JPH09126850A - 抵抗線風速計の原理により流動媒体の質量流量を測定するセンサ装置 - Google Patents
抵抗線風速計の原理により流動媒体の質量流量を測定するセンサ装置Info
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- JPH09126850A JPH09126850A JP8282792A JP28279296A JPH09126850A JP H09126850 A JPH09126850 A JP H09126850A JP 8282792 A JP8282792 A JP 8282792A JP 28279296 A JP28279296 A JP 28279296A JP H09126850 A JPH09126850 A JP H09126850A
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- 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
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 抵抗線風速計の原理により流動媒体特に内燃
機関の吸入菅内の空気流の質量流量を測定するセンサ装
置の応答速度を高める。 【構成】 薄膜センサ素子にある２つの別々の抵抗帯片
が、流れ方向に対して直角に設けられ、一方の抵抗帯片
６が流入側に、他方の抵抗帯片７が流出側にあり、両方
の抵抗帯片が電気的に並列に接続されている。
機関の吸入菅内の空気流の質量流量を測定するセンサ装
置の応答速度を高める。 【構成】 薄膜センサ素子にある２つの別々の抵抗帯片
が、流れ方向に対して直角に設けられ、一方の抵抗帯片
６が流入側に、他方の抵抗帯片７が流出側にあり、両方
の抵抗帯片が電気的に並列に接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面に沿つて流動媒体
を流されかつ薄膜抵抗として構成される流れ測定抵抗
が、一定抵抗制御装置として構成される測定ブリツジに
接続されている、特に内燃機関を持つ自動車用の抵抗線
風速計の原理により流動媒体の質量流量を測定するセン
サ装置に関する。
を流されかつ薄膜抵抗として構成される流れ測定抵抗
が、一定抵抗制御装置として構成される測定ブリツジに
接続されている、特に内燃機関を持つ自動車用の抵抗線
風速計の原理により流動媒体の質量流量を測定するセン
サ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８０
２４２２号明細書からこのようなセンサ装置が公知であ
り、センサ素子として、種々の基板例えばセラミツク又
はガラス上の薄膜抵抗が通常使用される。内燃機関の吸
気通路内に抵抗薄膜風速計を使用するための重要な量は
応答速度である。センサが吸入される空気流量の脈動に
追従して真の空気流量を表示できるためには、高い応答
速度が必要である。熱的風速計の応答速度を高める通常
のやり方は、センサ素子を小形化して、熱エネルギーの
蓄積を小さくすることである。
２４２２号明細書からこのようなセンサ装置が公知であ
り、センサ素子として、種々の基板例えばセラミツク又
はガラス上の薄膜抵抗が通常使用される。内燃機関の吸
気通路内に抵抗薄膜風速計を使用するための重要な量は
応答速度である。センサが吸入される空気流量の脈動に
追従して真の空気流量を表示できるためには、高い応答
速度が必要である。熱的風速計の応答速度を高める通常
のやり方は、センサ素子を小形化して、熱エネルギーの
蓄積を小さくすることである。
【０００３】これは次の欠点を持つている。即ちセンサ
素子の汚れ易さが増大する。流れ方向に対して直角なセ
ンサ素子の長さを減少すると、空気流量は短い長さにわ
たつてしか求められず、それにより測定信号中における
雑音成分が高まる。
素子の汚れ易さが増大する。流れ方向に対して直角なセ
ンサ素子の長さを減少すると、空気流量は短い長さにわ
