので流れがどのよ
うな方向であるかは任意のものである。流体中に、好ま
しくは正の温度係数を有し、吸気管１２に流れる流量を
検出するための測定用の抵抗ＲＨが配置される。この抵
抗ＲＨは第１図では図示しない基板上に層抵抗又は薄膜
抵抗として構成されており、本実施例でブリッジ回路と
して構成された抵抗検出回路１２の１つの構成要素とな
っている。この抵抗検出回路１２は、さらに抵抗ＲＫ、
Ｒ２、Ｒ３を有する。ブリッジ回路の脚点Ａからそれぞ
れブリッジ辺に沿って抵抗Ｒ２、ＲＨの直列抵抗並びに
Ｒ３、ＲＫの直列抵抗が設けられており、両抵抗ＲＨ、
ＲＫの接続点はＤの点に導かれている。制御増幅器とし
て構成される演算増幅器１３には、抵抗Ｒ２、ＲＨの接
続点Ｂからの信号並びに抵抗Ｒ３、ＲＫの接続点Ｃから
の信号がそれぞれ入力される。第１図の実施例では制御
回路は、演算増幅器（差動増幅器）で実現される制御増
幅器として構成されているが、これに限定されるもので
はなく、任意のアナログまたはデジタル構成の制御回路
を用いることができるものである。
このような制御回路の出力信号は抵抗検出回路のＤ点に
戻されるので、閉ループ制御回路から構成される。抵抗
検出回路１２の各抵抗値は、抵抗ＲＫ、Ｒ３が抵抗
ＲＨ、Ｒ２よりもかなり大きな値をとるように選ばれ
る。しかし、本発明ではこのように限定された選択だけ
でなく、他の抵抗値の組み合わせも用いることができる
ことはもちろんである。
戻されるので、閉ループ制御回路から構成される。抵抗
検出回路１２の各抵抗値は、抵抗ＲＫ、Ｒ３が抵抗
ＲＨ、Ｒ２よりもかなり大きな値をとるように選ばれ
る。しかし、本発明ではこのように限定された選択だけ
でなく、他の抵抗値の組み合わせも用いることができる
ことはもちろんである。
また抵抗検出回路１２は、この実施例のように単にブリ
ッジ回路だけでなく、また他の抵抗を用いた測定回路と
しても実現できるものである。従って、本発明ではブリ
ッジ回路だけに限定されるのではなく、例えば米国特許
4297881号に記載されているような測定回路も用いるこ
とができるようなものである。
ッジ回路だけでなく、また他の抵抗を用いた測定回路と
しても実現できるものである。従って、本発明ではブリ
ッジ回路だけに限定されるのではなく、例えば米国特許
4297881号に記載されているような測定回路も用いるこ
とができるようなものである。
以下に、このように構成された回路の動作を説明する。
制御増幅器１３からの出力電流により、抵抗ＲＨが発熱
され、ブリッジ抵抗の関係によってほぼ定まる温度に加
熱される。閉ループ制御回路により流量が変化して抵抗
ＲＨから熱量が取り去られると、電流が増大して失われ
た熱量を補償するように制御が行なわれるので、抵抗Ｒ
Ｈは所定の温度、ないし所定の抵抗値に維持される。加
熱電流、加熱出力あるいは制御増幅器１３の出力電圧
は、このようにして流体の流量を測定する尺度となる。
され、ブリッジ抵抗の関係によってほぼ定まる温度に加
熱される。閉ループ制御回路により流量が変化して抵抗
ＲＨから熱量が取り去られると、電流が増大して失われ
た熱量を補償するように制御が行なわれるので、抵抗Ｒ
Ｈは所定の温度、ないし所定の抵抗値に維持される。加
熱電流、加熱出力あるいは制御増幅器１３の出力電圧
は、このようにして流体の流量を測定する尺度となる。
測定中、流体の温度が変動すると、抵抗ＲＨの温度ない
し抵抗値が変わるので、流体の温度変動が流量測定に与
える影響を補償するために、流体中に同様に抵抗ＲＫが
配置される。この抵抗も同様に薄膜ないし層抵抗とし
て、例えば基板上に蒸着することにより形成される。こ
の抵抗ＲＫが温度補償抵抗としての目的を満たすため
に、抵抗ＲＫ、ＲＨの補償係数αＫ、αＨを、信号検出
処理方法に従い。それぞれ所定の関係に設定する必要が
ある。
し抵抗値が変わるので、流体の温度変動が流量測定に与
える影響を補償するために、流体中に同様に抵抗ＲＫが
配置される。この抵抗も同様に薄膜ないし層抵抗とし
て、例えば基板上に蒸着することにより形成される。こ
の抵抗ＲＫが温度補償抵抗としての目的を満たすため
に、抵抗ＲＫ、ＲＨの補償係数αＫ、αＨを、信号検出
処理方法に従い。それぞれ所定の関係に設定する必要が
ある。
抵抗ＲＨが好ましくは薄膜抵抗として構成されるため
に、線抵抗に比較し、次のような利点が得られる。
に、線抵抗に比較し、次のような利点が得られる。
a)不純物を灼熱することにより焼き払う灼熱装置を省略
することができ、又、少なくとも抵抗ＲＨ、ＲＫを同じ
技術を用いて基板上に集積ができることにより、安価に
製造できる。
することができ、又、少なくとも抵抗ＲＨ、ＲＫを同じ
技術を用いて基板上に集積ができることにより、安価に
製造できる。
