JPS6044827A - 半導体センサによる流量の測定方法 - Google Patents
半導体センサによる流量の測定方法Info
- Publication number
- JPS6044827A JPS6044827A JP58151518A JP15151883A JPS6044827A JP S6044827 A JPS6044827 A JP S6044827A JP 58151518 A JP58151518 A JP 58151518A JP 15151883 A JP15151883 A JP 15151883A JP S6044827 A JPS6044827 A JP S6044827A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- flow
- sensor
- same
- transistor
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔発明の属する技術分野〕
この発明は被測定流体が流れる管壁に半導体流量センサ
を配設し、流量（平均流速）を測定する方式〔従来技術
とその問題点〕 最近、流量・流速を測定する際に、半導体センサを用い
る試みがなされている。例えばＪＯＨＡＮ Ｈ。 ＨＵＩＪ８ＩＮＧ、 ｅ ｔ ｃ 、” Ｍｏｎｏ Ｉ
ｉ を旧ｃ Ｉｎｔｅｇｒｔｅｄ Ｄｉｒｅｃｔｉｏ
ｎ−８ｅｎｓｉｔ ｉｖａ Ｆｌｏｗ ５ｅｎｓｏｒ
” ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ０ＮＥＬＥ
ＣＴＩＩＯＮ ＤＷＩＣＥＳ、ＶＯＬ、ＥＴ）−２９，
Ｎｏ、 １ 、ＪＡＮ、 １９８２に示されている。こ
れを第１図（ａ） （ｂ）に示す。 半導体流量センサと検温用センサを管内如配設し、流速
を測定しているが、センサを一定の位置と向きに固定す
ることが難かしく、且っセンサと引き出し線が、流れの
中にあるため、流れを乱し高精度の測定がむづかしい。 次に流速検出用センサと検温用センサの温度差を一定に
保つ制御方法が理懇的な方法とは云えず、更に出力とし
て両トランジスタのコレクタ間の電圧差を直接計ってい
るが、インピーダンスががなり高く、ノイズが入り易く
、特に出力が小さいときはかなシの測定誤差となり、高
精度の測定は望み難い。 〔発明の目的〕 この発明は半導体流量センサと検温用センナを管壁に配
設（７、被測定流体の流れを乱すことなく、高精度の流
量と平均流速が測定できる測定方式を提供するにある。 〔発明の概要〕 この発明に係る流ｔ（平均流速）の測定方式は、被測定
流体の流れが乱れないよって半導体流量センサと検温用
センサを管壁に配役
を配設し、流量（平均流速）を測定する方式〔従来技術
とその問題点〕 最近、流量・流速を測定する際に、半導体センサを用い
る試みがなされている。例えばＪＯＨＡＮ Ｈ。 ＨＵＩＪ８ＩＮＧ、 ｅ ｔ ｃ 、” Ｍｏｎｏ Ｉ
ｉ を旧ｃ Ｉｎｔｅｇｒｔｅｄ Ｄｉｒｅｃｔｉｏ
ｎ−８ｅｎｓｉｔ ｉｖａ Ｆｌｏｗ ５ｅｎｓｏｒ
” ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ０ＮＥＬＥ
ＣＴＩＩＯＮ ＤＷＩＣＥＳ、ＶＯＬ、ＥＴ）−２９，
Ｎｏ、 １ 、ＪＡＮ、 １９８２に示されている。こ
れを第１図（ａ） （ｂ）に示す。 半導体流量センサと検温用センサを管内如配設し、流速
を測定しているが、センサを一定の位置と向きに固定す
ることが難かしく、且っセンサと引き出し線が、流れの
中にあるため、流れを乱し高精度の測定がむづかしい。 次に流速検出用センサと検温用センサの温度差を一定に
保つ制御方法が理懇的な方法とは云えず、更に出力とし
て両トランジスタのコレクタ間の電圧差を直接計ってい
るが、インピーダンスががなり高く、ノイズが入り易く
、特に出力が小さいときはかなシの測定誤差となり、高
精度の測定は望み難い。 〔発明の目的〕 この発明は半導体流量センサと検温用センナを管壁に配
設（７、被測定流体の流れを乱すことなく、高精度の流