たつてしか求められず、それにより測定信号中における
雑音成分が高まる。
【０００４】薄膜抵抗は、通常所望の抵抗値を得るため
に構造化される。これは、使用される技術がセンサ素子
の安定性に関して最適であるように、抵抗材料の膜厚を
選択できるという利点を持つている。通常抵抗レイアウ
トは直列接続される同じ幅の雷文（蛇行）状抵抗帯片か
ら成つている。図７はこのような抵抗レイアウトを示し
ている。しかし他の形状の抵抗レイアウトも公知であ
る。ドイツ連邦共和国特許３１２７０６１号明細書に示
されている抵抗レイアウトでは、単位面積当りの合成電
気抵抗が局部的熱伝達係数に対して一定の比を持つよう
に、直列接続される抵抗帯片の幅が選ばれている。抵抗
帯片の幅は、流入側から見て後へ連続的に増大してい
る。このような抵抗レイアウトが図８に示されている。
に構造化される。これは、使用される技術がセンサ素子
の安定性に関して最適であるように、抵抗材料の膜厚を
選択できるという利点を持つている。通常抵抗レイアウ
トは直列接続される同じ幅の雷文（蛇行）状抵抗帯片か
ら成つている。図７はこのような抵抗レイアウトを示し
ている。しかし他の形状の抵抗レイアウトも公知であ
る。ドイツ連邦共和国特許３１２７０６１号明細書に示
されている抵抗レイアウトでは、単位面積当りの合成電
気抵抗が局部的熱伝達係数に対して一定の比を持つよう
に、直列接続される抵抗帯片の幅が選ばれている。抵抗
帯片の幅は、流入側から見て後へ連続的に増大してい
る。このような抵抗レイアウトが図８に示されている。
【０００５】この装置の欠点は、抵抗帯片の直列接続に
より熱的正帰還が生ずることである。空気流量が大きく
なると、センサの流入縁の近くにある抵抗帯片が比較的
強く冷却される。それによりそこでは、あまり強く冷却
されない抵抗帯片に対して温度が抵下する。低温の抵抗
帯片では、小さい電気抵抗のため変換される電力も小さ
く、それにより更に冷却が行われることによつて、正帰
還効果が生ずる。一定温度制御回路により、温度は平均
してのみ一定に保たれる。この局部的温度移動は、徐々
に行われるので、応答速度を低下させる。片側に抵抗被
覆を持つ通常のセンサ素子では、抵抗被覆のある側に温
度分布が現れる時にのみ、センサ素子の下側に静的温度
分布が現れるので、時定数の直列接続が行われることも
重要である。
より熱的正帰還が生ずることである。空気流量が大きく
なると、センサの流入縁の近くにある抵抗帯片が比較的
強く冷却される。それによりそこでは、あまり強く冷却
されない抵抗帯片に対して温度が抵下する。低温の抵抗
帯片では、小さい電気抵抗のため変換される電力も小さ
く、それにより更に冷却が行われることによつて、正帰
還効果が生ずる。一定温度制御回路により、温度は平均
してのみ一定に保たれる。この局部的温度移動は、徐々
に行われるので、応答速度を低下させる。片側に抵抗被
覆を持つ通常のセンサ素子では、抵抗被覆のある側に温
度分布が現れる時にのみ、センサ素子の下側に静的温度
分布が現れるので、時定数の直列接続が行われることも
重要である。
【０００６】例えばＨ・Ｓｔｒｉｃｋｅｒｔ″Ｈｉｔｚ
ｄｒａｈｔ− ｕｎｄ Ｈｉｔｚｆｉｌｍ−Ａｎｅｍｏ
ｍｅｔｒｉｅ″，１９７４から公知のように、一定温度
原理を使用することによつて、風速計の応答速度が高め
られる。従つて一定温度原理は、一定電流原理より一般
にすぐれている。
ｄｒａｈｔ− ｕｎｄ Ｈｉｔｚｆｉｌｍ−Ａｎｅｍｏ
ｍｅｔｒｉｅ″，１９７４から公知のように、一定温度
原理を使用することによつて、風速計の応答速度が高め
られる。従つて一定温度原理は、一定電流原理より一般
にすぐれている。
【０００７】理想的な抵抗薄膜センサ素子は、いかなる
時点にもその表面のすべての点で、流動媒体温度より固
定値だけ高い一定の同じ温度を持つている。工業的に使
用されるか又は製造費が内燃機関における大量使用のた
めの抵抗薄膜センサ素子におけるほど重要でない測定装
置に使用される抵抗薄膜センサ素子のために、通常は丸
く金属化される小形化センサ素子が使用され、これらの
センサ素子は理想的なセンサ素子にかなり近い。