b)機械的な強度を向上させることができ、それにより動
作温度を高めることができ、汚れの問題も解決できる。
作温度を高めることができ、汚れの問題も解決できる。
c)その場合、熱線と同様に応答速度が速く、ｍｓのオー
ダーであり（流量の脈動の問題はない）。
ダーであり（流量の脈動の問題はない）。
d)空気温度が変動した場合も応答時間は短い。
もちろん、抵抗ＲＨの空間領域で温度分布が極端に変動
するのを避けるために特別の手段を設け、流量変動時の
過渡時間を最適化させる必要がある。
するのを避けるために特別の手段を設け、流量変動時の
過渡時間を最適化させる必要がある。
理論的及び実験的結果が示しているように、このために
抵抗ＲＨを補助加熱する補助加熱抵抗を設け、それによ
り抵抗ＲＨの周辺、ないし抵抗ＲＨが面抵抗となってい
る場合には、その周面を流体のその瞬間の流量速度及び
抵抗によって決められるそれぞれの超過温度に保持させ
るようにするのが好ましい。従来の装置では、この補助
加熱に対して別の第２の制御回路を用いている。これは
回路構成を複雑なものにすると同時に、時定数を熱的及
び電気的に合わせるのが困難であるのを意味する。
抵抗ＲＨを補助加熱する補助加熱抵抗を設け、それによ
り抵抗ＲＨの周辺、ないし抵抗ＲＨが面抵抗となってい
る場合には、その周面を流体のその瞬間の流量速度及び
抵抗によって決められるそれぞれの超過温度に保持させ
るようにするのが好ましい。従来の装置では、この補助
加熱に対して別の第２の制御回路を用いている。これは
回路構成を複雑なものにすると同時に、時定数を熱的及
び電気的に合わせるのが困難であるのを意味する。
本発明実施例では、抵抗ＲＨと同じ基板に取り付けられ
この抵抗を包囲する２つの補助加熱抵抗ＲＳが設けられ
る。補助加熱抵抗ＲＳは好ましくは抵抗ＲＨ、ＲＫと同
じ技術を用いて作られ両抵抗ＲＨ、ＲＫとほぼ同じ面抵
抗値（単位面積当り同じ抵抗値）を有する。これらの補
助加熱抵抗には制御増幅器１３からの出力信号が入力さ
れ、いわゆる受動的（パッシブ）に動作し、従って抵抗
ＲＨの温度に関係した所定の温度（例えば同じ温度）に
調節される。抵抗ＲＳと抵抗ＲＨの温度が一致するよう
にするために、これらの抵抗がほぼ同じ面抵抗値を有す
ることに基づき抵抗の形状を所定のものにする必要があ
る。
この抵抗を包囲する２つの補助加熱抵抗ＲＳが設けられ
る。補助加熱抵抗ＲＳは好ましくは抵抗ＲＨ、ＲＫと同
じ技術を用いて作られ両抵抗ＲＨ、ＲＫとほぼ同じ面抵
抗値（単位面積当り同じ抵抗値）を有する。これらの補
助加熱抵抗には制御増幅器１３からの出力信号が入力さ
れ、いわゆる受動的（パッシブ）に動作し、従って抵抗
ＲＨの温度に関係した所定の温度（例えば同じ温度）に
調節される。抵抗ＲＳと抵抗ＲＨの温度が一致するよう
にするために、これらの抵抗がほぼ同じ面抵抗値を有す
ることに基づき抵抗の形状を所定のものにする必要があ
る。
発熱した薄膜抵抗の温度は薄膜抵抗の単位長さ当りの電
圧降下によって定められることがわかっている。従っ
て、抵抗ＲＳ、ＲＨの長さの比Ｈ／Ｓをブリッジが
平衡している状態でＲＨ／（ＲＨ＋Ｒ２）によって与え
られる値を有するように設定する。薄膜抵抗をこのよう
な値にするために、補助加熱抵抗ＲＳは少なくともＲＨ
とほぼ同じ温度にあることが可能になる。
圧降下によって定められることがわかっている。従っ
て、抵抗ＲＳ、ＲＨの長さの比Ｈ／Ｓをブリッジが
平衡している状態でＲＨ／（ＲＨ＋Ｒ２）によって与え
られる値を有するように設定する。薄膜抵抗をこのよう
な値にするために、補助加熱抵抗ＲＳは少なくともＲＨ
とほぼ同じ温度にあることが可能になる。
この装置の利点は、必要な熱出力の大部分は抵抗ＲＨ、
Ｒ２のブリッジ回路から取り出され、補助加熱抵抗ＲＳ
に供給されることである。従って抵抗Ｒ２に発生する損
失出力は減少させることができる。さらに制御増幅器１
３の出力電圧を測定値として取り出すようにしているの
で、空気温度が変動した場合、同様に全装置の出力バラ
ンスに効果的に作用する。さらに制御増幅器の出力信号
ＵＢの信号幅が大きいので、測定データを正確に処理す
ることができる。
Ｒ２のブリッジ回路から取り出され、補助加熱抵抗ＲＳ
に供給されることである。従って抵抗Ｒ２に発生する損
失出力は減少させることができる。さらに制御増幅器１
３の出力電圧を測定値として取り出すようにしているの
で、空気温度が変動した場合、同様に全装置の出力バラ
ンスに効果的に作用する。さらに制御増幅器の出力信号
ＵＢの信号幅が大きいので、測定データを正確に処理す
ることができる。
上述したように、流体温度の影響を補償するために、そ
れぞれ信号処理方法に従い抵抗ＲＫの温度係数を抵抗Ｒ
Ｈの温度係数に対して所定のものに設定する必要があ