量と平均流速が測定できる測定方式を提供するにある。 〔発明の概要〕 この発明に係る流ｔ（平均流速）の測定方式は、被測定
流体の流れが乱れないよって半導体流量センサと検温用
センサを管壁に配役
【７、半導体流量センサの温度を検
温用センサより高温にある一定値に保持できる制御方法
を考案し、且つ出力を高インピーダンスより低インピー
ダンスに変換する回路を設は安定した出力が得られ、高
精度の測定ができるようにした。 〔発明の実施例〕 本発明の実施例を第２図〜第５図を参照して説明する。 第２図はこの発明の測定方式の半導体センサの配設位置
を示し、第３図（ａ）は１ケのチップ上に形成された３
ケのトランジスタを示す。中間のトランジスタＱ３け発
熱用のパワートランジスタで、その両側に対称の位置に
形成されたトランジスｐ ＱＩＱ２は一般的表小型トラ
ンジスタである。第３図（ｂ）は上記のチップ３１を裏
返しに埋込んだキャリアプレート３６を示す。第４図は
流体がキャリアプレート３６に沿うて流れた時に生じる
温度境界層を示したものである。第５図は全体の構成回
路図である。動作原理を第３図、第４図、第５図により
説明すると次のようになる。 発熱用パワートランジスタＱ３のペース電圧（Ｖ６）を
制御することによりコレクタ電流（Ｉｃ３）を調整し、
コレクタ損失による発熱でチップ５１の温度は上昇する
。その時Ｑ３と対称な位置に形成された。 同じ特性のトランジスタＱ１とＱ２は同じ温度になるた
めエミッターベース間の電圧ＶＢＥＩとＶＥＥ、ｌは同
じくカリ、又エミッタ電流ｆＥｔとＩＦ５は同じくなる
。 更にｉｃｒとＩｃ２け同じくなる。１ｃ１＝ ｒｃ２で
Ｒ１＝Ｒ２ならばＶｏｌはＶＯ２と等しく々す、Ｖｏ
】−Ｖｏ ２＝０と々る。流れがないときは上記の如く
出方（ＶＯＩ−ＶＯ２）は０となるが、もしキャリアプ
レートに沿うて流体が流れた時は、第４図に示す如き温
度境界層を形成する。この温度培界層は層流の流速によ
り形が変わる。温度境界層がトランジスタＱ１とＱ２に
与える影響はＱ３よす上流にあるトランジスタＱｌけよ
り冷え易く、Ｑ３より下流にあるトランジスタＱ２に比
べて低温となＣ，Ｑｌと４２の間に温度差が生じる。こ
の温度差は検温用トランジスタＱ１とＱ２のエミッター
へ’ −ス間Ｎ 圧ＶＢＥＩ 、！： ＶＢＥ２ Ｋ影
響を与、ｔ、ｉＥ１トｉＥ２の変化とともＩｃ、ｉｃｌ
とＩｃ２に差が生じ最終的にはＶＯＩ 、！： ＶｏＺ
Ｋ 差カ生ずル即ちＶｏ １−Ｖｏ ２′ｆ：０ テ
出力カ得られる。・流速が速く々ると温度境界Ｉ？２１
Ａは厚くカリ、ＱｌとＱ２の温度差は大きくなり、Ｉｏ
ｌとＩｃ２の差も大きくなりＶＯＩ−ＶＯ２即ち出力が
太きくなるっキャリアプレートに沿うて流れが生じると
キアリア半導体流量センサのチップ３５が冷やされて温
度が下がり、流れによって生ずる出力電圧に、温度変化
により生じた電圧が混入して、真の流れによる出力が一
定できないため半導体センサのチップ３５は流れの如何
にか＼わらず常に一定の温度に保つ必要がある。本発明
では差動比較器５３で発熱用パワートランジスタＱ３の
ベース電圧Ｖ６ｅ制御することによりコレクタ電流を制
御し、コレクタ電流による発熱量即ち温度の制御を行っ
ている。 出力電圧ＶＯＩ−ＶＯ２はトランジスタＱｌとＱ２のコ
レクタ電圧ｖＯ１とＶＯ２を直接計るときは、インピー
ダンスが高く、ノイズが入り易いためバッファ５４でイ
ンピーダンスを低くした後、差動増幅器５５に入力して
得られる安定した出力電圧を測定す名。 一般的に流量又は平均流速（流量／流路の断面積）の出
力電圧は概して直線にならないため、関数変換器で直線
に変換して測定する。咀に必要があれば、この電圧を変
換して流量（平均流速）として表示する。 〔発明の効果〕 本発明によれば、流れを乱さず且つ半導体センサを常に
同一の状朝に簡単に配設することができ高制度測定が可
能である。又半導体センサの取り付けが極めて簡単であ
るため量産性に豊んでいる。 〔発明の他の実施例〕 前述の実施例では、発熱用トランジスタと検温用トラン
ジスタを配設し、流れによる温度差で流量（平均流速）
の測定を行っていたが、ダイオード或は抵抗体を配設す
る方法もある。又検温用センサの配設位置は管壁に取り