時点にもその表面のすべての点で、流動媒体温度より固
定値だけ高い一定の同じ温度を持つている。工業的に使
用されるか又は製造費が内燃機関における大量使用のた
めの抵抗薄膜センサ素子におけるほど重要でない測定装
置に使用される抵抗薄膜センサ素子のために、通常は丸
く金属化される小形化センサ素子が使用され、これらの
センサ素子は理想的なセンサ素子にかなり近い。
【０００８】内燃機関に使用される抵抗薄膜センサ素子
は、約０．２ｍｍ×２ｍｍ×１０ｍｍの典型的な寸法を
持つている。これらのセンサ素子は、片側を構造化され
た抵抗材料で被覆されるガラス又はセラミツク支持体上
に構成されている。流れ方向におけるセンサ素子の寸法
が約２ｍｍであるため、局部的熱伝達係数がセンサ素子
の流入縁から流出縁へ著しく変化する。それにより従来
技術において前述した熱的正帰還効果が生じて、センサ
素子の応答速度を低下させる。
は、約０．２ｍｍ×２ｍｍ×１０ｍｍの典型的な寸法を
持つている。これらのセンサ素子は、片側を構造化され
た抵抗材料で被覆されるガラス又はセラミツク支持体上
に構成されている。流れ方向におけるセンサ素子の寸法
が約２ｍｍであるため、局部的熱伝達係数がセンサ素子
の流入縁から流出縁へ著しく変化する。それにより従来
技術において前述した熱的正帰還効果が生じて、センサ
素子の応答速度を低下させる。
【０００９】更に支持体上に２つの別々な抵抗を持つ構
造も分割薄膜センサという名称で公知である。このセン
サは例えば米国、ミネソタ州のＴＳＩ Ｉｎｃ。社のＴ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｎｏ．２０又は
ドイツ連邦共和国特許３９３５７７８号明細書に記載さ
れている。これは、両方の抵抗の信号の比較により流れ
方向を検出するために使用される。
造も分割薄膜センサという名称で公知である。このセン
サは例えば米国、ミネソタ州のＴＳＩ Ｉｎｃ。社のＴ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｎｏ．２０又は
ドイツ連邦共和国特許３９３５７７８号明細書に記載さ
れている。これは、両方の抵抗の信号の比較により流れ
方向を検出するために使用される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎になつて
いる課題は、最初にあげた種類のセンサ装置を改良し
て、応答速度が高められるが、センサ素子の小形化によ
り生ずる欠点が回避されるようにすることである。
いる課題は、最初にあげた種類のセンサ装置を改良し
て、応答速度が高められるが、センサ素子の小形化によ
り生ずる欠点が回避されるようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】課題を解決するため本発
明によれば、流れ測定抵抗が流れ方向に対して直角に設
けられる少なくとも２つの抵抗帯片から成り、一方の抵
抗帯片が流入側にあり、他方の抵抗帯片が流出側にあ
り、両方の抵抗帯片が電気的に並列接続されている。
明によれば、流れ測定抵抗が流れ方向に対して直角に設
けられる少なくとも２つの抵抗帯片から成り、一方の抵
抗帯片が流入側にあり、他方の抵抗帯片が流出側にあ
り、両方の抵抗帯片が電気的に並列接続されている。
【００１２】
【発明の効果】両方の抵抗帯片の並列接続により負帰還
効果が得られる。即ち流入側の前部抵抗帯片が空気流に
より比較的強く冷却されると、その温度従つてその電気
抵抗が減少する。抵抗の減少により前部抵抗帯片を通る
電流が増大し、その結果電力が増大する。これは、流入
側の前部抵抗帯片の温度を上昇させ、従つて負帰還効果
を生ずる。その結果流れ測定抵抗における温度分布の変
化が従来技術におけるより著しく少なくなり、それによ
り測定信号は若干小さくなるが、時定数は著しく小さく
なる。
効果が得られる。即ち流入側の前部抵抗帯片が空気流に
より比較的強く冷却されると、その温度従つてその電気
抵抗が減少する。抵抗の減少により前部抵抗帯片を通る
電流が増大し、その結果電力が増大する。これは、流入
