JPH0769341B2 - Fluid velocity measurement probe - Google Patents

Fluid velocity measurement probe

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JPH0769341B2
JPH0769341B2 JP63263522A JP26352288A JPH0769341B2 JP H0769341 B2 JPH0769341 B2 JP H0769341B2 JP 63263522 A JP63263522 A JP 63263522A JP 26352288 A JP26352288 A JP 26352288A JP H0769341 B2 JPH0769341 B2 JP H0769341B2
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JP
Japan
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sensor
probe
fluid velocity
fluid
support
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Inventor
善雄 恩田
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本田工業株式会社
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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、流体の移動速度を測定する流体速度測定用プ
ローブに関するもので、更に詳しくはゲルマニウム単結
晶の小片の温度変化に伴なう抵抗値の変化を利用した流
体速度測定用プローブに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fluid velocity measuring probe for measuring a moving velocity of a fluid, and more specifically, a resistance of a small piece of germanium single crystal due to temperature change. The present invention relates to a probe for measuring a fluid velocity using a change in value.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

本願出願人は、実願昭61-140965号において、ゲルマニ
ウム単結晶の小片となるセンサを電気絶縁性の外被材で
球形に外被して、流体の流れの方向に対するセンサの指
向性を少なくした「流体速度測定用プローブ」を提示し
た。
The applicant of the present application, in Japanese Patent Application No. 61-140965, spherically coats a sensor, which is a small piece of germanium single crystal, with an electrically insulating coating material to reduce the directivity of the sensor with respect to the direction of fluid flow. "Probe for measuring fluid velocity" was presented.

ここでは、センサとして、ゲルマニウム単結晶の小片を
利用することによって、タングステンや白金のコイルを
利用した熱線風速計の欠点である取扱いや寿命の問題点
を解決するとともに、センサを球形に外被することによ
って、センサの指向性を少なくするものであった。
Here, by using a small piece of germanium single crystal as the sensor, the problem of handling and life which is the defect of the hot wire anemometer using the coil of tungsten or platinum is solved, and the sensor is spherically coated. This reduces the directivity of the sensor.

しかし、外被材として、例えば、電気絶縁性の合成樹脂
を利用しており、その材料が有する断熱性から、流体と
の接触によるプローブ表面の微小な温度変化を測定する
ことが困難であり、また、完全にセンサの指向性をなく
すことは無理であった。
However, as the jacket material, for example, an electrically insulating synthetic resin is used, and due to the heat insulating property of the material, it is difficult to measure a minute temperature change on the probe surface due to contact with a fluid, Moreover, it is impossible to completely eliminate the directivity of the sensor.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

本発明は上記問題点に鑑みて、取扱いが簡単で寿命の長
いゲルマニウム単結晶の小片を用いて指向性が少なく、
正確に流体速度を測定できる流体速度測定用プローブを
提供することを目的とするものである。
In view of the above problems, the present invention uses a small piece of germanium single crystal that is easy to handle and has a long life, and has little directivity,
An object of the present invention is to provide a probe for measuring a fluid velocity, which can accurately measure a fluid velocity.

〔課題を解決する為の手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、上記本発明の目的を達成する為に、長さ方向
基端に端子を有し、内部中空である基台と、該基台の先
端に取付けられる内部中空の支持体と、該支持体の先端
に配される単結晶ゲルマニウムの小片でなるセンサと、
該センサの長さ方向両端から引き出されるリード線と、
該リード線に接続され、前記支持体及び前記基台の中空
部に配設される配線材と、センサ挿入孔を有する金属製
の球体でなり、前記センサが該挿入孔に挿通される被覆
部材と、該被覆部材と前記支持体との間に設け、配線材
を合成樹脂で固定して形成した弾性を有する細い露出部
と、前記センサを前記露出部、前記配線材及び前記被覆
部材内面と離間した状態で固定する合成樹脂製の絶縁性
部材と、よりなる、前記センサに電圧を印加して一定温
度を維持し、流体が被覆部材に接触することによるセン
サの抵抗値の変化を、電圧、電流または電力に変換し、
その出力に基づいて流体速度を測定してなり、プローブ
の長さ方向と流体の流れとがなす角度が±50度の範囲内
で出力の変化率を3%以内に抑制してなる流体速度測定
用プローブを構成するものである。
In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, a base having an internal hollow having a terminal at the base end in the longitudinal direction, a support having an internal hollow attached to the tip of the base, A sensor consisting of a small piece of single crystal germanium arranged at the tip of the support,
Lead wires drawn from both ends in the length direction of the sensor,
A covering member which is connected to the lead wire and which is a wiring member disposed in the hollow portion of the support and the base and a metal sphere having a sensor insertion hole, and through which the sensor is inserted. A thin exposed portion provided between the covering member and the support and having elasticity formed by fixing a wiring member with a synthetic resin; and the sensor, the exposed portion, the wiring member and the inner surface of the covering member. A synthetic resin insulating member that is fixed in a separated state, and a voltage is applied to the sensor to maintain a constant temperature, and a change in the resistance value of the sensor due to the fluid coming into contact with the covering member , Convert to current or power,
The fluid velocity is measured based on the output, and the rate of change of the output is suppressed within 3% within an angle range of ± 50 degrees between the probe length direction and the fluid flow. For configuring the probe.