付ける限り、半導体流量センサより発生した熱の影響を
受けない位置であれば何処に配設しても良い。更に半導
体流量センサはチップを裏返しにせずにキャリアプレー
トにマウントしても良い。
温用センサより高温にある一定値に保持できる制御方法
を考案し、且つ出力を高インピーダンスより低インピー
ダンスに変換する回路を設は安定した出力が得られ、高
精度の測定ができるようにした。 〔発明の実施例〕 本発明の実施例を第２図〜第５図を参照して説明する。 第２図はこの発明の測定方式の半導体センサの配設位置
を示し、第３図（ａ）は１ケのチップ上に形成された３
ケのトランジスタを示す。中間のトランジスタＱ３け発
熱用のパワートランジスタで、その両側に対称の位置に
形成されたトランジスｐ ＱＩＱ２は一般的表小型トラ
ンジスタである。第３図（ｂ）は上記のチップ３１を裏
返しに埋込んだキャリアプレート３６を示す。第４図は
流体がキャリアプレート３６に沿うて流れた時に生じる
温度境界層を示したものである。第５図は全体の構成回
路図である。動作原理を第３図、第４図、第５図により
説明すると次のようになる。 発熱用パワートランジスタＱ３のペース電圧（Ｖ６）を
制御することによりコレクタ電流（Ｉｃ３）を調整し、
コレクタ損失による発熱でチップ５１の温度は上昇する
。その時Ｑ３と対称な位置に形成された。 同じ特性のトランジスタＱ１とＱ２は同じ温度になるた
めエミッターベース間の電圧ＶＢＥＩとＶＥＥ、ｌは同
じくカリ、又エミッタ電流ｆＥｔとＩＦ５は同じくなる
。 更にｉｃｒとＩｃ２け同じくなる。１ｃ１＝ ｒｃ２で
Ｒ１＝Ｒ２ならばＶｏｌはＶＯ２と等しく々す、Ｖｏ
】−Ｖｏ ２＝０と々る。流れがないときは上記の如く
出方（ＶＯＩ−ＶＯ２）は０となるが、もしキャリアプ
レートに沿うて流体が流れた時は、第４図に示す如き温
度境界層を形成する。この温度培界層は層流の流速によ
り形が変わる。温度境界層がトランジスタＱ１とＱ２に
与える影響はＱ３よす上流にあるトランジスタＱｌけよ
り冷え易く、Ｑ３より下流にあるトランジスタＱ２に比
べて低温となＣ，Ｑｌと４２の間に温度差が生じる。こ
の温度差は検温用トランジスタＱ１とＱ２のエミッター
へ’ −ス間Ｎ 圧ＶＢＥＩ 、！： ＶＢＥ２ Ｋ影
響を与、ｔ、ｉＥ１トｉＥ２の変化とともＩｃ、ｉｃｌ
とＩｃ２に差が生じ最終的にはＶＯＩ 、！： ＶｏＺ
Ｋ 差カ生ずル即ちＶｏ １−Ｖｏ ２′ｆ：０ テ
出力カ得られる。・流速が速く々ると温度境界Ｉ？２１
Ａは厚くカリ、ＱｌとＱ２の温度差は大きくなり、Ｉｏ
ｌとＩｃ２の差も大きくなりＶＯＩ−ＶＯ２即ち出力が
太きくなるっキャリアプレートに沿うて流れが生じると
キアリア半導体流量センサのチップ３５が冷やされて温
度が下がり、流れによって生ずる出力電圧に、温度変化
により生じた電圧が混入して、真の流れによる出力が一
定できないため半導体センサのチップ３５は流れの如何
にか＼わらず常に一定の温度に保つ必要がある。本発明
では差動比較器５３で発熱用パワートランジスタＱ３の
ベース電圧Ｖ６ｅ制御することによりコレクタ電流を制
御し、コレクタ電流による発熱量即ち温度の制御を行っ
ている。 出力電圧ＶＯＩ−ＶＯ２はトランジスタＱｌとＱ２のコ
レクタ電圧ｖＯ１とＶＯ２を直接計るときは、インピー
ダンスが高く、ノイズが入り易いためバッファ５４でイ
ンピーダンスを低くした後、差動増幅器５５に入力して
得られる安定した出力電圧を測定す名。 一般的に流量又は平均流速（流量／流路の断面積）の出
力電圧は概して直線にならないため、関数変換器で直線
に変換して測定する。咀に必要があれば、この電圧を変
換して流量（平均流速）として表示する。 〔発明の効果〕 本発明によれば、流れを乱さず且つ半導体センサを常に
同一の状朝に簡単に配設することができ高制度測定が可
能である。又半導体センサの取り付けが極めて簡単であ
るため量産性に豊んでいる。 〔発明の他の実施例〕 前述の実施例では、発熱用トランジスタと検温用トラン
ジスタを配設し、流れによる温度差で流量（平均流速）
の測定を行っていたが、ダイオード或は抵抗体を配設す