側の前部抵抗帯片の温度を上昇させ、従つて負帰還効果
を生ずる。その結果流れ測定抵抗における温度分布の変
化が従来技術におけるより著しく少なくなり、それによ
り測定信号は若干小さくなるが、時定数は著しく小さく
なる。
【００１３】本発明の好ましい発展では、抵抗帯片の対
称な雷文状配置が最良の負帰還効果を生じ、与えられた
抵抗の大きさで良好な面利用を可能にし、このことは特
に小形化のために重要である。同様なことが抵抗帯片の
長方形構成についても当てはまり、これは更に製造技術
上も最も簡単に実現される。支持体としてガラスを使用
するのがよい。
称な雷文状配置が最良の負帰還効果を生じ、与えられた
抵抗の大きさで良好な面利用を可能にし、このことは特
に小形化のために重要である。同様なことが抵抗帯片の
長方形構成についても当てはまり、これは更に製造技術
上も最も簡単に実現される。支持体としてガラスを使用
するのがよい。
【００１４】別の発展によれば、支持体上に電気的に隔
離される２つの流れ測定抵抗が設けられる。個々の流れ
測定抵抗では、抵抗帯片の本発明による並列接続が行わ
れる。これは流れ方向の検出に役立ち、内燃機関の吸入
通路中に抵抗薄膜センサを使用する場合特に重要であ
る。なぜならば内燃機関の特定の動作点において、振動
により逆流が生ずるからである。現在まで普通であるよ
うにこの逆流の値が検出されると、測定信号の引続く処
理後誤つた噴射時間従つて廃ガス性質の悪化の原因とな
る著しい誤測定が生ずる。
離される２つの流れ測定抵抗が設けられる。個々の流れ
測定抵抗では、抵抗帯片の本発明による並列接続が行わ
れる。これは流れ方向の検出に役立ち、内燃機関の吸入
通路中に抵抗薄膜センサを使用する場合特に重要であ
る。なぜならば内燃機関の特定の動作点において、振動
により逆流が生ずるからである。現在まで普通であるよ
うにこの逆流の値が検出されると、測定信号の引続く処
理後誤つた噴射時間従つて廃ガス性質の悪化の原因とな
る著しい誤測定が生ずる。
【００１５】正しい方向の測定のための前提条件は、測
定信号が空気の質量流量にできるだけ遅れなく追従する
ことである。典型的な逆流の持続時間は０ないし１０ｍ
ｓの範囲にある。従つて流れ方向に前後にある雷文状抵
抗帯片を並列接続するという本発明の原理の使用は、特
に流れ方向を検出する装置を持つセンサにおいて有利で
ある。
定信号が空気の質量流量にできるだけ遅れなく追従する
ことである。典型的な逆流の持続時間は０ないし１０ｍ
ｓの範囲にある。従つて流れ方向に前後にある雷文状抵
抗帯片を並列接続するという本発明の原理の使用は、特
に流れ方向を検出する装置を持つセンサにおいて有利で
ある。
【００１６】
【実施例】図面に関係して実施例と簡単化したモデル計
算とを以下に説明する。
算とを以下に説明する。
【００１７】図１及び２に示すセンサ素子としての流れ
測定抵抗１は、支持体基板２上にあつて、接続範囲３及
び４と、流れ方向Ｓに対して直角に設けられかつ互いに
平行な２つの雷文状抵抗帯片６及び７とを持ち、この雷
文を構造化するため導電層が中断部５を持ち、この実施
例では雷文構造は対称になつている。
測定抵抗１は、支持体基板２上にあつて、接続範囲３及
び４と、流れ方向Ｓに対して直角に設けられかつ互いに
平行な２つの雷文状抵抗帯片６及び７とを持ち、この雷
文を構造化するため導電層が中断部５を持ち、この実施
例では雷文構造は対称になつている。
【００１８】図３には、流れ管内における抵抗帯片の配
置例が示されており、支持体基板２上に２つの本発明に
よる流れ測定抵抗１ａ及び１ｂが設けられて、付加的に
流れ方向の検出を可能にしている。
置例が示されており、支持体基板２上に２つの本発明に
よる流れ測定抵抗１ａ及び１ｂが設けられて、付加的に
流れ方向の検出を可能にしている。
【００１９】例の計算を行うため、図４に示すように並
列接続される２つの抵抗帯片６及び７を持つ著しく簡単
化したセンサ素子が使用される。比較対象として、図５
に示すように直列接続される２つの抵抗帯片６ａ及び７