ここで、被覆部材として、銅、アルミニウム、金、銀か
ら選択した金属製の球体を利用することが可能である。
Here, as the covering member, a metallic sphere selected from copper, aluminum, gold, and silver can be used.

また、絶縁性部材としては、エポキシ樹脂を利用するこ
とができる。
Further, an epoxy resin can be used as the insulating member.

更に、配線材として、リン青銅の細線を利用することが
可能である。
Furthermore, it is possible to use a thin phosphor bronze wire as the wiring material.

〔作用〕[Action]

本発明に係る流体速度測定用プローブは上述のような構
成からなり、配線材を介して、ゲルマニウム単結晶の小
片からなるセンサに電圧を印加して一定温度を保持し、
流体がセンサに接触して変化するセンサの抵抗値の変化
を、電圧、電流または電力に変換し、この出力に基づい
て流体速度を測定するものである。
The probe for fluid velocity measurement according to the present invention is configured as described above, through the wiring material, a voltage is applied to a sensor made of a small piece of germanium single crystal to maintain a constant temperature,
The change in the resistance value of the sensor, which changes when the fluid comes into contact with the sensor, is converted into a voltage, a current, or an electric power, and the fluid velocity is measured based on this output.

ここで、単結晶ゲルマニウムでなるセンサを金属製の球
体である被覆部材によって被覆しているために、略全方
向からの流体の流れに正確な速度測定を行えるものであ
る。
Here, since the sensor made of single crystal germanium is covered with the covering member which is a spherical body made of metal, it is possible to accurately measure the velocity of the fluid flow from almost all directions.

また、被覆部材と支持体との間に設けた弾性を有する細
い露出部によって、支持体と被覆部材及びセンサとの断
熱性が高まって測定精度が向上するとともに、被覆部材
に対する耐衝撃性が向上する。
In addition, the thin exposed portion having elasticity provided between the cover member and the support body enhances the heat insulation between the support body, the cover member and the sensor to improve the measurement accuracy and the impact resistance of the cover member. To do.

特に被覆部材として、熱伝導率の高い金属製の球体を利
用することによって、流体速度を正確に測定することが
可能となるものであり、材質としては、銅、アルミニウ
ム、金、銀のうちから選択したものを利用することがで
きる。
In particular, by using a metal sphere having a high thermal conductivity as the coating member, it is possible to accurately measure the fluid velocity, and the material is copper, aluminum, gold, or silver. You can use your choice.

また、支持体の先端から露出した配線材を合成樹脂でな
る絶縁性部材によって固定すれば、この絶縁性部材が緩
衝材として働き、プローブの損傷を防止することができ
るものである。
Further, if the wiring material exposed from the tip of the support is fixed by an insulating member made of synthetic resin, the insulating member acts as a cushioning material and damage to the probe can be prevented.

ここで、被覆部材とセンサとの間隙に充填される絶縁性
部材としては、熱伝導率が高く、電気伝導度の低い合成
樹脂が採用され、例えばエポキシ樹脂を利用すれば、好
適な流体速度測定用プローブを提供することが可能とな
るものである。
Here, as the insulating member filled in the gap between the covering member and the sensor, a synthetic resin having a high thermal conductivity and a low electric conductivity is adopted. It is possible to provide a probe for use.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。 The details of the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図は本発明に係る流体速度測定用プローブの第1実
施例の説明用側面図、第2図は本発明の第1実施例の説
明用一部拡大断面図である。
FIG. 1 is a side view for explaining a first embodiment of a fluid velocity measuring probe according to the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged sectional view for explaining the first embodiment of the present invention.

図中1は、長さ方向の基端に端子2を有し、長さ方向に
内部中空である基台であり、例えば、セラミックパイプ
等が使用されるが、材質は特に限定されるものではな
い。
In the figure, reference numeral 1 denotes a base having a terminal 2 at the base end in the length direction and an inner hollow in the length direction. For example, a ceramic pipe is used, but the material is not particularly limited. Absent.

3は、基台1の先端に取付けられる内部中空の支持体で
あり、該支持体3としては、強度の点、コストの点等を
考慮して、例えばニッケルパイプが採用されるもので、
その他材質は特に限定されるものではない。
Reference numeral 3 denotes an internal hollow support attached to the tip of the base 1. As the support 3, for example, a nickel pipe is adopted in consideration of strength, cost, and the like.
Other materials are not particularly limited.

4は、外形が直方体形状のゲルマニウム単結晶の小片で
なるセンサであり、該センサ4の側面の上端部と下端部
に位置して、金、銀または白金等の電気良導体でなるリ
ード線5、6が取付けられてなるものである。
Reference numeral 4 denotes a sensor made of a small piece of germanium single crystal having an outer shape of a rectangular parallelepiped, which is located at an upper end portion and a lower end portion of a side surface of the sensor 4, and is a lead wire 5 made of a good electric conductor such as gold, silver or platinum. 6 is attached.

7は、センサ4から引き出されるリード線5、6は接続
される配線材であり、この配線材7は、絶縁材によって
被覆された被覆線8及び銅線9からなり、銅線9が被覆
線8に巻きつけられた状態で、支持体3及び基台1の内
部中空に配設され、基台1の内部中空を介して、端子2
に接続されるものである。
Reference numeral 7 denotes a wiring material to which the lead wires 5 and 6 drawn out from the sensor 4 are connected. The wiring material 7 includes a covered wire 8 and a copper wire 9 covered with an insulating material, and the copper wire 9 is a covered wire. In the state of being wound around 8, the support 3 and the base 1 are arranged in the hollow inside, and the terminal 2 is inserted through the hollow inside of the base 1.
Is connected to.