る。抵抗ＲＫ、ＲＨの温度係数をそれぞれαＫ、αＨと
し、又、β＝ＲＨ／（Ｒ２＋ＲＨ）をブリッジの比と
し、又△ＴＯを抵抗ＲＨの超過温度として のような関係にする。
れぞれ信号処理方法に従い抵抗ＲＫの温度係数を抵抗Ｒ
Ｈの温度係数に対して所定のものに設定する必要があ
る。抵抗ＲＫ、ＲＨの温度係数をそれぞれαＫ、αＨと
し、又、β＝ＲＨ／（Ｒ２＋ＲＨ）をブリッジの比と
し、又△ＴＯを抵抗ＲＨの超過温度として のような関係にする。
さらに発熱薄膜抵抗に対する公知のキングの方程式で、
一定とみなされる熱伝導係数の温度依存性を考慮する
と、αＫに対しては実際には約１０％から２０％小さな
値となる。従って0.8〜0.9の補正係数を掛けるようにす
る。
一定とみなされる熱伝導係数の温度依存性を考慮する
と、αＫに対しては実際には約１０％から２０％小さな
値となる。従って0.8〜0.9の補正係数を掛けるようにす
る。
温度係数αＫは抵抗検出回路のＣとＤ間に抵抗ＲＫｄを
ＲＫと直列あるいは並列に接続することによって調節さ
れる。抵抗ＲＫｄの温度係数αＫｄはほぼ０であり、ま
たαＨとαＫは０と等しくないので、ＲＫ、ＲＫｄを適
当に組み合わせることにより、上述した条件にそったα
Ｋ、αＨの関係を実現することができる。子の場合、抵
抗ＲＫｄは好ましくは流体中にさらさないようにする。
またＲ２、Ｒ３の温度係数はほぼ０とする。
ＲＫと直列あるいは並列に接続することによって調節さ
れる。抵抗ＲＫｄの温度係数αＫｄはほぼ０であり、ま
たαＨとαＫは０と等しくないので、ＲＫ、ＲＫｄを適
当に組み合わせることにより、上述した条件にそったα
Ｋ、αＨの関係を実現することができる。子の場合、抵
抗ＲＫｄは好ましくは流体中にさらさないようにする。
またＲ２、Ｒ３の温度係数はほぼ０とする。
上述したような補償により、薄膜抵抗ＲＨの温度を流体
温度の変動に対して変動を少なくすることができる。こ
れは特に薄膜抵抗から導き出されるリード線のハンダ付
け端子を設計する上で好ましいものとなる。特に流体温
度が高い場合には、端子の熱的負荷を減少させることが
でき、多くの使用法において、端子を軟質ハンダを用い
て製造することが可能になる。また、流体温度が低い場
合の汚れの問題も減少することができる。
温度の変動に対して変動を少なくすることができる。こ
れは特に薄膜抵抗から導き出されるリード線のハンダ付
け端子を設計する上で好ましいものとなる。特に流体温
度が高い場合には、端子の熱的負荷を減少させることが
でき、多くの使用法において、端子を軟質ハンダを用い
て製造することが可能になる。また、流体温度が低い場
合の汚れの問題も減少することができる。
第２図には薄膜抵抗ＲＨ、ＲＳ、ＲＫの好ましい実施例
が図示されている。これらの抵抗はそれぞれ２つの抵抗
に分割され、それにより抵抗ＲＨ、ＲＳは基板の両側に
取り付けることができるので、抵抗ＲＨの温度をかなり
均一に分布させることが可能になる。
が図示されている。これらの抵抗はそれぞれ２つの抵抗
に分割され、それにより抵抗ＲＨ、ＲＳは基板の両側に
取り付けることができるので、抵抗ＲＨの温度をかなり
均一に分布させることが可能になる。
第２ａ図において、基板の下側が２０で、また上側が２
１で図示されている。抵抗ＲＨは中央で並列に接続され
る。補助加熱用の抵抗として機能する抵抗ＲＳは、それ
ぞれ対となって基板の下側２０、上側２１上で、抵抗Ｒ
Ｈを包囲するように配置される。また補助加熱抵抗ＲＳ
は本実施例では並列に接続される。接続点の符号は第１
図の実施例のものに対応する。
１で図示されている。抵抗ＲＨは中央で並列に接続され
る。補助加熱用の抵抗として機能する抵抗ＲＳは、それ
ぞれ対となって基板の下側２０、上側２１上で、抵抗Ｒ
Ｈを包囲するように配置される。また補助加熱抵抗ＲＳ
は本実施例では並列に接続される。接続点の符号は第１
図の実施例のものに対応する。
変動する流体温度を補償する抵抗ＲＫも、他の基板の下
側２２、上側２３上にそれぞれ取り付けられる。第２ｂ
図の実施例では、両抵抗ＲＫが並列接続されている。し
かし利用例に従って、この場合に抵抗ＲＫを直列接続し
てもよいのはもちろんである。
側２２、上側２３上にそれぞれ取り付けられる。第２ｂ
図の実施例では、両抵抗ＲＫが並列接続されている。し
かし利用例に従って、この場合に抵抗ＲＫを直列接続し
てもよいのはもちろんである。
上述したような配置にするのには２つの理由がある。す
なわち、その１つは薄膜抵抗を製造する場合、許容誤差
を顕著に減少させることができることである。通常、薄
膜抵抗の厚さ、従ってその電気特性は基板の下側ないし
上側への蒸着率を異ならしめることによって種々の値を
とるようすることができることがわかっている。抵抗Ｒ
Ｈ、ＲＫを基板の下側ないし上側に分割することによ