ａを持つセンサ素子が用いられる。計算において、空気
流量の関数として現れる温度分布が、両方の例について
計算されかつ対比される。両方の例に対して次の仮定が
行われる。抵抗帯片内の温度は一定である。抵抗は直線
的温度係数α＝３９００ｐｐｍ／Ｋを持つている。個々
の抵抗帯片の抵抗Ｒｏは基準温度で１０Ωである。並列
又は直列接続される抵抗帯片の抵抗値は、周囲温度に対
してδＴ＝１００Ｋの平均超過温度がセンサ素子に現れ
るように、制御される。これにより支持体を通る熱流は
無視される。前部抵抗帯片用熱伝達係数λｖ及び後部抵
抗帯片用熱伝達係数λｈのために、実験で求められた値
が使用される。
列接続される２つの抵抗帯片６及び７を持つ著しく簡単
化したセンサ素子が使用される。比較対象として、図５
に示すように直列接続される２つの抵抗帯片６ａ及び７
ａを持つセンサ素子が用いられる。計算において、空気
流量の関数として現れる温度分布が、両方の例について
計算されかつ対比される。両方の例に対して次の仮定が
行われる。抵抗帯片内の温度は一定である。抵抗は直線
的温度係数α＝３９００ｐｐｍ／Ｋを持つている。個々
の抵抗帯片の抵抗Ｒｏは基準温度で１０Ωである。並列
又は直列接続される抵抗帯片の抵抗値は、周囲温度に対
してδＴ＝１００Ｋの平均超過温度がセンサ素子に現れ
るように、制御される。これにより支持体を通る熱流は
無視される。前部抵抗帯片用熱伝達係数λｖ及び後部抵
抗帯片用熱伝達係数λｈのために、実験で求められた値
が使用される。
【００２０】並列回路における計算（図４参照） 前部抵抗帯片６及び後部抵抗帯片７の抵抗値ＲＰＶ及び
ＲＰＨは、それぞれの温度ＴＶ及びＴＨの関数として次
のように示すことができる。 ＲＰＶ（ＴＶ）＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ） ＲＰＨ（ＴＨ）＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＨ） 前部抵抗帯片６及び後部抵抗帯片７における電力ＰＶ及
びＰＨは、両方の抵抗帯片へかかる電圧Ｕの関数として
次のように得られる。 ＰＶ＝Ｕ２／ＲＰＶ ＰＨ＝Ｕ２／ＲＰＨ これらの電力は、抵抗帯片に沿つて流れる空気への放熱
のため、熱伝達係数λｖ及びλｈを介して次のように論
理結合されている。 ＰＶ＝ＴＶ＊λｖ ＰＨ＝ＴＨ＊λｈ 前部抵抗帯片６及び後部抵抗帯片７の並列回路の制御に
より得られる抵抗値Ｒｐｒｅｇｅｌは、温度係数α及び
目標超過温度δＴにより、 Ｒｐｒｅｇｅｌ＝Ｒｏ＊（１＋α＊δＴ）／２ 他方並列回路の個別抵抗から抵抗値Ｒｐｒｅｇｅｌが次
式により計算される。 Ｒｐｒｅｇｅｌ＝（ＲＰＶ＊ＲＰＨ）／（ＲＰＶ＋Ｒ
ＰＨ） これらの式の論理結合から次の関係式が得られる。 Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ）＊Ｔｖ＊λｖ＝Ｒｏ＊（１＋α
＊ＴＨ）＊ＴＨ＊λｈ Ｒｏ＊（１＋α＊δＴ）／２＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ）
＊（１＋α＊ＴＨ）／（２＋α＊ＴＶ＋α＊ＴＨ） これは２つの未知数ＴＶ及びＴＨを持つ２つの式から成
る式システムで、解析的に解かれる。しかしＴＶ又はＴ
Ｈによる解法は扱えないほど大きいので、数値的な解法
が選ばれた。それにより計算された結果が図６に記入さ
れている。
ＲＰＨは、それぞれの温度ＴＶ及びＴＨの関数として次
のように示すことができる。 ＲＰＶ（ＴＶ）＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ） ＲＰＨ（ＴＨ）＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＨ） 前部抵抗帯片６及び後部抵抗帯片７における電力ＰＶ及
びＰＨは、両方の抵抗帯片へかかる電圧Ｕの関数として
次のように得られる。 ＰＶ＝Ｕ２／ＲＰＶ ＰＨ＝Ｕ２／ＲＰＨ これらの電力は、抵抗帯片に沿つて流れる空気への放熱
のため、熱伝達係数λｖ及びλｈを介して次のように論
