JPS61134621A - 流体の流量測定装置 - Google Patents
流体の流量測定装置Info
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- JPS61134621A JPS61134621A JP60258833A JP25883385A JPS61134621A JP S61134621 A JPS61134621 A JP S61134621A JP 60258833 A JP60258833 A JP 60258833A JP 25883385 A JP25883385 A JP 25883385A JP S61134621 A JPS61134621 A JP S61134621A
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- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/698—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、流体の流量測定装置、さらに詳細には、内燃
機関の吸入空気量など流体の流量を測定する流体の流量
測定装置に関する。
機関の吸入空気量など流体の流量を測定する流体の流量
測定装置に関する。
［従来技術］
ドイツ特許公開公報第２７５１１９８号ないし米国特許
第４２１４４７８号・には、基板上に取り付けられた少
なくとも２つの層を有し、そのうち１つの暦が基板を加
熱するための発熱抵抗として機能する空気量測定装置が
記載されている。その場合、第２番目の層は定温補償法
で動作する流量計に用いられる測定抵抗として機能する
。加熱抵抗に関しては、加熱抵抗の温度を制御する別の
制御装置が設けられており、基板がその加熱抵抗により
、他の層の温度に加熱できるように構成されている。こ
の従来の装置では、本来の空気量を測定する抵抗に関連
して補助加熱を行なう加熱抵抗が設けられており、゛そ
れによっ″て空気流量の変化に対し、高速に、しかも正
確に装置を動作させることができるように構成されてい
る。
第４２１４４７８号・には、基板上に取り付けられた少
なくとも２つの層を有し、そのうち１つの暦が基板を加
熱するための発熱抵抗として機能する空気量測定装置が
記載されている。その場合、第２番目の層は定温補償法
で動作する流量計に用いられる測定抵抗として機能する
。加熱抵抗に関しては、加熱抵抗の温度を制御する別の
制御装置が設けられており、基板がその加熱抵抗により
、他の層の温度に加熱できるように構成されている。こ
の従来の装置では、本来の空気量を測定する抵抗に関連
して補助加熱を行なう加熱抵抗が設けられており、゛そ
れによっ″て空気流量の変化に対し、高速に、しかも正
確に装置を動作させることができるように構成されてい
る。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしこのような従来の装置では、異なる２つの制御回
路を設けなければならないので、回路構成が複雑になり
、高価になるという欠点がある。
路を設けなければならないので、回路構成が複雑になり
、高価になるという欠点がある。
さらに再制御回路の制御時定数を互いに合わせることは
かなり困難であるので１両抵抗を加熱する場合時定数が
異なり、無視することができない熱量が発生するという
欠点がある。また、実験的に示されているように、基板
上の測定用抵抗に関する加熱抵抗の幾何学的な配置は必
ずしも最適なものではない。
かなり困難であるので１両抵抗を加熱する場合時定数が
異なり、無視することができない熱量が発生するという
欠点がある。また、実験的に示されているように、基板
上の測定用抵抗に関する加熱抵抗の幾何学的な配置は必
ずしも最適なものではない。
従って、本発明は、簡単な回路構成であって、しかも測
定精度と応答速度が速く、また製造が容易な流体の流量
測定装置を提供することを目的とする・ ［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題を解決するために、流体中に配
置され基板上に取り付けられた互いに熱接触する第１と
第２の層と、閉ループ制御回路に接続される抵抗検出回
路とを備え、第１の層の抵抗値が抵抗検出回路によって
検出されこの第１の層の温度が検出抵抗値に応じて前記
制御回路により流量に関係した温度に制御される流体の
流量測定装置において、前記第２の層（ＲＳ ）に制御
回路の出力信号（ＵＢ ）が印加され、前記第１と第２
の層はほぼ同じ面抵抗値を有し、第２の暦（ＲＳ ）の
温度がほぼ第１の層の温度（ＲＨ）の温度と等しくなる
ような形状にされる構成を採用した。
定精度と応答速度が速く、また製造が容易な流体の流量
測定装置を提供することを目的とする・ ［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題を解決するために、流体中に配