り、全ての薄膜抵抗を同じ条件で、１つの工程で製造す
ることができるので、基板の下側並びに上側の特性差を
全ての抵抗において同様に作用させることができ、従っ
て無視できるようにすることができる。また他の利点
は、抵抗ＲＫもその形状に基づきある程度加熱すること
ができることに起因する。抵抗ＲＫが基板上に両側に配
置されていることにより、加熱時薄膜抵抗上の温度分布
を均一にすることができる。流体温度の変動に関し、応
答時間を特に小さくしなければならないような場合に
は、抵抗ＲＫを加熱するようにすると好ましい効果が得
られる。
なわち、その１つは薄膜抵抗を製造する場合、許容誤差
を顕著に減少させることができることである。通常、薄
膜抵抗の厚さ、従ってその電気特性は基板の下側ないし
上側への蒸着率を異ならしめることによって種々の値を
とるようすることができることがわかっている。抵抗Ｒ
Ｈ、ＲＫを基板の下側ないし上側に分割することによ
り、全ての薄膜抵抗を同じ条件で、１つの工程で製造す
ることができるので、基板の下側並びに上側の特性差を
全ての抵抗において同様に作用させることができ、従っ
て無視できるようにすることができる。また他の利点
は、抵抗ＲＫもその形状に基づきある程度加熱すること
ができることに起因する。抵抗ＲＫが基板上に両側に配
置されていることにより、加熱時薄膜抵抗上の温度分布
を均一にすることができる。流体温度の変動に関し、応
答時間を特に小さくしなければならないような場合に
は、抵抗ＲＫを加熱するようにすると好ましい効果が得
られる。
第３図には第２ａ図の実施例が詳細に図示されている。
第２ａ図と同様に２０は基板の下側、２１は上側を示
す。基板の大きさは幅が約４mm、長さは約２５mmであ
る。基板の上側、下側の成膜は対称的に行なわれ、抵抗
ＲＨはその長さは、約１０mmで、幅は約0.5〜2mmで、ほ
ぼ中央に配置される。抵抗ＲＨの両側には抵抗ＲＳが蒸
着され、本実施例の場合、幅が約1.5mm、長さは約２０m
mに選ばれる。ここで薄膜抵抗ＲＨ、ＲＳの長さの比は
ブリッジ抵抗ＲＨとＲ２の抵抗値に関係していることに
注意しておく。絶対的な長さは測定場所における流量の
関係に依存した集積度又は抵抗ＲＨの集積長さによって
定められる。この例では対称なブリッジ配置となる。斜
線をほどこした部分は低抵抗の導体路であり、３０〜３
３はそれぞれ抵抗ＲＨに関する端子用の導体路である。
これに対し、抵抗ＲＳに必要な導体路は３４、３５で図
示されている。端子３０、３３は抵抗ＲＳ、ＲＨに対し
て同一であり、第１図のＤの点に対応する。面抵抗値は
約0.25〜2.0Ωの範囲で選ばれ、また抵抗の導体路はそ
の面抵抗が0.025Ωの領域に選ばれる。
第２ａ図と同様に２０は基板の下側、２１は上側を示
す。基板の大きさは幅が約４mm、長さは約２５mmであ
る。基板の上側、下側の成膜は対称的に行なわれ、抵抗
ＲＨはその長さは、約１０mmで、幅は約0.5〜2mmで、ほ
ぼ中央に配置される。抵抗ＲＨの両側には抵抗ＲＳが蒸
着され、本実施例の場合、幅が約1.5mm、長さは約２０m
mに選ばれる。ここで薄膜抵抗ＲＨ、ＲＳの長さの比は
ブリッジ抵抗ＲＨとＲ２の抵抗値に関係していることに
注意しておく。絶対的な長さは測定場所における流量の
関係に依存した集積度又は抵抗ＲＨの集積長さによって
定められる。この例では対称なブリッジ配置となる。斜
線をほどこした部分は低抵抗の導体路であり、３０〜３
３はそれぞれ抵抗ＲＨに関する端子用の導体路である。
これに対し、抵抗ＲＳに必要な導体路は３４、３５で図
示されている。端子３０、３３は抵抗ＲＳ、ＲＨに対し
て同一であり、第１図のＤの点に対応する。面抵抗値は
約0.25〜2.0Ωの範囲で選ばれ、また抵抗の導体路はそ
の面抵抗が0.025Ωの領域に選ばれる。
第４図には薄膜抵抗を取り付けた基板が吸気管１０に取
り付けられた状態が断面図として図示されている。抵抗
ＲＨ、ＲＳ、ＲＫを設けた両基板は、好ましくは流体の
流れの方向に対して次のように、すなわちその面の法線
が流体の流れの速度ベクトルに対し直角となるように配
置される。これによって薄膜抵抗ＲＨの汚れやすい領域
が直接不純物粒子にさらされるのを防止することができ
る。このようにして線抵抗にみられるような長時間にわ
たるドリフト現象が避けられ、抵抗を灼熱して不純物を
焼き払うような問題を減少させることができる。また、
場合によって面の法線を流量方向に対し直角の角度でな
いようにすることもできる。その場合、基板の下側と上
側とでは、それぞれ流れの方向に従い、流れの強さが異
なるので、流れの方向を識別することが可能になる。こ
の場合、ＲＫを支持する層を、ＲＨ、ＲＳを支持した層
よりも流れ方向に関し前方に配置する。