この時、被覆線8に巻きつけられた銅線9は、合成樹脂
等でなる固定部材12によって固定されるが、この固定部
材12としてはエポキシ樹脂等が採用されるものである。
At this time, the copper wire 9 wound around the covered wire 8 is fixed by a fixing member 12 made of synthetic resin or the like, and the fixing member 12 is made of epoxy resin or the like.

10は、センサ挿入孔11を有する金属製の球体でなる被覆
部材であり、該被覆部材10は熱伝導率の高い金属、例え
ば銅、アルミニウム、金、銀等が採用されるが、コスト
の点、加工性の点を考慮して、銅またはアルミニウムを
使用するのが好ましいものである。
Reference numeral 10 denotes a coating member made of a metal sphere having a sensor insertion hole 11, and the coating member 10 is made of a metal having a high thermal conductivity, such as copper, aluminum, gold, silver, etc. In consideration of workability, it is preferable to use copper or aluminum.

被覆部材10として、銅を使用した場合には、表面が酸化
しやすいので、金等のメッキ処理を施す必要があり、ま
た、アルミニウムを使用した場合には、耐蝕性酸化皮膜
を形成することによって表面の酸化を防止するものであ
る。
When copper is used as the coating member 10, the surface is likely to be oxidized, so it is necessary to perform a plating treatment with gold or the like, and when aluminum is used, by forming a corrosion-resistant oxide film. The surface is prevented from oxidation.

13は、センサ4を支持体3、配線材7及び被覆部材10内
面と離間させた状態で固定する絶縁性部材であり、該絶
縁性部材13としては、少なくとも電気絶縁性の材料であ
れば、各種のものが利用でき、例えばエポキシ樹脂、シ
リコン樹脂、アニリン樹脂、フェノール樹脂、ポリエス
テル樹脂、ウレタン樹脂等の合成樹脂が採用され得る
が、ここでは、エポキシ樹脂を使用するものとする。
Reference numeral 13 denotes an insulating member that fixes the sensor 4 in a state of being separated from the support body 3, the wiring member 7, and the inner surface of the covering member 10. The insulating member 13 is at least an electrically insulating material, Various kinds of resins can be used, and for example, synthetic resins such as epoxy resin, silicon resin, aniline resin, phenol resin, polyester resin, urethane resin and the like can be adopted. Here, epoxy resin is used.

このような本発明に係る流体速度測定用プローブの一例
を製作する工程を説明する。
A process of manufacturing an example of the fluid velocity measuring probe according to the present invention will be described.

まず、外径0.8mm、内径0.6mm、長さ30mmのニッケルパイ
プでなる支持体3に、絶縁材によって被覆された0.26mm
径の被覆線8及び0.1mm径の銅線9を挿通する。
First, the support 3 made of a nickel pipe having an outer diameter of 0.8 mm, an inner diameter of 0.6 mm, and a length of 30 mm is covered with an insulating material by 0.26 mm.
The coated wire 8 having a diameter and the copper wire 9 having a diameter of 0.1 mm are inserted.

被覆線8の上に銅線9を巻きつけて、エポキシ樹脂でな
る固定部材12によって銅線9を固定する。
A copper wire 9 is wound around the covered wire 8, and the copper wire 9 is fixed by a fixing member 12 made of epoxy resin.

このとき、被覆線8の上に銅線9が巻きつけられ、固定
部材12によって固定された配線材7の一部が支持体3の
先端に位置して、弾性を有する細い露出部14を形成する
ようにする。
At this time, the copper wire 9 is wound around the covered wire 8 and a part of the wiring member 7 fixed by the fixing member 12 is located at the tip of the support body 3 to form a thin exposed portion 14 having elasticity. To do so.

次に、0.3mm×0.3mm×1.5mmの直方体形状でなるセンサ
4から引き出されているリード線5、6と配線材7の被
覆線8、銅線9を接続し、エポキシ樹脂によってセンサ
4を支持体3の先端に位置して固定する。
Next, the lead wires 5 and 6 drawn from the sensor 4 having a rectangular parallelepiped shape of 0.3 mm × 0.3 mm × 1.5 mm, the covered wire 8 of the wiring material 7 and the copper wire 9 are connected to each other, and the sensor 4 is fixed with an epoxy resin. It is fixed at the tip of the support 3.

第3図は、この時の状態を示す説明用側面図である。FIG. 3 is an explanatory side view showing the state at this time.

即ち、エポキシ樹脂15によって、センサ4を配線材7の
露出部14の先端に位置させるとともに、配線材7と離間
して固定し、エポキシ樹脂15を露出部14と一体的に形成
するものであり、センサ4は支持体3及び配線材7に直
接接触しないように配置され、センサ4の熱が支持体3
及び配線材7に逃げないようにしている。
That is, the epoxy resin 15 is used to position the sensor 4 at the tip of the exposed portion 14 of the wiring member 7 and to fix it separately from the wiring member 7 so that the epoxy resin 15 is formed integrally with the exposed portion 14. , The sensor 4 is arranged so as not to come into direct contact with the support 3 and the wiring member 7, and the heat of the sensor 4 is applied to the support 3
Also, the wiring material 7 is prevented from escaping.

