JPH0861998A - 温度・風速測定装置 - Google Patents

温度・風速測定装置

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JPH0861998A
JPH0861998A JP22428294A JP22428294A JPH0861998A JP H0861998 A JPH0861998 A JP H0861998A JP 22428294 A JP22428294 A JP 22428294A JP 22428294 A JP22428294 A JP 22428294A JP H0861998 A JPH0861998 A JP H0861998A
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temperature
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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】 2つのセンサを用いて定温度差型の風速測定
装置を構成すると共に、風温を同時に測定できるように
すること。 【構成】 固定抵抗R1と白金線1によって仮想ブリッ
ジ回路の第1の直列接続体を構成する。感温抵抗10と
温度検出部11によって温度情報を検出する。この温度
情報を用いて仮想されるブリッジ回路の温度補償素子の
抵抗値に変換し、除算部13及び減算部14によって帰
還増幅器15への入力電圧を生成する。そして帰還増幅
器15の動作に基づいて定温度差型の風速測定装置を構
成する。こうすれば温度検出部11により風温が同時に
測定できることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は風速とその温度とを同時
に測定できるようにした温度・風速測定装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来より風速測定装置として、ブリッジ
回路を用いた熱線風速計が広く用いられている。熱線風
速計は図2に示すように、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2
(抵抗値Rc)によってブリッジ回路3を構成し、白金
線1が所定温度となる抵抗値でブリッジ回路を平衡させ
る。ブリッジ回路3の抵抗R1と白金線1、抵抗R2と
感温抵抗2との接続点を夫々帰還増幅器4の一対の入力
端に接続し、帰還増幅器4からブリッジ回路3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。そしてブリッジ回路3の両端の電圧Vtop に応
じて、白金線1を通過する風速Uを次式によって測定し
ていた。 Vtop2/RH =(a+b√U)(TP −T)・・・(1) 但しRH は白金線1の抵抗値、a,bは定数、TP は白
金線1の温度、Tは風温である。尚、白金線の抵抗値は
次式で示される。 RH =RH0(1+αTP ) ・・・(2) RH0は0℃での抵抗値、αは約0.004 である。このよう
にブリッジ回路に感温抵抗2を設けておけば、風温Tが
変化しても白金線1との温度差(TP −T)が常に一定
となって風温の影響を除いて風速を測定することができ
る。このような風速測定方式を定温度差型と称してい
る。
【0003】又感温抵抗2に代えて固定抵抗を用いてブ
リッジ回路を構成し、白金抵抗の温度を一定とするよう
に保って風速を測定する定温度型風速計も知られてい
る。この定温度型風速計では風温の影響を除去していな
いため、別に温度センサを必要とし、得られた風速値を
温度センサから得られる温度によって補正して風速値と
して出力する必要がある。この場合には風温が変わると
感度が変化するため、広い範囲での温度補償ができない
という欠点がある。
【0004】一方風速と同時に風の温度を測定する場合
には、これとは独立して温度センサ、例えば感温抵抗5
(抵抗値Rt)が設けられ、この出力を増幅器等を含む
温度センサ6によって温度信号に変換して出力する必要
がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の定温
度差方式の風速測定及び風温の測定装置では、感温素子
として風速を測定するための白金線1に加えて、その温
度補償用の感温抵抗2及び風温測定用の感度抵抗5が必
要となり、3つのセンサ素子を要するという問題点があ
った。
【0006】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、2つの感温素子を用いて風温と
風速とを同時に測定できるようにすることを技術的課題
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、第1の感温素子を有し、温度情報を出力する温度セ
ンサ部と、第1の固定抵抗及び第2の感温素子を直列接