る方法もある。又検温用センサの配設位置は管壁に取り
付ける限り、半導体流量センサより発生した熱の影響を
受けない位置であれば何処に配設しても良い。更に半導
体流量センサはチップを裏返しにせずにキャリアプレー
トにマウントしても良い。
第１図は従来例を示した構成図と回路図ｊ、第２図は本
発明の構成図、第３図半導体流量センナの構造図、第４
図は温度境界層を示す図、第５図が本発明の回路図であ
る。 ３１・・・半導体チップ、３２．３４・・検温用トラン
ジスタ、３３・・・発熱用パワートランジスタ、３５・
・・裏返しのチップ、３６ ・キャリアプレート、５１
・・半導体流量センサのチップ（ＱＩＱ２ ：検温用−
トランジスタ、Ｑ３：発熱用パワートランジスタ）５２
〜検温用センサのチップ（Ｑ４：検温用トランジスタ）
５３〜差動比較器、５４〜バツフア、５５〜差動増幅器
、５６〜関数増幅器、５７〜電圧測定器、５８〜表示器
。 代理人 弁理士 則近憲佑（ほか１名）第 １ 四 （ｄ） （Ｉ）） 第 ２ 図 り 第 ３ 図 ｒｔｌ） （Ｉ）） 第 ４ 図
発明の構成図、第３図半導体流量センナの構造図、第４
図は温度境界層を示す図、第５図が本発明の回路図であ
る。 ３１・・・半導体チップ、３２．３４・・検温用トラン
ジスタ、３３・・・発熱用パワートランジスタ、３５・
・・裏返しのチップ、３６ ・キャリアプレート、５１
・・半導体流量センサのチップ（ＱＩＱ２ ：検温用−
トランジスタ、Ｑ３：発熱用パワートランジスタ）５２
〜検温用センサのチップ（Ｑ４：検温用トランジスタ）
５３〜差動比較器、５４〜バツフア、５５〜差動増幅器
、５６〜関数増幅器、５７〜電圧測定器、５８〜表示器
。 代理人 弁理士 則近憲佑（ほか１名）第 １ 四 （ｄ） （Ｉ）） 第 ２ 図 り 第 ３ 図 ｒｔｌ） （Ｉ）） 第 ４ 図
Claims (1)
- 流体が管に沿って流れるときに生ずる２点間の温度差を
電圧に変換する半導体流量セｙすを利用して流量を測定
する方式において、半導体流量センサならびに流体の検
温センサの両者を管壁に配設し、半導体流量の温度を検
温用セｙすより常に高温忙保つ回路を備え、且つ出力を
バッファで安定化した事を特徴とする半導体流量センサ
による流量の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151518A JPS6044827A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 半導体センサによる流量の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151518A JPS6044827A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 半導体センサによる流量の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6044827A true JPS6044827A (ja) | 1985-03-11 |
Family
ID=15520259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58151518A Pending JPS6044827A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 半導体センサによる流量の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6044827A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004340964A (ja) * | 2003-05-13 | 2004-12-02 | Berkin Bv | 質量流量計 |
| CN110799813A (zh) * | 2017-06-19 | 2020-02-14 | Ab电子萨克森有限公司 | 介质检测装置 |
-
1983
