JPH0718728B2 - 流量計 - Google Patents
流量計Info
- Publication number
- JPH0718728B2 JPH0718728B2 JP2149903A JP14990390A JPH0718728B2 JP H0718728 B2 JPH0718728 B2 JP H0718728B2 JP 2149903 A JP2149903 A JP 2149903A JP 14990390 A JP14990390 A JP 14990390A JP H0718728 B2 JPH0718728 B2 JP H0718728B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- flow
- sensor
- flow rate
- gas
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上に利用分野〕 本発明はフローセンサを用いて気体の流量を測定する流
量計に関し、特にガスの熱伝導率を測定しその熱伝導率
を用いてガス組成補正を行なうようにした流量計に関す
るものである。
量計に関し、特にガスの熱伝導率を測定しその熱伝導率
を用いてガス組成補正を行なうようにした流量計に関す
るものである。
従来、フローセンサいわゆるマイクロフローセンサを用
いたガスメータにおいて、ガス組成変動を補正するに
は、例えば特願平１−160587号に示される方法を用い
て、ガス組成補正用の専用マイクロフローセンサでガス
の熱伝導率と比率を測定し、補正式によって補正を行な
っていた。
いたガスメータにおいて、ガス組成変動を補正するに
は、例えば特願平１−160587号に示される方法を用い
て、ガス組成補正用の専用マイクロフローセンサでガス
の熱伝導率と比率を測定し、補正式によって補正を行な
っていた。
しかしながら、この方法では流量を測定するセンサの他
に、静止雰囲気に設置した別のガス組成補正用センサが
必要であり、しかも補正用に複雑な信号処理が必要であ
った。
に、静止雰囲気に設置した別のガス組成補正用センサが
必要であり、しかも補正用に複雑な信号処理が必要であ
った。
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、１つのセンサを用いて簡便にガス組成変動を補正
することにより、測定精度を向上させた流量計を提供す
ることにある。
的は、１つのセンサを用いて簡便にガス組成変動を補正
することにより、測定精度を向上させた流量計を提供す
ることにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、流路の上流，
下流に各々設けた測温抵抗と該測温抵抗の中間に設けた
発熱抵抗を有するフローセンサを用い、このフローセン
サで前記測温抵抗の温度差を検出してその出力に基づき
気体の流量を測定する流量計において、前記測温抵抗部
の各々の温度に対応した電圧を測定する手段と、この各
々の電圧から前記測温抵抗部のベース温度上昇に応じた
値を計算する手段と、このベース温度上昇分から補正係
数を算出する手段と、該補正係数をあらかじめ求めた流
量信号に掛ける手段とを具備し、これによりその補正し
た流量を算出するようにしたものである。
下流に各々設けた測温抵抗と該測温抵抗の中間に設けた
発熱抵抗を有するフローセンサを用い、このフローセン
サで前記測温抵抗の温度差を検出してその出力に基づき
気体の流量を測定する流量計において、前記測温抵抗部
の各々の温度に対応した電圧を測定する手段と、この各
々の電圧から前記測温抵抗部のベース温度上昇に応じた
値を計算する手段と、このベース温度上昇分から補正係
数を算出する手段と、該補正係数をあらかじめ求めた流
量信号に掛ける手段とを具備し、これによりその補正し
た流量を算出するようにしたものである。
本発明においては、流路の流れの中に置かれた１個のセ
ンサを利用してガスの熱伝導率を測定し、その熱伝導率
を用いてガス組成補正を行なうことができる。
ンサを利用してガスの熱伝導率を測定し、その熱伝導率
を用いてガス組成補正を行なうことができる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明による流量計の一実施例を示すブロック
構成図である。同図において、１はガスの流量を検出す
るフローセンサであり、このフローセンサ１は、例えば
第２図(a)及び(b)に示すように、シリコン基板10上の上