り付けられた状態が断面図として図示されている。抵抗
ＲＨ、ＲＳ、ＲＫを設けた両基板は、好ましくは流体の
流れの方向に対して次のように、すなわちその面の法線
が流体の流れの速度ベクトルに対し直角となるように配
置される。これによって薄膜抵抗ＲＨの汚れやすい領域
が直接不純物粒子にさらされるのを防止することができ
る。このようにして線抵抗にみられるような長時間にわ
たるドリフト現象が避けられ、抵抗を灼熱して不純物を
焼き払うような問題を減少させることができる。また、
場合によって面の法線を流量方向に対し直角の角度でな
いようにすることもできる。その場合、基板の下側と上
側とでは、それぞれ流れの方向に従い、流れの強さが異
なるので、流れの方向を識別することが可能になる。こ
の場合、ＲＫを支持する層を、ＲＨ、ＲＳを支持した層
よりも流れ方向に関し前方に配置する。
抵抗ＲＨ、Ｒ２の大きさに対しては、約ＲＨ／Ｒ２＝２
となるように選ばれる。このようにしてブリッジを対称
するのに比較して、抵抗ＲＨの有効出力を２倍にできる
ので、対称ブリッジと同じ出力が必要な場合には抵抗長
さ、従って集積長さを２倍にするか、あるいは超過温度
を２つのファクターだけ大きくすることができる。
となるように選ばれる。このようにしてブリッジを対称
するのに比較して、抵抗ＲＨの有効出力を２倍にできる
ので、対称ブリッジと同じ出力が必要な場合には抵抗長
さ、従って集積長さを２倍にするか、あるいは超過温度
を２つのファクターだけ大きくすることができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、流体の流量変動に対
して過渡時間を顕著に短くすることができ、過渡特性並
びに応答速度を向上させるとともに、測定精度をあげる
ことができる。また本発明では、制御回路の出力信号を
流量の測定量として利用できるという利点が得られる。
さらに流体の温度変動を補償するための抵抗を測定用の
抵抗並びに補助加熱用の抵抗と同じ技術を用いて製造す
ることができるので、許容誤差を守って、大量生産する
ことが可能になる。
して過渡時間を顕著に短くすることができ、過渡特性並
びに応答速度を向上させるとともに、測定精度をあげる
ことができる。また本発明では、制御回路の出力信号を
流量の測定量として利用できるという利点が得られる。
さらに流体の温度変動を補償するための抵抗を測定用の
抵抗並びに補助加熱用の抵抗と同じ技術を用いて製造す
ることができるので、許容誤差を守って、大量生産する
ことが可能になる。
第１図は本発明装置の概略構成を示す回路図、第２ａ
図、第２ｂ図はそれぞれ測定、補助加熱用抵抗並びに補
償用抵抗の回路図、第３図は基板上に配置された抵抗の
状態を示す説明図、第４図は抵抗を管に取り付けた状態
を示す断面図である。 １０…吸気管、１１…流体の流れ方向 １２…抵抗検出回路、１３…制御増幅器 ＲＨ…測定用抵抗、ＲＳ…補助加熱抵抗 ＲＫ…補償用抵抗
図、第２ｂ図はそれぞれ測定、補助加熱用抵抗並びに補
償用抵抗の回路図、第３図は基板上に配置された抵抗の
状態を示す説明図、第４図は抵抗を管に取り付けた状態
を示す断面図である。 １０…吸気管、１１…流体の流れ方向 １２…抵抗検出回路、１３…制御増幅器 ＲＨ…測定用抵抗、ＲＳ…補助加熱抵抗 ＲＫ…補償用抵抗
Claims (16)
- 【請求項１】流体中に配置され基板上に取り付けられた
互いに熱接触する少なくとも第１と第２の導電性の層
と、 閉ループ制御回路に接続される抵抗検出装置とを備え、 少なくとも第１の層の抵抗値が抵抗検出装置によって検
出され、この第１の層が前記制御回路によりエネルギを
供給されて少なくとも空気流量に関係した温度に制御さ
れる、流体の流量、特に内燃機関の吸入空気を測定する
流体の流量測定装置において、 前記第２の層（ＲＳ）に制御回路の出力信号（ＵＢ）が
印加され、 前記第１と第２の層（ＲＨ、ＲＳ）は少なくともほぼ同
じ面抵抗値を有し、 前記両層（ＲＨ、ＲＳ）は、そこに発生する単位長さ当
たりの電圧降下（Ｕ／）が少なくともほぼ同じ値とな
るように、その長手方向の寸法（）が定められ、それ
により第２の層は第１の層の温度と少なくともほぼ一致
する温度に制御されることを特徴とする流体の流量測定
装置。 - 【請求項２】前記抵抗検出装置（１２）は、第１の層
（ＲＨ）とともにブリッジ回路を構成することを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の流体の流量測定装
置。 - 【請求項３】流体中に配置され基板上に取り付けられる
第３の導電性の層（ＲＫ）を設け、これを抵抗検出装置
（１２）の構成要素とすることを特徴とする特許請求の
範囲第１項又は第２項に記載の流体の流量測定装置。 - 【請求項４】前記第３の層は第１と第２の層とほぼ同じ