続した第1の直列接続体と、第1の直列接続体の中点が
一方の入力端に接続される帰還増幅器と、第1の直列接
続体と共に、仮想の第2の固定抵抗及び温度補償素子か
ら成る仮想の第2の直列接続体によって構成される仮想
ブリッジの、第2の直列接続体の中点の電圧を温度セン
サから得られる温度情報及び帰還増幅器の出力に基づい
て演算して、帰還増幅器の他方の入力端に出力するブリ
ッジ端電圧演算部と、帰還増幅器の出力に基づいて風速
を演算する風速演算部と、を具備することを特徴とする
ものである。
【0008】本願の請求項2の発明では、ブリッジ端電
圧演算部は、温度センサから得られる温度情報に基づい
て仮想の温度補償素子の抵抗値を算出する温度/抵抗値
変換部と、温度/抵抗値変換部より得られる抵抗値をR
cとし、仮想の第2の固定抵抗の抵抗値をR2、帰還増
幅器の出力をVtop としたとき、R2・Vtop /(Rc
+R2)を演算する除算部と、帰還増幅器の出力から除
算部の出力を減算する減算部と、を有し、減算部の出力
を帰還増幅器の他方の入力端に出力するようにしたこと
を特徴とするものである。
【0009】
【作用】このような特徴を有する本発明によれば、第1
の感温素子と温度センサによって温度情報が出力され
る。又第2の感温素子を風速センサとする第1の直列接
続体が構成されている。この第1の直列接続体と第2の
固定抵抗及び温度補償素子から成る第2の直列回路との
ブリッジ回路を仮定すると、このブリッジ回路の第2の
直列接続体の中点の電圧は温度情報に基づいて算出でき
ることとなる。従ってこの中点電圧をブリッジ端電圧演
算部での演算によって算出すると共に、第1の直列接続
体の中点の電圧を帰還増幅器に入力することによって、
通常の定温度差型の風速測定装置による風速が測定でき
る。そして温度センサによって温度情報が同時に測定で
きることとなる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例による温度・風速測
定装置の全体構成を示すブロック図である。本図におい
て10は温度検出用の感温抵抗であって、温度検出部1
1が接続されている。温度検出部11はこの感温抵抗1
0の抵抗値Rtに基づいて温度情報T(℃)を検出して
出力するものであり、その出力は温度/抵抗値変換部1
2に入力される。温度/抵抗値変換部12はこの温度情
報T(℃)の温度データを前述した従来例に示すブリッ
ジ回路3内の感温抵抗2の抵抗値Rcのデータに変換す
るものである。本実施例では第2の固定抵抗R2と温度
補償用の感温抵抗とは用いないが、仮想的にこれらの素
子の直列接続体が固定抵抗R1及び白金線1に並列に接
続されてブリッジ回路3が構成されているものとして、
感温抵抗2の抵抗値Rcや中点の電圧を算出するもので
ある。即ち温度補償素子である感温抵抗2の抵抗値Rc
は次式で示される。 Rc=Rco(1+αta) ・・・(3) Rcoは0℃での感温抵抗2の抵抗値、αは温度係数であ
る。ここでαを風速センサである白金線1の温度係数と
同一値に設定しておくものとする。この抵抗値のデータ
は除算部13に与えられる。除算部13には前述したブ
リッジ回路のブリッジトップ電圧Vtop が同時に入力さ
れている。除算部13は以下の演算を行うものとする。 R2・Vtop /(Rc+R2)・・・(4) 尚R2は仮想の第2の固定抵抗の抵抗値である。
【0011】そして除算部13の出力は演算増幅器から
成る減算部14に入力される。温度/抵抗値変換部1
2,除算部13と減算部14とは以下の式によって前述
した従来例によるブリッジ回路の帰還増幅器の正極端の
出力V+ を生成するブリッジ端電圧演算部を構成してい
る。 V+ ={1−R2/(Rc+R2)}Vtop ・・・(5) 減算部14の出力は帰還増幅器15の非反転入力端子に
接続されている。帰還増幅器15の反転入力端子には出
力端子を分圧する第1の固定抵抗R1と風速センサ素子
となる白金線1から成る第1の直列接続体が接続されて
いる。帰還増幅器15は従来例による帰還増幅器4と同
一の機能を有するものであり、帰還増幅器15の出力は
除算部13及び風速演算部16に出力される。このブリ
ッジトップ電圧Vtop は除算部13,減算部14及び風
速演算部16に出力される。風速演算部16はブリッジ
トップ電圧Vtop に基づいて風速値を演算して出力する
ものである。
【0012】次に本実施例による温度・風速測定装置の
動作について説明する。まず温度検出部11によって測
定対称の風温を示す温度情報T(℃)が出力される。そ
してこの温度が温度/抵抗値変換部12によって前述し
た式(2)のように、この温度に対応したブリッジ回路
内の抵抗値のデータに変換される。そして除算部13及
び減算部14によって、式(5)に示すようにこの抵抗
値Rcに基づいた帰還増幅器15の非反転入力端子への
電圧が生成される。こうしてブリッジ回路の抵抗R2と
感温抵抗10に代えて、感温抵抗Rtからブロック11
〜15,17を用いて帰還抵抗への入力とし、仮想的に