理結合されている。 ＰＶ＝ＴＶ＊λｖ ＰＨ＝ＴＨ＊λｈ 前部抵抗帯片６及び後部抵抗帯片７の並列回路の制御に
より得られる抵抗値Ｒｐｒｅｇｅｌは、温度係数α及び
目標超過温度δＴにより、 Ｒｐｒｅｇｅｌ＝Ｒｏ＊（１＋α＊δＴ）／２ 他方並列回路の個別抵抗から抵抗値Ｒｐｒｅｇｅｌが次
式により計算される。 Ｒｐｒｅｇｅｌ＝（ＲＰＶ＊ＲＰＨ）／（ＲＰＶ＋Ｒ
ＰＨ） これらの式の論理結合から次の関係式が得られる。 Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ）＊Ｔｖ＊λｖ＝Ｒｏ＊（１＋α
＊ＴＨ）＊ＴＨ＊λｈ Ｒｏ＊（１＋α＊δＴ）／２＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ）
＊（１＋α＊ＴＨ）／（２＋α＊ＴＶ＋α＊ＴＨ） これは２つの未知数ＴＶ及びＴＨを持つ２つの式から成
る式システムで、解析的に解かれる。しかしＴＶ又はＴ
Ｈによる解法は扱えないほど大きいので、数値的な解法
が選ばれた。それにより計算された結果が図６に記入さ
れている。
【００２１】直列回路における計算（図５参照） 前部抵抗帯片６ａ及び後部抵抗帯片７ａの抵抗値ＲＳＶ
及びＲＳＨは、それぞれの温度ＴＶ及びＴＨの関数とし
て次のように示すことができる。 ＲＳＶ（ＴＶ）＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ） ＲＳＨ（ＴＨ）＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＨ） 前部抵抗帯片６ａにおける電力ＰＶと後部抵抗帯片７ａ
における電力ＰＨは、両方の抵抗帯片を通る電流の関数
として次のように与えられる。 ＰＶ＝Ｉ２ ＊ＲＳＶ ＰＨ＝Ｉ２ ＊ＲＳＨ これらの電力は、抵抗帯片に沿つて流れる空気への放熱
のため、熱伝達係数λｖ及びλｈを介して温度ＴＶ及び
ＴＨと次のように論理結合される。 ＰＶ＝ＴＶ＊λｖ ＰＨ：ＴＨ＊λｈ 前部抵抗帯片６ａ及び後部抵抗帯片７ａの直列回路の制
御により得られる抵抗値Ｒｓｒｅｇｅｌは、温度係数α
及び目標超過温度δＴにより ＲＳｒｅｇｅｌ＝２＊Ｒｏ＊（１＋α＊δＴ） 他方直列回路の個別抵抗から抵抗値ＲＳｒｅｇｅｌが次
式により計算される。 ＲＳｒｅｇｅｌ＝ＲＳＶ＋ＲＳＨ これらの式の論理結合から次の関係式が得られる。 Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ）＋Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＨ）＝２
Ｒｏ＊（１＋α＊δＴ） ＴＶ＊λｖ／Ｒｏ（１＋α＊ＴＶ）＝ＴＨ＊λｈ／Ｒｏ
（１＋α＊ＴＨ） これは２つの未知数ＴＶ及びＴＨを持つ２つの式から成
る式システムで、解析的に解かれる。しかしＴＶ又はＴ
Ｈによる解法は扱えないほど大きいので、数値的な解法
が選ばれた。それにより計算された結果が図６に記入さ
れている。
及びＲＳＨは、それぞれの温度ＴＶ及びＴＨの関数とし
て次のように示すことができる。 ＲＳＶ（ＴＶ）＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ） ＲＳＨ（ＴＨ）＝Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＨ） 前部抵抗帯片６ａにおける電力ＰＶと後部抵抗帯片７ａ
における電力ＰＨは、両方の抵抗帯片を通る電流の関数
として次のように与えられる。 ＰＶ＝Ｉ２ ＊ＲＳＶ ＰＨ＝Ｉ２ ＊ＲＳＨ これらの電力は、抵抗帯片に沿つて流れる空気への放熱
のため、熱伝達係数λｖ及びλｈを介して温度ＴＶ及び
ＴＨと次のように論理結合される。 ＰＶ＝ＴＶ＊λｖ ＰＨ：ＴＨ＊λｈ 前部抵抗帯片６ａ及び後部抵抗帯片７ａの直列回路の制
御により得られる抵抗値Ｒｓｒｅｇｅｌは、温度係数α
及び目標超過温度δＴにより ＲＳｒｅｇｅｌ＝２＊Ｒｏ＊（１＋α＊δＴ） 他方直列回路の個別抵抗から抵抗値ＲＳｒｅｇｅｌが次