面抵抗値を有することを特徴とする特許請求の範囲第３
項に記載の流体の流量測定装置。 - 【請求項５】前記第３の層の温度係数を第１の層の温度
係数と所定の関係にすることを特徴とする特許請求の範
囲第３項又は第４項に記載の流体の流量測定装置。 - 【請求項６】温度係数がほぼ０の抵抗（Ｒｋα）を第３
の層（ＲＫ）に更に並列あるいは直列接続することによ
り、有効な全抵抗（ＲＫ＋ＲＫα）の温度係数を第１の
層（ＲＨ）の温度係数に対して所定の関係にすることを
特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の流体の流量測
定装置。 - 【請求項７】αＨを第１の層の温度係数、βをブリッジ
比ＲＨ／（Ｒ２＋ＲＨ）として、全抵抗の温度係数αＫ
をαＫ＝αＨ／（１＋２βαＨ・△Ｔ０）の値に設定
し、０．８から０．９の補正係数を乗算することを特徴
とする特許請求の範囲第６項に記載の流体の流量測定装
置。 - 【請求項８】両ブリッジ比較抵抗（Ｒ２、Ｒ３）の温度
係数をほぼ０とすることを特徴とする特許請求の範囲第
２項から第７項までのいずれか１項に記載の流体の流量
測定装置。 - 【請求項９】第１の層を基板の中央に配置し、第２の層
を２つの部分にして基板上で第１の層の両側に配置する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第８項まで
のいずれか１項に記載の流体の流量測定装置。 - 【請求項１０】前記第１の層を２つの部分に分けて基板
の上側及び下側に配置し、第１の層の各部分を第２の層
の２つの部分で包囲することを特徴とする特許請求の範
囲第１項から第９項までのいずれか１項に記載の流体の
流量測定装置。 - 【請求項１１】第３の層を基板の下側及び上側に取り付
けることを特徴とする特許請求の範囲第３項から第１０
項までのいずれか１項に記載の流体の流量測定装置。 - 【請求項１２】制御回路を演算増幅器として構成するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第１１項まで
のいずれか１項に記載の流体の流量測定装置。 - 【請求項１３】前記演算増幅器（１３）の入力側にブリ
ッジの対角線電圧を供給し、演算増幅器の出力をブリッ
ジ回路に接続することを特徴とする特許請求の範囲第１
２項に記載の流体の流量測定装置。 - 【請求項１４】第２の層を演算増幅器とアース間に接続
することを特徴とする特許請求の範囲第１２項又は第１
３項に記載の流体の流量測定装置。 - 【請求項１５】前記第１と第２の層を備えた基板面の法
線を流体の流量方向とほぼ垂直に配置することを特徴と
する特許請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか
１項に記載の流体の流量測定装置。 - 【請求項１６】第３の層を支持した基板を流体の流量方
向に関し、第１と第２の層を支持した基板の前方に配置
することを特徴とする特許請求の範囲第３項から第１５
項までのいずれか１項に記載の流体の流量測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3444347.9 | 1984-12-05 | ||
| DE19843444347 DE3444347A1 (de) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | Vorrichtung zur luftmengenmessung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134621A JPS61134621A (ja) | 1986-06-21 |
| JPH063389B2 true JPH063389B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=6251963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258833A Expired - Lifetime JPH063389B2 (ja) | 1984-12-05 | 1985-11-20 | 流体の流量測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4688424A (ja) |
| EP (1) | EP0184011B1 (ja) |
| JP (1) | JPH063389B2 (ja) |
| AU (1) | AU574542B2 (ja) |