流側及び下流側にそれぞれ設けた測温抵抗としての温度
センサ11,12と、これらセンサ11,12の中間に設けた発熱
抵抗としてのヒータ13からなる。そして、この基板10上
の表面にはエッチングのための開口14,15,16が設けられ
ていて、これら温度センサ11,12及びヒータ13の下側
を、その基板表面に設けた開口14〜16を介してエッチン
グすることにより、両開口部14,15を連通する空隙部17
を形成して、この空隙部17の上部にはシリコン基板10か
ら空間的に隔離されてその基板より温度センサ11,12及
びヒータ13が熱的に絶縁された橋絡部18が形成されてい
る。
構成図である。同図において、１はガスの流量を検出す
るフローセンサであり、このフローセンサ１は、例えば
第２図(a)及び(b)に示すように、シリコン基板10上の上
流側及び下流側にそれぞれ設けた測温抵抗としての温度
センサ11,12と、これらセンサ11,12の中間に設けた発熱
抵抗としてのヒータ13からなる。そして、この基板10上
の表面にはエッチングのための開口14,15,16が設けられ
ていて、これら温度センサ11,12及びヒータ13の下側
を、その基板表面に設けた開口14〜16を介してエッチン
グすることにより、両開口部14,15を連通する空隙部17
を形成して、この空隙部17の上部にはシリコン基板10か
ら空間的に隔離されてその基板より温度センサ11,12及
びヒータ13が熱的に絶縁された橋絡部18が形成されてい
る。
かかる構造のフローセンサ１は、ヒータ13をある一定の
高い温度に加熱制御したもとで、図示する矢印21の方向
から被測定ガスが流れると、上流側温度センサ11は冷却
されて降温するのに対し、下流側の温度センサ12はガス
の流れを媒体としてヒータ13からの熱伝導が促進され、
温度が昇温するため温度差が生じる。このため、これら
温度センサ11,12をブリッジ回路２の各辺にそれぞれ組
み込むと、このブリッジ回路２はその温度差を電圧に変
換して、その電圧により気体の流速つまり流量を検出で
きる。なお、第２図中19は周囲測温抵抗エレメント、20
はシリコン基板10上に形成される温度センサ11,12など
の素子を保護するために熱伝導率の低い窒化シリコン等
の材料からなる保護膜である。
高い温度に加熱制御したもとで、図示する矢印21の方向
から被測定ガスが流れると、上流側温度センサ11は冷却
されて降温するのに対し、下流側の温度センサ12はガス
の流れを媒体としてヒータ13からの熱伝導が促進され、
温度が昇温するため温度差が生じる。このため、これら
温度センサ11,12をブリッジ回路２の各辺にそれぞれ組
み込むと、このブリッジ回路２はその温度差を電圧に変
換して、その電圧により気体の流速つまり流量を検出で
きる。なお、第２図中19は周囲測温抵抗エレメント、20
はシリコン基板10上に形成される温度センサ11,12など
の素子を保護するために熱伝導率の低い窒化シリコン等
の材料からなる保護膜である。
また、２は前記フローセンサ１の上流側及び下流側温度
センサ11,12と抵抗3,4から構成されるブリッジ回路、５
はこのブリッジ回路２の各センサ11,12からそれぞれ得
られる温度に対応した電圧を入力とし、その差電圧を増
幅する増幅器、６はこの増幅器５の出力と前記温度セン
サ11,12の各々の電圧を入力とするマルチプレクサ、７
はA/D変換器、８は演算装置である。
センサ11,12と抵抗3,4から構成されるブリッジ回路、５
はこのブリッジ回路２の各センサ11,12からそれぞれ得
られる温度に対応した電圧を入力とし、その差電圧を増
幅する増幅器、６はこの増幅器５の出力と前記温度セン
サ11,12の各々の電圧を入力とするマルチプレクサ、７
はA/D変換器、８は演算装置である。
この演算装置８は、ブリッジ回路２の各温度センサ11,1
2から得られる電圧を増幅器５に入力としその温度セン
サ11,12の温度差に応じた出力を取り出し、その出力を
マルチプレクサ6,A/D変換器７を介して入力としてその
出力に基づき流量を測定する。そして、前記温度センサ
11,12から得られる各々の電圧を、マルチプレクサ6,A/D
変換器７を介して入力とし、この各々の電圧から前記温
度センサ11,12のベース温度上昇に応じた値を計算する
とともに、そのベース温度上昇分から補正係数を算出
し、この補正係数をあらかじめ求めた数量に掛けること
により、その補正した流量を算出するものとなってい
る。
2から得られる電圧を増幅器５に入力としその温度セン
サ11,12の温度差に応じた出力を取り出し、その出力を
