JPH0850139A - 熱線風速計 - Google Patents

熱線風速計

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JPH0850139A
JPH0850139A JP6208032A JP20803294A JPH0850139A JP H0850139 A JPH0850139 A JP H0850139A JP 6208032 A JP6208032 A JP 6208032A JP 20803294 A JP20803294 A JP 20803294A JP H0850139 A JPH0850139 A JP H0850139A
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bridge circuit
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wind speed
feedback amplifier
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賢亀 西浦
Tomisuke Kawanabe
富佑 川那辺
Kazuyoshi Sugimoto
和義 杉本
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NIPPON KAGAKU KOGYO KK
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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NIPPON KAGAKU KOGYO KK
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電流が少なく、プローブと本体とをケー
ブルで接続する場合も雑音の影響のない熱線風速計を提
供すること。 【構成】 クロック発振器6とアナログスイッチ5によ
って帰還増幅器3の出力を断続し、ブリッジ回路2に帰
還する。そして帰還電流を供給しているとき得られる帰
還増幅器3の出力が定常状態に達したかどうかを定常状
態判別回路4によって判別する。そして定常状態となる
までの時間幅を検出し、風速変換器10により風速値に
変換して出力するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱線風速計に関し、特に
低消費電力及び耐雑音性の向上をはかるようにした熱線
風速計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のブリッジ回路を用いた熱線風速計
は図5にその一例を示すように、感温素子として例えば
白金線1を用い、白金線1と抵抗R1,R2及び感温抵
抗R3によってブリッジ回路2を構成し、白金線1が所
定温度となる加熱抵抗値RH でブリッジ回路2を平衡さ
せる。そしてブリッジ回路2の両辺の電圧を帰還増幅器
3の一対の入力端に接続し、帰還増幅器3からブリッジ
回路2にフィードバックし、白金線1を発熱させてブリ
ッジを平衡状態とする。こうして白金線1の両端の電圧
H に応じて、白金線1を通過する流体の速度Uを次式
(1)によって測定していた。 VH 2 /RH =(a+b√U)(TP −T)・・・(1) ここでa,bは定数,TP は白金線1の温度、Tは風
温、RH は白金線の加熱抵抗値である。この式から知ら
れるように白金線1に印加される電圧VH の4乗が風速
Uに比例している。そして温度補償のためにブリッジの
一辺に風速素子と同じ温度係数を持つ感温素子R3を組
み込んで、風温Tが変化しても熱放散量、即ち白金線1
の温度TP と風温Tの差(TP −T)が常に一定となる
ようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の熱
線風速計においては、帰還増幅器3から常にブリッジ回
路2に帰還電流を供給しているため、消費電流が多いと
いう欠点があった。又白金線1を含むプローブを熱線風
速計本体から離して動作させる場合には、ケーブルで本
体とプローブを接続する必要があり、このケーブルに誘
導等の外部雑音を受け易いという欠点があった。熱線風
速計を携帯型として電池を電源として動作させるために
は、消費電流を減少させると共に外部雑音の影響を受け
難くすることが必要となる。
【0004】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、低消費電力で外部雑音を受け難
い熱線風速計を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、一辺にセンサとなる熱線を含んで構成されるブリッ
ジ回路と、ブリッジ回路の両辺の電圧差を入力とし、そ
の差動増幅出力をブリッジ回路に帰還する帰還増幅器
と、帰還増幅器の出力を一定の周期で断続してブリッジ
回路に加える帰還電流断続手段と、帰還増幅器から出力
が定常状態になるまでの時間幅のパルス信号を出力する
定常状態判別手段と、定常状態判別手段からの出力の時
間幅を検出する時間幅検出手段と、時間幅検出手段より
得られる時間幅の信号を風速値に変換する風速変換手段
と、を具備することを特徴とするものである。
【0006】本願の請求項2の発明は、一辺にセンサと
なる熱線を含んで構成されるブリッジ回路と、ブリッジ
回路の両辺の電圧差を入力とし、その差動増幅出力をブ
リッジ回路に帰還する帰還増幅器と、帰還増幅器の出力
を一定の周期で断続してブリッジ回路に加える帰還電流
断続手段と、帰還増幅器から得られる信号を所定レベル