この後、支持体3の内部中空に配された配線材7を基台
1の内部中空に延設して、基台1の端子2に接続すると
ともに、支持体3の後端を基台1に取付ける。
After that, the wiring member 7 arranged in the inner hollow of the support 3 is extended to the inner hollow of the base 1 to be connected to the terminal 2 of the base 1, and the rear end of the support 3 is connected to the base 1. Install on.

更に金属製の被覆部材10の挿入孔11にエポキシ樹脂でな
る絶縁性部材13を充填し、支持体3の先端に取付けたセ
ンサ4を挿入する。
Further, the insertion hole 11 of the metallic covering member 10 is filled with the insulating member 13 made of epoxy resin, and the sensor 4 attached to the tip of the support 3 is inserted.

このとき、被覆部材10の挿入孔11から溢れ出た絶縁性部
材13は、被覆部材10表面及び配線材7の露出部14に付着
して、支持体3の先端に位置して、被覆部材10をしっか
りと固定する。
At this time, the insulating member 13 overflowing from the insertion hole 11 of the covering member 10 adheres to the surface of the covering member 10 and the exposed portion 14 of the wiring member 7, is positioned at the tip of the support body 3, and is covered with the covering member 10. Firmly fix.

本発明の流体速度測定用プローブは上述のようにして作
成され、センサ4が熱伝導率の高い金属の球体でなる被
覆部材10によって被覆されているため、流体の流れの方
向によるセンサ4の指向性をほぼなくすことが可能であ
り、流体の速度を正確に測定することが可能となるもの
である。
The fluid velocity measuring probe of the present invention is produced as described above, and since the sensor 4 is covered with the coating member 10 made of a metal sphere having a high thermal conductivity, the sensor 4 is oriented according to the direction of the fluid flow. It is possible to almost eliminate the property, and it becomes possible to accurately measure the velocity of the fluid.

もちろん、センサ4としてゲルマニウム単結晶の小片を
用いているために、白金やタングステン等の、ホットワ
イヤを用いた風速計と異なり、取扱や寿命の問題点がな
くなる。
Of course, since a small piece of germanium single crystal is used as the sensor 4, unlike the anemometer using a hot wire such as platinum or tungsten, there are no problems in handling and life.

被覆部材10として、銅、アルミニウム等の金属を利用す
ることは、熱伝導率が高いため、表面温度の変化を忠実
にセンサ4に伝達するとともに、加工性がよいので、セ
ンサ挿入孔11を有する球体を容易に形成することができ
るという利点を有するものである。
The use of a metal such as copper or aluminum as the covering member 10 has a high thermal conductivity, so that a change in the surface temperature is faithfully transmitted to the sensor 4, and the workability is good. It has an advantage that a sphere can be easily formed.

また、センサ4及び被覆部材10を固定する絶縁性部材13
として、エポキシ樹脂を利用している為、当該プローブ
を製作することが容易であり、かつ被覆部材10の表面の
温度変化をセンサ4に確実に伝達するとともに、センサ
4と配線材7の間の断熱性を保持することができるもの
である。
In addition, an insulating member 13 for fixing the sensor 4 and the covering member 10
As, since the epoxy resin is used, it is easy to manufacture the probe, and the temperature change on the surface of the covering member 10 is surely transmitted to the sensor 4, and the space between the sensor 4 and the wiring member 7 is ensured. It is capable of retaining heat insulation.

また、センサ4を内包する被覆部材10が支持体3の先端
から離間した状態で固定されているために、センサ4と
支持体3間の断熱性が保たれるとともに、配線材7を固
定しているエポキシ樹脂でなる固定部材12が絶縁性部材
13と一体的に被覆部材10を支持しているので、露出部14
が緩衝材としてはたらき、当該プローブの損傷を防止す
るものである。
Further, since the covering member 10 including the sensor 4 is fixed in a state of being separated from the tip of the support body 3, heat insulation between the sensor 4 and the support body 3 is maintained, and the wiring member 7 is fixed. The fixing member 12 made of epoxy resin is an insulating member
Since the covering member 10 is integrally supported with the exposed portion 14,
Acts as a cushioning material and prevents damage to the probe.

金属製の被覆部材10としては、第4図に示すようなもの
を利用することもできる。
As the metallic covering member 10, the one shown in FIG. 4 can be used.

即ち、熱伝導率の高い金属製の球体であり、センサ4を
挿入可能な挿入孔11を有し、更に空気抜き用の貫通孔16
を穿設したものである。
That is, it is a metallic sphere having a high thermal conductivity, has an insertion hole 11 into which the sensor 4 can be inserted, and further has a through hole 16 for venting air.
Is drilled.

この被覆部材10は第2図に示したものと同様に、銅、ア
ルミニウム、金、銀等が採用され、とくに加工性、コス
トの点で銅またはアルミニウムを使用することが好まし
いものである。
Similar to the one shown in FIG. 2, this covering member 10 is made of copper, aluminum, gold, silver or the like, and it is preferable to use copper or aluminum in view of workability and cost.