マルチプレクサ6,A/D変換器７を介して入力としてその
出力に基づき流量を測定する。そして、前記温度センサ
11,12から得られる各々の電圧を、マルチプレクサ6,A/D
変換器７を介して入力とし、この各々の電圧から前記温
度センサ11,12のベース温度上昇に応じた値を計算する
とともに、そのベース温度上昇分から補正係数を算出
し、この補正係数をあらかじめ求めた数量に掛けること
により、その補正した流量を算出するものとなってい
る。
次に上記実施例構成の動作を第３図〜第６図を参照して
説明する。
説明する。
まず第３図において、フローセンサ１の流量計測は、ヒ
ータ13によって周囲温度よりTh℃だけ温度上昇させた時
に発生する熱が各温度センサ11,12に伝わり、各々のセ
ンサ11,12の温度をTs℃上昇させる。そして、ガスの流
れつまり流量Ｆにより、上流側温度センサ11の温度がΔ
Ruf℃だけ冷却され、下流側温度センサ12の温度がΔRdf
℃だけ上昇する。これにより、ブリッジ回路２からは温
度センサ11,12の温度差ΔRdf−ΔRufに応じた出力が取
り出される。この時、各温度センサ11,12の出力Vd，
Vu，第４図のように変化し、この変化は第５図に示すよ
うに直線で近似することができる。従って、これらセン
サ11,12の規準温度からの変化は変化率α，βで表わす
ことができる。
ータ13によって周囲温度よりTh℃だけ温度上昇させた時
に発生する熱が各温度センサ11,12に伝わり、各々のセ
ンサ11,12の温度をTs℃上昇させる。そして、ガスの流
れつまり流量Ｆにより、上流側温度センサ11の温度がΔ
Ruf℃だけ冷却され、下流側温度センサ12の温度がΔRdf
℃だけ上昇する。これにより、ブリッジ回路２からは温
度センサ11,12の温度差ΔRdf−ΔRufに応じた出力が取
り出される。この時、各温度センサ11,12の出力Vd，
Vu，第４図のように変化し、この変化は第５図に示すよ
うに直線で近似することができる。従って、これらセン
サ11,12の規準温度からの変化は変化率α，βで表わす
ことができる。
一方、マイクロフローセンサで計測する炭化水素系のガ
スでは、ガス種の違いにより、熱伝導率，比熱等の物性
定数が異なる。上記特願平１−160587号のものでは、別
の静止気体中に置かれたガス組成補正用センサにより、
この熱伝導率と比熱を計測し矯正をしている。熱伝導率
の違いは、センサのヒータがオンで、流量が零の時の温
度上昇つまりベース温度上昇を変化させ、出力信号の差
はその温度上昇に比例したものになる。しかるに、本発
明は、この熱伝導率のみを簡易的に計測し補正しようと
するものである。
スでは、ガス種の違いにより、熱伝導率，比熱等の物性
定数が異なる。上記特願平１−160587号のものでは、別
の静止気体中に置かれたガス組成補正用センサにより、
この熱伝導率と比熱を計測し矯正をしている。熱伝導率
の違いは、センサのヒータがオンで、流量が零の時の温
度上昇つまりベース温度上昇を変化させ、出力信号の差
はその温度上昇に比例したものになる。しかるに、本発
明は、この熱伝導率のみを簡易的に計測し補正しようと
するものである。
すなわち、第６図において、同図(a)は流量Ｆでのある
ガスＡの動作を表わす。ここでフローセンサ１のベース
温度上昇をTa，流量信号をfaとする。また同図(b)は流
量ＦでのガスＢの動作を表わす。同じくベース温度上昇
をTb，流量信号をfbとする。この時、fa/Ta≒fb/Tbとな
る。従って、第６図(b)のガスＢを規準気体の既知とす
れば、求める真の流量fbは fb＝（fa/Ta）Tb ・・・（１） となる。ただし、Taは各温度センサ11,12の各々の温度T
u，Td及び係数α，βを用いて求めることができる。こ
のとき、第５図，第６図により、各温度センサ11,12の
温度Tu，Td，は次式で表される。
ガスＡの動作を表わす。ここでフローセンサ１のベース
温度上昇をTa，流量信号をfaとする。また同図(b)は流
量ＦでのガスＢの動作を表わす。同じくベース温度上昇
をTb，流量信号をfbとする。この時、fa/Ta≒fb/Tbとな
る。従って、第６図(b)のガスＢを規準気体の既知とす
れば、求める真の流量fbは fb＝（fa/Ta）Tb ・・・（１） となる。ただし、Taは各温度センサ11,12の各々の温度T
u，Td及び係数α，βを用いて求めることができる。こ
のとき、第５図，第６図により、各温度センサ11,12の
温度Tu，Td，は次式で表される。