で弁別した信号を出力する弁別手段と、弁別手段からの
出力の時間幅を検出する時間幅検出手段と、時間幅検出
手段より得られる時間幅の信号を風速値に変換する風速
変換手段と、を具備することを特徴とするものである。
【0007】
【作用】このような特徴を有する本発明によれば、セン
サを含むブリッジ回路と帰還増幅器を設け、帰還電流断
続手段によってブリッジ回路に加える帰還電流値を断続
している。そして請求項1の発明では、定常状態判別手
段によって帰還増幅器の出力が定常値となるまでの時間
幅を検出し、その時間幅に基づいて風速値に変換して出
力している。又請求項2の発明では、断続された帰還増
幅器の出力を弁別手段によって所定レベルで弁別し、そ
のパルスの時間幅に基づいて風速値に変換して出力する
ようにしている。
【0008】
【実施例】図1は本発明の第1実施例による熱線風速計
の一例を示すブロック図である。本図において前述した
従来例と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略
する。本実施例ではブリッジ回路2は従来例と同様に、
固定抵抗R1,R2、温度補償用の感温抵抗R3とセン
サである熱線、例えば白金線1によって構成されてい
る。このブリッジ回路2の抵抗R1,R3の共通接続点
及び抵抗R2と白金線1との共通接続点は、帰還増幅器
3の入力端に接続される。帰還増幅器3の出力は定常状
態判別回路4に接続され、更にアナログスイッチ5の入
力端に接続される。このアナログスイッチ5はクロック
発振器6からのクロック信号によって入力を断続するも
のであり、その出力は帰還電流としてブリッジ回路2の
抵抗R1,R2の共通接続端に与えられる。これらのブ
ロックが熱線風速計のプローブ内に収納されている。こ
こでクロック発振器6及びアナログスイッチ5は帰還増
幅器の出力を一定の周期で断続してブリッジ回路に加え
る帰還電流断続手段を構成している。
【0009】さて定常状態判別回路4の出力はケーブル
7を介して熱線式風速計本体内の波形整形回路8に与え
られる。波形整形回路8はケーブル7等で加わる可能性
のあるノイズ成分を除去して、定常状態判別回路4より
得られる矩形波信号を再生するものであり、その出力は
時間幅検出器9に与えられる。時間幅検出器9は波形整
形回路の矩形波信号を時間信号に変換するものであっ
て、所定周期の高速クロック信号を計数するカウンタ等
によって構成される。この時間幅信号は風速変換器10
に与えられる。風速変換器10はあらかじめ校正されて
いる風速と時間幅との関係から得られた時間幅の信号を
風速値に変換するものであって、時間幅の入力に対応し
て風速値を出力するROMテーブルによって構成され
る。風速変換器10の出力は表示器11に出力される。
【0010】次に本実施例の動作についてタイムチャー
トを参照しつつ説明する。図2(a)はクロック発振器
6からのクロック信号を示している。このクロック発振
器6の出力がHレベルの期間t1〜t2,t3〜t4・・・で
は、アナログスイッチ5は閉成状態となって帰還増幅器
3の出力がそのまま帰還信号としてブリッジ回路2に入
力される。ここでクロック信号の立上り時刻t1までは白
金線1には通電されていないため、時刻t1に高いレベル
の電圧が印加されることとなり、そのときの風速に対応
する時定数で定常状態に達する。そして定常状態に達し
た後、クロック発振器6からのクロック信号がLレベル
に反転するt2,t4・・・には、ブリッジ回路3への帰還
電流が停止される。このようにクロック発振器6のクロ
ック周期に応じてブリッジ回路2を断続的に駆動するこ
とによって、帰還増幅器3の電圧出力波形は図2(b)
に示すように変化するものとなる。ここで定常状態判別
回路4は定常状態に達するまでの時間幅を有するパルス
を図2(c)に示すように出力するものである。この信
号はケーブル7を介して風速センサ本体側に伝えられ
る。そして波形整形回路8を介して波形整形され、時間
幅検出器9によってその時間が検出される。時刻t1〜t5
の間ではこの定常状態に達するまでの時間幅はTaとな
る。又時刻t6〜t10 の間はこれより風速が大きく、この
とき定常状態に達するまでの時間幅Tbとなっている。
【0011】さてこの定常状態に達するまでの時間T
a,Tb・・・と風速Uとの関係は図3のようにほぼ二
乗の関係で示される。これは実験の結果得られたデータ
であり、風速と時間幅Tとの関係が風速変換器10aの
ROMに保持されている。従ってこの時間幅Ta,Tb
・・・を入力とすることによって、風速変換器10でこ
のときの風速値Ua,Ubに変換されて出力されること
となり、この信号が表示器11に表示される。このよう
に断続的にブリッジ回路2を駆動することによって熱線
風速計の消費電流を小さくすることができる。又本実施
例ではアナログ信号でなく図2(c)に示すような矩形
波のパルス信号でプローブからケーブル7を介して熱線
風速計本体側に信号を伝送している。このためこの信号
に雑音が重畳する場合にも波形整形回路8によって波形
整形すれば、雑音の影響を極めて小さくすることが可能
となる。
【0012】図4は本発明の第2実施例による熱線風速
計の構成を示すブロック図である。本図において前述し
た第1実施例と同一部分は同一符号を付して詳細な説明
を省略する。本実施例は定常状態判別回路4に代えて弁
別回路20を設けたものである。この弁別回路20は帰
還増幅器3の出力を所定の閾値Vref で弁別し、矩形波
信号を出力するものとする。その他の構成はほぼ第1実
施例と同様であり、この矩形波に変換された信号がケー
ブル7を介して熱線風速計本体側に伝送される。本体側
には波形整形回路8,時間幅検出器9が設けられ、この
とき得られる時間幅の信号が風速変換器21に与えられ