- 1983-08-22 JP JP58151518A patent/JPS6044827A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004340964A (ja) * | 2003-05-13 | 2004-12-02 | Berkin Bv | 質量流量計 |
| JP4709499B2 (ja) * | 2003-05-13 | 2011-06-22 | ベルキン ビーブイ | 熱式の質量流量計 |
| CN110799813A (zh) * | 2017-06-19 | 2020-02-14 | Ab电子萨克森有限公司 | 介质检测装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0173461B1 (en) | Thermal diffusion fluid flow sensor | |
| US4637253A (en) | Semiconductor flow detector for detecting the flow rate and flowing direction of fluid | |
| Van Oudheusden | Silicon thermal flow sensors | |
| US6370950B1 (en) | Medium flow meter | |
| US3803913A (en) | Apparatus for determining heat-transfer rates and thus the flow rates or thermal conductivities of fluids | |
| US4733559A (en) | Thermal fluid flow sensing method and apparatus for sensing flow over a wide range of flow rates | |
| Huijsing et al. | Monolithic integrated direction-sensitive flow sensor | |
| EP1418408A1 (en) | Thermal type flow measuring device | |
| US4713970A (en) | Thermal diffusion fluid flow sensor | |
| CN101050974A (zh) | 上下游温度分布二次差动流量测量方法、传感器、及应用 | |
| GB2061505A (en) | Fluid Flow Meter | |
| US3733897A (en) | Sensor assembly for vortex-type flowmeters | |
| Stemme | A CMOS integrated silicon gas-flow sensor with pulse-modulated output | |
| JPS6044827A (ja) | 半導体センサによる流量の測定方法 | |
| CN1936513A (zh) | 气体质量流量上下游温度分布二次差动测量方法、传感器、及流量计 | |
| JP2789272B2 (ja) | 流量計の流量補正方法 | |
| JPS60131469A (ja) | 半導体流速検出素子 | |
| JPS61167820A (ja) | 流量検出器 | |
| Shivaprasad et al. | Evaluation of a wall-flow direction probe for measurements in separated flows | |
| JP2860041B2 (ja) | 空気流量計及び空気流量検出素子 | |
| JPS60247170A (ja) | 半導体流速検出器 | |
| JPS6131966A (ja) | 半導体流速検出器 | |
| JPH02193019A (ja) | フローセンサ | |
| JP2974467B2 (ja) | 流量センサ | |
| JPS58214814A (ja) | 感熱形流量検出器 |