Tu＝Ta−βＦ ・・・・・（２） Td＝Ta＋αＦ ・・・・・（３） これら（２），（３）式を変形すると、 αTu−αTa＝−αβＦ ・・・・（４） βTd−βTa＝αβＦ ・・・・（５） になる。これにより、Taは次式で求まる。
αTu−βTd＝（α＋β）Ta このように本実施例によると、各温度センサ11,12の温
度差をブリッジ回路２で検出して、その出力を演算装置
８に入力して流量faをあらかじめ求める。そして、これ
ら温度センサ11,12の温度Tu，Tdに対応した電圧Vu，Vd
を測定したうえ、各々の電圧Vu，Vdから温度センサ11,1
2のベース温度上昇Taを計算し、この求めたベース温度
上昇分から補正係数ｋ（＝Tb/Ta;Tbは既知）を算出した
のち、この補正係数を予め求めた流量faに掛算すること
により、その補正した流量fbを補正出力として演算装置
８から取り出すことができる 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、流路の流れの中に
置かれた一つのフローセンサを利用してガスの熱伝導率
を測定し、その熱伝導率を用いてガス組成補正を行なう
ことにより、流量ガス組成による計測誤差を簡便に補正
できるとともに、精度を向上させることができる効果が
ある。
度差をブリッジ回路２で検出して、その出力を演算装置
８に入力して流量faをあらかじめ求める。そして、これ
ら温度センサ11,12の温度Tu，Tdに対応した電圧Vu，Vd
を測定したうえ、各々の電圧Vu，Vdから温度センサ11,1
2のベース温度上昇Taを計算し、この求めたベース温度
上昇分から補正係数ｋ（＝Tb/Ta;Tbは既知）を算出した
のち、この補正係数を予め求めた流量faに掛算すること
により、その補正した流量fbを補正出力として演算装置
８から取り出すことができる 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、流路の流れの中に
置かれた一つのフローセンサを利用してガスの熱伝導率
を測定し、その熱伝導率を用いてガス組成補正を行なう
ことにより、流量ガス組成による計測誤差を簡便に補正
できるとともに、精度を向上させることができる効果が
ある。
第１図は本発明による流量計の一実施例を示すブロック
構成図、第２図(a)及び(b)は第１図におけるフローセン
サの構造を示す斜視図およびそのＩ−Ｉ′断面図、第３
図は第２図のフローセンサの動作原理を示す図、第４図
は第２図のフローセンサの流量に対するセンサ出力の特
性を示す図、第５図は第４図の近似特性図、第６図は上
記実施例の動作説明に供するフローセンサの各エレメン
トの温度分布を示す図である。 １……フローセンサ、２……ブリッジ回路、５……増幅
器、６……マルチプレクサ、７……A/D変換器、８……
演算装置、11,12……温度センサ（測温抵抗）、13……
ヒータ（発熱抵抗）。
構成図、第２図(a)及び(b)は第１図におけるフローセン
サの構造を示す斜視図およびそのＩ−Ｉ′断面図、第３
図は第２図のフローセンサの動作原理を示す図、第４図
は第２図のフローセンサの流量に対するセンサ出力の特
性を示す図、第５図は第４図の近似特性図、第６図は上
記実施例の動作説明に供するフローセンサの各エレメン
トの温度分布を示す図である。 １……フローセンサ、２……ブリッジ回路、５……増幅
器、６……マルチプレクサ、７……A/D変換器、８……
演算装置、11,12……温度センサ（測温抵抗）、13……
ヒータ（発熱抵抗）。
Claims (1)
- 【請求項１】流路の上流，下流に各々設けた測温抵抗と
該側温抵抗の中間に設けた発熱抵抗を有するフローセン
サを用い、このフローセンサで前記測温抵抗の温度差を
検出してその出力に基づき気体の流量を測定する流量計
において、 前記測温抵抗部の各々の温度に対応した電圧を測定する
手段と、この各々の電圧から前記測温抵抗部のベース温
度上昇に応じた値を計算する手段と、このベース温度上
昇分から補正係数を算出する手段と、該補正係数をあら
かじめ求めた流量信号に掛けてその補正した流量を算出
する手段とを具備したことを特徴とする流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2149903A JPH0718728B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2149903A JPH0718728B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443918A JPH0443918A (ja) | 1992-02-13 |