る。風速変換器21は帰還増幅器3の出力を所定の閾値
で弁別したときに得られる時間幅Tc,Td・・・と風
速値とを対応付けて風速に変換する変換テーブルを記憶
するメモリである。このメモリのデータはあらかじめ実
験によって求めておくものとする。こうして時間幅に対
応して読出された風速値のデータを表示器11に入力さ
れる。
【0013】次に本実施例の動作について説明する。図
2(a)は第1実施例と同様にクロック発振器の出力で
あり、これによって帰還増幅器3からは図2(d)に示
す信号が出力される。この信号も第1実施例の図2
(b)と同一である。この帰還増幅器の出力は所定の閾
値Vref によって弁別され、図2(e)に示す信号とし
て出力される。この信号は第1実施例と同様にケーブル
7を介して本体側に伝えられ、このとき得られる時間幅
Tc,Tdが風速変換器21によって風速値Uc,Ud
に変換され、表示器11によって表示される。図3
(b)はこのときの風速Uと時間幅との関係を示すグラ
フである。この場合にも風速Uと時間幅Tとは図3に示
すように二乗曲線で示されることとなる。
【0014】この場合にも同様にして断続的にブリッジ
回路を駆動しているため、消費電流を少なくすることが
でき、又ノイズの影響を受け難い熱線風速計とすること
ができる。このように図3(a),(b)は時間幅と風
速とがほぼ二乗の関係で示されるため、式(1)で示さ
れる従来の電圧及び風速の関係に比べて分解能が増し、
風速測定の精度を向上させることもできる。
【0015】尚第1,第2実施例において、クロック発
振器6のデューティ比を小さくすれば更に低消費電力化
が図れるが、風速検出の応答性が低下する。従ってこの
デューティ比を適宜変化させることによって、消費電流
の低下と応答性の向上とを任意に選択することができ
る。
【0016】又前述第1,第2実施例ではアナログスイ
ッチの開放時にも帰還増幅器3には通電しているが、ア
ナログスイッチ5の出力を定常状態判別回路4又は弁別
回路20に入力してもよい。更にクロック発振器6の出
力によって帰還増幅器3の電源を断続するようにしても
よい。この場合にはアナログスイッチ5を設けることな
くプローブを構成することができる。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
1,2の発明によれば、従来の熱線風速計に比べ断続的
にブリッジ回路を駆動しているため、消費電流を大幅に
低減することができる。更に熱線風速計のプローブ部と
本体部とが離れており、その間を接続するケーブルを延
長した場合にも、外部からの雑音の影響を受け難い熱線
風速計とすることが可能である。又時間幅と風速は二乗
の関係で示されるため、風速測定の精度を向上させるこ
とができるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による熱線風速計の構成を
示すブロック図である。
【図2】本発明の第1,第2実施例による熱線風速計の
動作を示すタイムチャートである。
【図3】(a)は第1実施例、(b)は第2実施例によ
る時間幅と風速との関係を示すグラフである。
【図4】本発明の第2実施例による熱線風速計の構成を
示すブロック図である。
【図5】従来の熱線風速計の一例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 白金線 2 ブリッジ回路 3 帰還増幅器 4 定常状態判別回路 5 アナログスイッチ 6 クロック発振器 7 ケーブル 8 波形整形回路 9 時間幅検出器 10,21 風速変換器 11 表示器 20 弁別回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一辺にセンサとなる熱線を含んで構成さ
    れるブリッジ回路と、 前記ブリッジ回路の両辺の電圧差を入力とし、その差動
    増幅出力を前記ブリッジ回路に帰還する帰還増幅器と、 前記帰還増幅器の出力を一定の周期で断続して前記ブリ
    ッジ回路に加える帰還電流断続手段と、 前記帰還増幅器から出力が定常状態になるまでの時間幅
    のパルス信号を出力する定常状態判別手段と、 前記定常状態判別手段からの出力の時間幅を検出する時
    間幅検出手段と、 前記時間幅検出手段より得られる時間幅の信号を風速値
    に変換する風速変換手段と、を具備することを特徴とす
    る熱線風速計。
  2. 【請求項2】 一辺にセンサとなる熱線を含んで構成さ
    れるブリッジ回路と、 前記ブリッジ回路の両辺の電圧差を入力とし、その差動
    増幅出力を前記ブリッジ回路に帰還する帰還増幅器と、 前記帰還増幅器の出力を一定の周期で断続して前記ブリ
    ッジ回路に加える帰還電流断続手段と、 前記帰還増幅器から得られる信号を所定レベルで弁別し
    た信号を出力する弁別手段と、 前記弁別手段からの出力の時間幅を検出する時間幅検出
    手段と、 前記時間幅検出手段より得られる時間幅の信号を風速値
    に変換する風速変換手段と、を具備することを特徴とす
    る熱線風速計。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103967933A (zh) * 2014-05-14 2014-08-06 李泽 一种磁悬浮轴承

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CN103967933A (zh) * 2014-05-14 2014-08-06 李泽 一种磁悬浮轴承

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