式により計算される。 ＲＳｒｅｇｅｌ＝ＲＳＶ＋ＲＳＨ これらの式の論理結合から次の関係式が得られる。 Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＶ）＋Ｒｏ＊（１＋α＊ＴＨ）＝２
Ｒｏ＊（１＋α＊δＴ） ＴＶ＊λｖ／Ｒｏ（１＋α＊ＴＶ）＝ＴＨ＊λｈ／Ｒｏ
（１＋α＊ＴＨ） これは２つの未知数ＴＶ及びＴＨを持つ２つの式から成
る式システムで、解析的に解かれる。しかしＴＶ又はＴ
Ｈによる解法は扱えないほど大きいので、数値的な解法
が選ばれた。それにより計算された結果が図６に記入さ
れている。
【００２２】図６からわかるように、大きい空気流量に
おける前部抵抗帯片と後部抵抗帯片との間の温度差は、
抵抗帯片の直列回路では７０であるのに対し、並列回路
では４０である。従つて本発明によるセンサ素子の使用
によつて、不利な温度差を約４０％減少することができ
る。それによりこの配置で応答速度を上げることができ
る。これは特に流れ方向が反転する場合にいえる。なぜ
ならば、その場合前部抵抗帯片及び後部抵抗帯片の温度
分布が入れ換わり、ゆつくりした温度分布が行われるか
らである。
おける前部抵抗帯片と後部抵抗帯片との間の温度差は、
抵抗帯片の直列回路では７０であるのに対し、並列回路
では４０である。従つて本発明によるセンサ素子の使用
によつて、不利な温度差を約４０％減少することができ
る。それによりこの配置で応答速度を上げることができ
る。これは特に流れ方向が反転する場合にいえる。なぜ
ならば、その場合前部抵抗帯片及び後部抵抗帯片の温度
分布が入れ換わり、ゆつくりした温度分布が行われるか
らである。
【図１】本発明によるセンサ素子としての流れ測定抵抗
の平面図である。
の平面図である。
【図２】図１による流れ測定抵抗の断面図である。
【図３】支持体上に２つの別々の流れ測定抵抗を持つセ
ンサ装置の流れ管内における斜視図である。
ンサ装置の流れ管内における斜視図である。
【図４】２つの並例接続される抵抗帯片から成る本発明
の流れ測定抵抗の平面図である。
の流れ測定抵抗の平面図である。
【図５】図４による流れ測定抵抗の比較対象として２つ
の直列接続される抵抗帯片から成る流れ測定抵抗の平面
図である。
の直列接続される抵抗帯片から成る流れ測定抵抗の平面
図である。
【図６】図４及び５による流れ測定抵抗の温度分布を示
す線図である。
す線図である。
【図７】均一な幅の抵抗帯片を持つ従来の流れ測定抵抗
の平面図である。
の平面図である。
【図８】不均一な幅の抵抗帯片を持つ従来の流れ測定抵
抗の平面図である。
抗の平面図である。
１ 流れ測定抵抗（センサ素子） ６，７ 抵抗帯片 Ｓ 流れ方向
Claims (5)
- 【請求項１】 表面に沿つて流動媒体を流されかつ薄膜
抵抗として構成される流れ測定抵抗（１）が、一定抵抗
制御装置として構成される測定ブリツジに接続されてい
るものにおいて、流れ測定抵抗（１）が流れ方向（Ｓ）
に対して直角に設けられる少なくとも２つの抵抗帯片
（６，７）から成り、一方の抵抗帯片（６）が流入側に
あり、他方の抵抗帯片（７）が流出側にあり、両方の抵
抗帯片（６，７）が電気的に並列接続されていることを
特徴とする、抵抗線風速計の原理により流動媒体の質量
流量を測定するセンサ装置。 - 【請求項２】 雷文状の抵抗帯片が対称に設けられてい
ることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ装置。 - 【請求項３】 長方形に形成される少なくとも２つの抵
抗帯片（６，７）が支持体（２）上にあることを特徴と
する、請求項１又は２に記載のセンサ装置。 - 【請求項４】 支持体（２）がガラスから成つているこ
とを特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載のセン
サ装置。 - 【請求項５】 ２つの流れ測定抵抗（１ａ，１ｂ）を流
れ方向（Ｓ）に前後に設けることによつて、分割薄膜セ
ンサの原理により流れ方向を検出するための、請求項１