| DE (2) | DE3444347A1 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3606853A1 (de) * | 1986-03-03 | 1987-09-10 | Vdo Schindling | Messsonde |
| DE3702623A1 (de) * | 1987-01-29 | 1988-08-11 | Degussa | Einrichtung zur temperaturkompensation in einem thermischen massenstrommesser |
| US4782708A (en) * | 1987-08-27 | 1988-11-08 | General Motors Corporation | Thermocouple sensors |
| DE3900284C3 (de) * | 1989-01-05 | 1997-04-03 | Vaillant Joh Gmbh & Co | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Wasserdurchsatzes durch einen elektrisch beheizten Durchlauferhitzer |
| US5237867A (en) * | 1990-06-29 | 1993-08-24 | Siemens Automotive L.P. | Thin-film air flow sensor using temperature-biasing resistive element |
| JP2641333B2 (ja) * | 1991-03-13 | 1997-08-13 | 日本碍子株式会社 | 熱式流量センサ |
| US5205170A (en) * | 1991-04-01 | 1993-04-27 | Ford Motor Company | Mass flow sensor |
| DE4342481C2 (de) * | 1993-12-13 | 1996-09-05 | Siemens Ag | Verfahren zum Messen der angesaugten Luftmasse |
| JP3133608B2 (ja) * | 1994-02-28 | 2001-02-13 | 株式会社ユニシアジェックス | 熱式空気流量検出装置 |
| US5753815A (en) * | 1994-11-17 | 1998-05-19 | Ricoh Company, Ltd. | Thermo-sensitive flow sensor for measuring flow velocity and flow rate of a gas |
| JPH08219838A (ja) * | 1995-02-15 | 1996-08-30 | Hitachi Ltd | 空気流量測定装置 |
| JPH08285652A (ja) * | 1995-04-13 | 1996-11-01 | Ricoh Co Ltd | 熱式流量センサ |
| JP3658170B2 (ja) * | 1998-01-19 | 2005-06-08 | 三菱電機株式会社 | 流量センサ |
| NL1008665C1 (nl) * | 1998-03-20 | 1999-09-21 | Berkin Bv | Mediumstroommeter. |
| CA2259088C (en) * | 1999-01-15 | 2004-10-12 | Kayden Instruments Inc. | Thermal dispersion probe with microcomputer controller |
| US7003418B2 (en) * | 2003-08-28 | 2006-02-21 | Honeywell International Inc. | Methods and systems for temperature compensation of physical property sensors |
| DE102008032300A1 (de) * | 2008-07-09 | 2010-01-14 | Continental Automotive Gmbh | Vorrichtung zur thermischen Massenstrommessung, insbesondere zur Messung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Luftmasse |
| JP5526065B2 (ja) | 2011-03-25 | 2014-06-18 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式センサおよびその製造方法 |