もちろん、銅の場合は、酸化防止用のメッキ処理を施
し、アルミニウムの場合には、耐蝕性酸化皮膜を形成す
ることとする。
Of course, in the case of copper, an anti-oxidation plating process is performed, and in the case of aluminum, a corrosion-resistant oxide film is formed.

このようにした被覆部材10を利用すれば、挿入孔11にセ
ンサ4を挿入したときに、挿入孔11に充填されたエポキ
シ樹脂が貫通孔16内に押し出されて、挿入孔11内に空気
が残留することがなくなる。
If the covering member 10 thus configured is used, when the sensor 4 is inserted into the insertion hole 11, the epoxy resin filled in the insertion hole 11 is pushed out into the through hole 16 and air is introduced into the insertion hole 11. It will not remain.

挿入孔11内のエポキシ樹脂に空気が残留していると、空
気による断熱によって、正確な速度測定を不可能とする
ため、空気が残留しないように、配慮する必要がある
が、このような球体を用いることによって、容易に空気
の残留を防止することができるものある。
If air remains in the epoxy resin in the insertion hole 11, it will be impossible to measure the speed accurately due to heat insulation with air.Therefore, it is necessary to take care so that no air remains. By using, it is possible to easily prevent air from remaining.

上述のようにした本発明に係る流体速度測定用プローブ
は、端子2及び配線材7を介してセンサ4に電圧を印加
し、センサ4を一定温度に昇温する。
The fluid velocity measuring probe according to the present invention as described above applies a voltage to the sensor 4 via the terminal 2 and the wiring member 7 to raise the temperature of the sensor 4 to a constant temperature.

流体との接触によって、センサ4は冷却されるが、一定
温度を維持するように、電圧を変化させて、この電圧変
化を検出すれば、流体の速度を測定することが可能とな
るものである。
Although the sensor 4 is cooled by the contact with the fluid, the velocity of the fluid can be measured by changing the voltage so as to maintain a constant temperature and detecting the voltage change. .

ここで、当該プローブの長さ方向と直角な面が、流体の
流れとなす角度をαとし、この角度αを変化させるよう
にプローブを回転させて、端子間電圧を測定した結果を
第5図に示す。
Here, the angle formed by the plane perpendicular to the length direction of the probe to the flow of the fluid is α, the probe was rotated so as to change this angle α, and the result of measuring the terminal voltage was shown in FIG. Shown in.

この時の外部条件としては、流体速度を5m/sec一定と
し、縦軸をプローブの端子間電圧、横軸を角度αとした
実験結果を示すものである。即ち、α=0度のときの出
力電圧7.9Vを基準として、αが−50度〜+50度の角度範
囲内で変化しても、その出力電圧の変化は−0.1V〜+0.
06Vであり、その変化率は−1.3%〜+0.8%であり、全
体として2.1%しか出力電圧が変化しないのである。
As the external conditions at this time, the experimental results are shown in which the fluid velocity is constant at 5 m / sec, the vertical axis represents the voltage between the terminals of the probe, and the horizontal axis represents the angle α. That is, even if α changes within an angle range of -50 degrees to +50 degrees with reference to the output voltage of 7.9V when α = 0 degrees, the change of the output voltage is from -0.1V to +0.
It is 06V, the rate of change is -1.3% to + 0.8%, and the output voltage changes only 2.1% as a whole.

この実験結果より、本発明に係る流体速度測定用プロー
ブは、センサ4の長さ方向と流体の流れとがなす角度に
よる出力電圧の変化を3%以内に抑えることができてセ
ンサ4の指向性をなくすことができるので、流体速度の
測定誤差がほぼなくなるのである。
From this experimental result, the probe for measuring the fluid velocity according to the present invention can suppress the change in the output voltage due to the angle formed by the length direction of the sensor 4 and the flow of the fluid within 3%, and the directivity of the sensor 4 can be reduced. Can be eliminated, and the measurement error of the fluid velocity is almost eliminated.

尚、実験結果は示されなかったが、センサ4の長さ方向
の軸回りには完全に無指向性となることはいうまでもな
く、上述の結果と併せてセンサの指向性を極力少なくし
た流体速度測定用プローブを提供することができるもの
である。
Although the experimental result was not shown, it goes without saying that the sensor 4 is completely omnidirectional about the axis in the longitudinal direction, and the directivity of the sensor is reduced as much as possible in combination with the above results. It is possible to provide a probe for measuring a fluid velocity.

第6図は本発明に係る流体速度測定用プローブの第2実
施例の説明用断面図である。
FIG. 6 is a sectional view for explaining a second embodiment of the fluid velocity measuring probe according to the present invention.

4は、第1実施例と同様のゲルマニウム単結晶の小片で
なるセンサであり、該センサ4の側面の上端部と下端部
に位置して、金、銀または白金等の電気良導体であるリ
ード線5、6が取付けられてなるものである。
Reference numeral 4 denotes a sensor made of a small piece of germanium single crystal similar to that of the first embodiment, and is located at the upper and lower ends of the side surface of the sensor 4 and is a lead wire which is a good electric conductor such as gold, silver or platinum. 5 and 6 are attached.

10は、第4図に示したものと同様の金属製の被覆部材で
あり、センサ4を挿通可能な挿入孔11及び空気抜き用の
貫通孔16を有する球体である。
Reference numeral 10 is a metal covering member similar to that shown in FIG. 4, and is a sphere having an insertion hole 11 through which the sensor 4 can be inserted and a through hole 16 for venting air.