| JPH0718728B2 true JPH0718728B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=15485123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2149903A Expired - Lifetime JPH0718728B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | 流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718728B2 (ja) |
-
1990
- 1990-06-11 JP JP2149903A patent/JPH0718728B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0443918A (ja) | 1992-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3366818B2 (ja) | 熱式空気流量計 | |
| WO2000065315A1 (fr) | Detecteur de flux thermal, procede et appareil d'identification de fluide, detecteur de flux, et procede et appareil de mesure de flux | |
| JPH01150817A (ja) | 質量流量計 | |
| US5117691A (en) | Heated element velocimeter | |
| JP2666163B2 (ja) | 流速センサの温度特性補正方法 | |
| WO2003093838A1 (fr) | Capteur de vitesse d'ecoulement | |
| JP2946400B2 (ja) | 発熱抵抗体の温度制御回路 | |
| JP7168340B2 (ja) | 熱式流量計 | |
| JPH0718728B2 (ja) | 流量計 | |
| JP3381831B2 (ja) | 流速センサ及び流速計測方法 | |
| JP2529895B2 (ja) | フロ―センサ | |
| JP2789272B2 (ja) | 流量計の流量補正方法 | |
| JPH09318412A (ja) | 熱式流速センサ | |
| JPH11148944A (ja) | 流速センサ及び流速測定装置 | |
| JPH0643906B2 (ja) | フローセンサ | |
| JPH11148945A (ja) | 流速センサ及び流速測定装置 | |
| JPH07174600A (ja) | 流速センサ及び流速計測装置 | |
| JP3238984B2 (ja) | 感熱式マイクロブリッジ型流量計 | |
| JP3577902B2 (ja) | 熱式流速センサ | |
| JP3766601B2 (ja) | フローセンサ及び流量計測装置 | |
| JP3163558B2 (ja) | 流速検出装置 | |
| JPH0143903B2 (ja) | ||
| JPS5923369B2 (ja) | 零位法熱流計 | |
| JPH0829227A (ja) | マイクロブリッジ型感熱式流速検出素子および該素子を用いた機器 | |
| JPH09243423A (ja) | 流量測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080306 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090306 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100306 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100306 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110306 Year of fee payment: 16 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110306 Year of fee payment: 16 |