| DE102012217616B4 (de) | 2012-09-27 | 2017-04-06 | Siemens Healthcare Gmbh | Anordnung und Verfahren zur Veränderung der lokalen Intensität einer Röntgenstrahlung |
| US11587839B2 (en) | 2019-06-27 | 2023-02-21 | Analog Devices, Inc. | Device with chemical reaction chamber |
| US11712516B2 (en) | 2020-04-17 | 2023-08-01 | Analog Devices, Inc. | Fluid delivery device |
| US11604084B2 (en) | 2021-04-15 | 2023-03-14 | Analog Devices, Inc. | Sensor package |
| US11796367B2 (en) | 2021-05-07 | 2023-10-24 | Analog Devices, Inc. | Fluid control system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2751196C2 (de) * | 1977-11-16 | 1985-06-20 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur Luftmengenmessung |
| DE2843019A1 (de) * | 1978-10-03 | 1980-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und einrichtung zur messung der einer brennkraftmaschine zugefuehrten luftmasse |
| DE2904154A1 (de) * | 1979-02-03 | 1980-08-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
| DE3248603A1 (de) * | 1982-12-30 | 1984-07-12 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Einrichtung zur messung des massendurchsatzes eines stroemenden mediums |
-
1984
- 1984-12-05 DE DE19843444347 patent/DE3444347A1/de not_active Withdrawn
-
1985
- 1985-11-06 DE DE8585114106T patent/DE3563654D1/de not_active Expired
- 1985-11-06 EP EP85114106A patent/EP0184011B1/de not_active Expired
- 1985-11-20 JP JP60258833A patent/JPH063389B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-11-29 AU AU50740/85A patent/AU574542B2/en not_active Ceased
- 1985-12-03 US US06/804,153 patent/US4688424A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4688424A (en) | 1987-08-25 |
| DE3563654D1 (en) | 1988-08-11 |
| EP0184011B1 (de) | 1988-07-06 |
| JPS61134621A (ja) | 1986-06-21 |
| EP0184011A1 (de) | 1986-06-11 |
| AU574542B2 (en) | 1988-07-07 |
| DE3444347A1 (de) | 1986-06-12 |
| AU5074085A (en) | 1986-06-12 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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