ないし４の１つに記載のセンサ装置の使用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19534906A DE19534906C2 (de) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | Sensoranordnung zum Messen der Masse eines strömenden Mediums nach dem Prinzip des Heißfilm-Anemometers |
| DE19534906.7 | 1995-09-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126850A true JPH09126850A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=7772670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8282792A Pending JPH09126850A (ja) | 1995-09-20 | 1996-09-19 | 抵抗線風速計の原理により流動媒体の質量流量を測定するセンサ装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5817933A (ja) |
| EP (1) | EP0764834A1 (ja) |
| JP (1) | JPH09126850A (ja) |
| DE (1) | DE19534906C2 (ja) |
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| US6324848B1 (en) * | 2000-09-21 | 2001-12-04 | Caterpillar Inc. | Turbocharger system to inhibit surge in a multi-stage compressor |
| DE102007023840B4 (de) * | 2007-05-21 | 2012-02-09 | Abb Ag | Thermischer Massendurchflussmesser und Verfahren zu dessen Betrieb |
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| DE8903370U1 (de) * | 1989-03-17 | 1990-07-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Sensorteil zum Erfassen der Temperatur von strömenden Gasen |
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-
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- 1995-09-20 DE DE19534906A patent/DE19534906C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1996
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- 1996-09-19 JP JP8282792A patent/JPH09126850A/ja active Pending
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5817933A (en) | 1998-10-06 |
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| DE19534906A1 (de) | 1997-03-27 |
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