この被覆部材10もやはり、第1実施例と同様に熱伝導率
の高い材料が選択されるもので、銅、アルミニウム等が
採用され、銅の場合はその表面に酸化防止用のメッキ処
理をすることとし、アルミニウムを用いる時にはその表
面に耐蝕性酸化皮膜を形成するものである。
This covering member 10 is also made of a material having a high thermal conductivity as in the case of the first embodiment, and copper, aluminum or the like is adopted, and in the case of copper, its surface is plated with an antioxidant to prevent oxidation. When aluminum is used, a corrosion resistant oxide film is formed on the surface.

7は、センサ4から引き出されるリード線5、6に接続
される配線材であり、この第2実施例では、リン青銅の
細線17、18を絶縁性のエポキシ樹脂19によって接着して
なるものである。
Reference numeral 7 is a wiring member connected to the lead wires 5 and 6 drawn out from the sensor 4. In this second embodiment, thin phosphor bronze wires 17 and 18 are bonded by an insulating epoxy resin 19. is there.

2本の細線17、18が接着された配線材7は、第1実施例
と同様にニッケルパイプ等の支持体3の中空に挿通さ
れ、絶縁性のエポキシ樹脂20によって固定される。
The wiring material 7 to which the two thin wires 17 and 18 are adhered is inserted into the hollow of the support body 3 such as a nickel pipe as in the first embodiment, and is fixed by the insulating epoxy resin 20.

尚、支持体3は第1実施例と同様に基台(図示せず)に
取付けられるものである。
The support 3 is mounted on a base (not shown) as in the first embodiment.

センサ4は、第1実施例と同様に、被覆部材10の挿入孔
11にエポキシ樹脂を充填した状態で挿入して固定される
ものであり、この時、挿入孔11から溢れ出たエポキシ樹
脂は除去される。
The sensor 4 has an insertion hole for the covering member 10 as in the first embodiment.
It is inserted and fixed in a state where the epoxy resin is filled in 11 and the epoxy resin overflowing from the insertion hole 11 is removed at this time.

リン青銅の細線17、18は、例えば、銅約94%、錫約9%
に少量のリンを加えた材料を使用し、直径0.15mmの細線
に形成して、被覆部材10と支持体3の間に位置する露出
部14の長さを5mmに設定するもので、その他は第1実施
例と同一のものを使用するものである。
The fine phosphor bronze wires 17 and 18 are, for example, about 94% copper and about 9% tin.
Using a material with a small amount of phosphorus added to form a thin wire with a diameter of 0.15 mm and set the length of the exposed portion 14 located between the covering member 10 and the support 3 to 5 mm. The same thing as the first embodiment is used.

このようにした第2実施例を第1実施例と同様に、該当
プローブの長さ方向と直角な面が、流体の流れとなす角
度をαとし、この角度αを変化させるようにプローブを
回転させて、端子間電圧を測定した結果を第7図に示
す。
In the same manner as the first embodiment, the second embodiment thus configured is such that the angle formed by the plane perpendicular to the length direction of the corresponding probe to the fluid flow is α, and the probe is rotated so as to change this angle α. FIG. 7 shows the result of measuring the inter-terminal voltage.

この時の外部条件は、流体速度を5m/sec一定とし、縦軸
をプローブの端子間電圧、横軸を角度αとした実験結果
を示すものである。即ち、α=0度のときの出力電圧9.
6Vを基準として、αが−50度〜+50度の角度範囲内で変
化しても、その出力電圧の変化は−0.24V〜+0Vであ
り、その変化率は−2.5%〜+0%であり、全体として
2.5%しか出力電圧が変化せず、特にαが−40度〜+40
度の角度範囲内では、出力電圧の変化率は−1.3%〜+
0%であって全体として1.3%しか変化しないのであ
る。
The external conditions at this time are the results of an experiment in which the fluid velocity is constant at 5 m / sec, the vertical axis represents the voltage across the terminals of the probe, and the horizontal axis represents the angle α. That is, the output voltage when α = 0 degree 9.
Even if α changes within the angle range of −50 degrees to +50 degrees with reference to 6V, the change in the output voltage is −0.24V to + 0V, and the change rate is −2.5% to + 0%. as a whole
Output voltage changes only 2.5%, especially α is -40 degrees to +40
Within the angle range of degrees, the rate of change of output voltage is -1.3% to +
It is 0% and changes only 1.3% as a whole.

この実験結果より、本発明の第2実施例では、第1実施
例と同様に、センサの長さ方向と流体の流れのなす角度
による出力電圧の変化を3%以内に抑えることができて
センサ4の指向性をなくすことができるので、流体速度
の測定誤差がほぼなくなるのである。
From this experimental result, in the second embodiment of the present invention, similarly to the first embodiment, the change in the output voltage due to the angle formed by the length direction of the sensor and the flow of the fluid can be suppressed within 3%. Since the directivity of No. 4 can be eliminated, the measurement error of the fluid velocity is almost eliminated.