ブリッジ回路を構成している。
【0013】このような構成としているため、本発明で
はこのような優れた効果が得られる。まず感温抵抗(風
速センサ)として白金線1と感温抵抗Rtの2つのセン
サのみによって温度と風速とを同時に測定することがで
きる。温度/抵抗値変換部12の変換係数αを白金線と
同一の値に設定すれば、定温度差型となって白金線と風
温との温度差を常に一定にすることができる。このため
広い範囲で温度差が一定になり、温度補償を容易に行う
ことができる。
【0014】尚温度/抵抗値変換部12の変換係数であ
るαを0と設定することもできる。この場合には温度に
よっても帰還増幅器15の非反転入力端子の電圧レベル
は一定であり、等価的ブリッジ回路となる白金線1の温
度も一定、即ち定温度型風速測定装置となる。この場合
には温度検出部11より得られる温度データに基づいて
風速演算部16より得られる風速値を通常の定温度型風
速計と同様に補正する必要がある。
【0015】このように本発明は定温度型と定温度差型
とを温度/抵抗値変換部12の変換係数の設定によって
任意に変換させることができる。
【0016】尚本実施例は感温抵抗10を白金線として
いるが、白金線に限らず任意の感温素子、例えばサーミ
スタや熱電対を用いて温度を測定することも可能であ
る。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、第1,第2の感温素子によって風速とその温度とを
同時に測定することができる。この場合には第2の感温
素子を定温度で駆動する定温度型風速測定装置とするこ
となく、温度補償範囲の広い定温度差型を用いた風速測
定装置を構成することができるという効果が得られる。
又温度センサの応答速度を回路(温度/抵抗値変換部)
の時定数により任意に設定することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による温度・風速測定装置の
全体構成を示すブロック図である。
【図2】従来の風速及び温度を測定する装置の構成を示
すブロック図である。
【符号の説明】
1 白金線 2,5,10 感温抵抗 11 温度検出部 12 温度・抵抗値変換部 13 除算部 14 減算部 15 帰還増幅器 16 風速演算部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の感温素子を有し、温度情報を出力
    する温度センサ部と、 第1の固定抵抗及び第2の感温素子を直列接続した第1
    の直列接続体と、 前記第1の直列接続体の中点が一方の入力端に接続され
    る帰還増幅器と、 前記第1の直列接続体と共に、仮想の第2の固定抵抗及
    び温度補償素子から成る仮想の第2の直列接続体によっ
    て構成される仮想ブリッジの、前記第2の直列接続体の
    中点の電圧を前記温度センサから得られる温度情報及び
    前記帰還増幅器の出力に基づいて演算して、前記帰還増
    幅器の他方の入力端に出力するブリッジ端電圧演算部
    と、 前記帰還増幅器の出力に基づいて風速を演算する風速演
    算部と、を具備することを特徴とする温度・風速測定装
    置。
  2. 【請求項2】 前記ブリッジ端電圧演算部は、前記温度
    センサから得られる温度情報に基づいて前記仮想の温度
    補償素子の抵抗値を算出する温度/抵抗値変換部と、 前記温度/抵抗値変換部より得られる抵抗値をRcと
    し、仮想の第2の固定抵抗の抵抗値をR2、前記帰還増
    幅器の出力をVtop としたとき、R2・Vtop /(Rc
    +R2)を演算する除算部と、 前記帰還増幅器の出力から前記除算部の出力を減算する
    減算部と、を有し、前記減算部の出力を前記帰還増幅器
    の他方の入力端に出力するようにしたことを特徴とする
    請求項1記載の温度・風速測定装置。
JP22428294A 1994-08-24 1994-08-24 温度・風速測定装置 Expired - Lifetime JP3410562B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106814212A (zh) * 2017-01-18 2017-06-09 东南大学 一种热温差型风速传感器及其制备方法和检测方法
CN109374066A (zh) * 2018-12-08 2019-02-22 南京铁道职业技术学院 一种铁路土木工程施工用风力检测装置
CN109959801A (zh) * 2017-12-22 2019-07-02 上海卓思智能科技股份有限公司 用于风速检测的ntc检测电路和风速测量传感器
CN110579623A (zh) * 2019-10-28 2019-12-17 广州极飞科技有限公司 风参数测量装置、方法和系统

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