このことは、第1実施例と同様に、熱伝導率の高い材料
で形成された球形の被覆部材10によってセンサ4を被覆
している為に、センサ4と流体の流れとのなす角度に関
係なく、流体速度を測定することが可能となるものであ
り、あらゆる角度からの流体の流れに対応することが可
能となるものである。
This is related to the angle formed by the sensor 4 and the fluid flow because the sensor 4 is covered by the spherical coating member 10 formed of a material having a high thermal conductivity, as in the first embodiment. Instead, it is possible to measure the fluid velocity, and it is possible to deal with the fluid flow from any angle.

また、センサ4を支持体3、配線材7及び被覆部材10と
離間させた状態で固定する絶縁性部材13として、エポキ
シ樹脂等を利用している為に、金属製の被覆部材10の表
面の温度変化を正確にセンサ4に伝達して、流体速度の
測定を行うことが可能となるものである。
Further, since an epoxy resin or the like is used as the insulating member 13 that fixes the sensor 4 in a state of being separated from the support body 3, the wiring member 7 and the covering member 10, the surface of the metallic covering member 10 is The temperature change can be accurately transmitted to the sensor 4 to measure the fluid velocity.

また、配線材7として弾性を有するリン青銅の細線17、
18を利用している為に、当該プローブが他の部材に当接
して変形しても、細線17、18の弾性によって容易に復元
して、プローブの形状を維持することができるものであ
る。
Further, as the wiring member 7, a thin phosphor bronze wire 17 having elasticity,
Since the probe 18 is used, even if the probe comes into contact with another member and is deformed, it can be easily restored by the elasticity of the thin wires 17 and 18, and the shape of the probe can be maintained.

このように配線材7として、リン青銅の細線17、18を用
いることによって、配線材7と被覆部材10との接合部に
おける強度を高くできる為、センサ4を被覆部材10の挿
入孔11に挿入する際に、挿入孔11の口縁に溢れた絶縁性
部材13は不必要となる。
Since the strength at the joint between the wiring member 7 and the covering member 10 can be increased by using the thin phosphor bronze wires 17 and 18 as the wiring member 7 in this manner, the sensor 4 is inserted into the insertion hole 11 of the covering member 10. In doing so, the insulating member 13 overflowing the rim of the insertion hole 11 is unnecessary.

このことによって、当該プローブの感度は更に良好とな
るものであり、特に被覆部材11と配線材7との接合部の
絶縁性部材13が削除されてなる為、角度αが大きくなっ
た時の測定誤差を極力小さくすることが可能となるもの
である。
As a result, the sensitivity of the probe is further improved. In particular, since the insulating member 13 at the joint between the covering member 11 and the wiring member 7 is deleted, the measurement when the angle α becomes large The error can be minimized.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に係る流体速度測定用プローブは上述のようにし
てなり、ゲルマニウム単結晶の小片からなるセンサを利
用しているために、タングステンや白金等を利用した熱
線風速計の欠点である取り扱いや寿命の問題点を解消す
ることが可能となるとともに、既製の半導体素子をセン
サとして用いる場合と比較して流体温度に対する適用範
囲が格段に広がるものである。
The probe for fluid velocity measurement according to the present invention is as described above, and since it uses the sensor consisting of a small piece of germanium single crystal, it is a drawback of the hot wire anemometer using tungsten, platinum, etc. It is possible to solve the above problem, and the range of application to the fluid temperature is remarkably widened as compared with the case where a ready-made semiconductor element is used as a sensor.

また、センサの表面を熱伝導率が高い金属製の球体から
なる被覆部材で被覆していることと、支持体と被覆部材
間に細い露出部を設けたことにより、センサの長さ方向
の軸回りに対して指向性をなくすことができたことは勿
論、プローブの長さ方向と流体の流れの方向がなす角度
に対する指向性も極力少なくすることができ、即ちその
角度が±50度の範囲内で出力変化率を3%以内に抑制す
ることができたのであり、このことより、センサと流体
の流れの方向とがなす角度に関係なく、即ち流体の流れ
方向が不明な場合あるいは時間的に変化する場合でも流
体の速度を正確に測定することが可能となるものであ
る。
In addition, since the sensor surface is coated with a coating member made of a metal sphere with high thermal conductivity, and a thin exposed portion is provided between the support and the coating member, the sensor length axis Of course, the directivity to the surroundings could be eliminated, and the directivity for the angle formed by the length direction of the probe and the direction of the fluid flow could also be minimized, that is, within the range of ± 50 degrees. It was possible to suppress the output change rate within 3% within this range. Therefore, regardless of the angle formed by the sensor and the direction of fluid flow, that is, when the fluid flow direction is unknown or temporal. It is possible to accurately measure the velocity of the fluid even when it changes to.

更に、センサ及び被覆部材を固定する絶縁性部材とし
て、エポキシ樹脂を使用しているために、センサと支持
体との間の断熱性がよく、また被覆部材表面とセンサと
の熱伝導がよいので、流体速度を正確に測定することが
できるものである。
Further, since the epoxy resin is used as the insulating member for fixing the sensor and the covering member, the heat insulating property between the sensor and the support is good, and the heat conduction between the surface of the covering member and the sensor is good. The fluid velocity can be accurately measured.

また、センサ及び被覆部材がエポキシ樹脂等からなる固
定部材によって支持体と離間させられているため、セン
サの断熱性を保持することが可能であるとともに、固定
部材または配線材の弾性により当該プローブの損傷を防
止することが可能となるものである。
Further, since the sensor and the covering member are separated from the support by the fixing member made of epoxy resin or the like, it is possible to maintain the heat insulating property of the sensor, and the elasticity of the fixing member or the wiring material causes It is possible to prevent damage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る流体速度測定用プローブの実施例
の説明用側面図、第2図は本発明に係る流体速度測定用
プローブの実施例説明用一部拡大断面図、第3図は本考
案に係る流体速度測定用プローブの製作工程説明用側面
図、第4図は被覆部材の他の例を示す説明用断面図、第
5図は本発明に係る流体速度測定用プローブと流体の流
れがなす角度による出力特性図、第6図は本発明に係る
流体速度測定用プローブの第2実施例の説明用断面図、
第7図は本発明の第2実施例と流体の流れとがなす角度
による出力特性図である。 1:基台、2:端子、3:支持体、4:センサ、5:リード線、6:
リード線、7:配線材、8:被覆線、9:銅線、10:被覆部
材、11:挿入孔、12:固定部材、13:絶縁性部材、14:露出
部、15:エポキシ樹脂、16:貫通孔、17:細線、18:細線、
19:エポキシ樹脂、20:エポキシ樹脂。
1 is a side view for explaining an embodiment of a fluid velocity measuring probe according to the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged sectional view for explaining an embodiment of a fluid velocity measuring probe according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a side view for explaining a manufacturing process of a probe for measuring a fluid velocity according to the present invention, FIG. 4 is a sectional view for explaining another example of a covering member, and FIG. 5 is a diagram for explaining a probe for measuring a fluid velocity according to the present invention and a fluid. FIG. 6 is an output characteristic diagram according to an angle formed by a flow, FIG. 6 is a sectional view for explaining a second embodiment of a fluid velocity measuring probe according to the present invention,
FIG. 7 is an output characteristic diagram according to the angle formed by the second embodiment of the present invention and the fluid flow. 1: base, 2: terminal, 3: support, 4: sensor, 5: lead wire, 6:
Lead wire, 7: wiring material, 8: covered wire, 9: copper wire, 10: covering member, 11: insertion hole, 12: fixing member, 13: insulating member, 14: exposed portion, 15: epoxy resin, 16 : Through hole, 17: Thin wire, 18: Thin wire,
19: Epoxy resin, 20: Epoxy resin.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】長さ方向基端に端子を有し、内部中空であ
る基台と、 該基台の先端に取付けられる内部中空の支持体と、 該支持体の先端に配される単結晶ゲルマニウムの小片で
なるセンサと、 該センサの長さ方向両端から引き出されるリード線と、 該リード線に接続され、前記支持体及び前記基台の中空
部に配設される配線材と、 センサ挿入孔を有する金属製の球体でなり、前記センサ
が該挿入孔に挿通される被覆部材と、 該被覆部材と前記支持体との間に設け、配線材を合成樹
脂で固定して形成した弾性を有する細い露出部と、 前記センサを前記露出部、前記配線材及び前記被覆部材
内面と離間した状態で固定する合成樹脂製の絶縁性部材
と、 よりなり、前記センサに電圧を印加して一定温度を維持
し、流体が被覆部材に接触することによるセンサの抵抗
値の変化を、電圧、電流または電力に変換し、その出力
に基づいて流体速度を測定してなり、プローブの長さ方
向と流体の流れとがなす角度が±50度の範囲内で出力の
変化率を3%以内に抑制してなることを特徴とする流体
速度測定用プローブ。
1. A base, which has a terminal at the base end in the longitudinal direction and is hollow inside, a support having an inner hollow attached to the tip of the base, and a single crystal arranged at the tip of the support. A sensor made of a small piece of germanium, lead wires drawn out from both ends in the length direction of the sensor, wiring material connected to the lead wires and arranged in the hollow portion of the support body and the base, and sensor insertion An elastic member formed of a metal sphere having a hole, in which the sensor is inserted into the insertion hole, is provided between the covering member and the support, and the wiring material is fixed by a synthetic resin. A thin exposed portion having, and an insulating member made of synthetic resin for fixing the sensor in a state of being separated from the exposed portion, the wiring member and the inner surface of the covering member, and applying a voltage to the sensor to keep a constant temperature. Keep the fluid in contact with the covering The change in the resistance value of the sensor is converted into voltage, current or power, and the fluid velocity is measured based on the output, and the angle between the probe length direction and the fluid flow is within ± 50 degrees. A probe for measuring a fluid velocity, characterized in that the rate of change in output is suppressed within 3%.
【請求項2】被覆部材として、銅、アルミニウム、金、
銀から選択した金属製の球体を利用してなる特許請求の
範囲第1項記載の流体速度測定用プローブ。
2. The covering member is copper, aluminum, gold,
The probe for measuring a fluid velocity according to claim 1, wherein a metal sphere selected from silver is used.
【請求項3】絶縁性部材として、エポキシ樹脂を利用し
てなる特許請求の範囲第1項または第2項記載の流体速
度測定用プローブ。
3. A fluid velocity measuring probe according to claim 1, wherein an epoxy resin is used as the insulating member.
【請求項4】配線材として、リン青銅の細線を利用して
なる特許請求の範囲第1項または第2項または第3項記
載の流体速度測定用プローブ。
4. A probe for fluid velocity measurement according to claim 1, 2 or 3, wherein a thin phosphor bronze wire is used as the wiring material.
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