置され基板上に取り付けられた互いに熱接触する第１と
第２の層と、閉ループ制御回路に接続される抵抗検出回
路とを備え、第１の層の抵抗値が抵抗検出回路によって
検出されこの第１の層の温度が検出抵抗値に応じて前記
制御回路により流量に関係した温度に制御される流体の
流量測定装置において、前記第２の層（ＲＳ ）に制御
回路の出力信号（ＵＢ ）が印加され、前記第１と第２
の層はほぼ同じ面抵抗値を有し、第２の暦（ＲＳ ）の
温度がほぼ第１の層の温度（ＲＨ）の温度と等しくなる
ような形状にされる構成を採用した。
［作 用］
本発明では、第１と第２の層がほぼ同じ面抵抗値（単位
面積当りの抵抗値）を有し、第２の層の温度がほぼ第１
の層の温度と等しくなるような形状に構成されるので、
流量変化時の過渡時間が短く、応答特性を向上させるこ
とができる。また、制御回路の出力信号を空気流量の測
定量として用いることができる。この場合、第１と第２
の層の長手方向の寸法は単位長さ当り７の電圧降下がま
ず同じ値になるように定められる。
面積当りの抵抗値）を有し、第２の層の温度がほぼ第１
の層の温度と等しくなるような形状に構成されるので、
流量変化時の過渡時間が短く、応答特性を向上させるこ
とができる。また、制御回路の出力信号を空気流量の測
定量として用いることができる。この場合、第１と第２
の層の長手方向の寸法は単位長さ当り７の電圧降下がま
ず同じ値になるように定められる。
［実施例］
以下、図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する
。
。
第１図において符号１０で示すものは流体、例えば空気
が流れる内燃機関の吸気管であり、流体（空気）の流れ
る方向が符号１１で図示されている。一般的には、装置
の機能を説明するために用いられたもので流れがどのよ
うな方向であるかは任意のものである。流体中に、好ま
しくは正の温 １度係数を有し、吸気管１２に流
れる流量を検出するための測定用の抵抗Ｒｓが配置され
る。この抵抗ＲＨは第１図では図示しない基板上に層抵
抗又は薄膜抵抗として構成されており、本実施例でブリ
ッジ回路として構成された抵抗検出回路１２の１つの構
成要素となっている。この抵抗検出回路１２は、さらに
抵抗Ｒに、Ｒ２，Ｒ３を有する。
が流れる内燃機関の吸気管であり、流体（空気）の流れ
る方向が符号１１で図示されている。一般的には、装置
の機能を説明するために用いられたもので流れがどのよ
うな方向であるかは任意のものである。流体中に、好ま
しくは正の温 １度係数を有し、吸気管１２に流
れる流量を検出するための測定用の抵抗Ｒｓが配置され
る。この抵抗ＲＨは第１図では図示しない基板上に層抵
抗又は薄膜抵抗として構成されており、本実施例でブリ
ッジ回路として構成された抵抗検出回路１２の１つの構
成要素となっている。この抵抗検出回路１２は、さらに
抵抗Ｒに、Ｒ２，Ｒ３を有する。
ブリッジ回路の脚点Ａからそれぞれブリッジ辺に沿って
抵抗Ｒ２、ＦＬＨの直列抵抗並びにＲ３、Ｒにの直列抵
抗が設けられており、両抵抗Ｒｓ、Ｒにの接続点はＤの
点に導かれている。制御増幅器として構成される演算増
幅器１３には、抵抗Ｒ２，Ｒ，の接続点Ｂからの信号並
びに抵抗Ｒ３、Ｒにの接続点Ｃからの信号がそれぞれ入
力される。第１図の実施例では制御回路は、演算増幅器
（差動増幅器）で実現される制御増幅器として構成され
ているが、これに限定されるものではなく、任意のアナ
ログまたはデジタル構成の制御回路を用いることができ
るものである。
抵抗Ｒ２、ＦＬＨの直列抵抗並びにＲ３、Ｒにの直列抵
抗が設けられており、両抵抗Ｒｓ、Ｒにの接続点はＤの
点に導かれている。制御増幅器として構成される演算増
幅器１３には、抵抗Ｒ２，Ｒ，の接続点Ｂからの信号並
びに抵抗Ｒ３、Ｒにの接続点Ｃからの信号がそれぞれ入
力される。第１図の実施例では制御回路は、演算増幅器
（差動増幅器）で実現される制御増幅器として構成され
ているが、これに限定されるものではなく、任意のアナ
ログまたはデジタル構成の制御回路を用いることができ
るものである。
このような制御回路の出力信号は抵抗検出回路のＤ点に
戻されるので、閉ループ制御回路から構成される。抵抗
検出回路１２の各抵抗値は、抵抗Ｒｘ、Ｒ３が抵抗ＲＨ
，Ｒ２よりもかなり大きな値をとるように選ばれる。し
かし、本発明ではこのように限定された選択だけでなく
、他の抵抗値の組み合わせも用いることができることは
もちろんである。
戻されるので、閉ループ制御回路から構成される。抵抗
検出回路１２の各抵抗値は、抵抗Ｒｘ、Ｒ３が抵抗ＲＨ
，Ｒ２よりもかなり大きな値をとるように選ばれる。し
かし、本発明ではこのように限定された選択だけでなく
、他の抵抗値の組み合わせも用いることができることは
もちろんである。
また抵抗検出回路１２は、この実施例のように単にブリ
ッジ回路だけでなく、また他の抵抗を用いた測定°回路
としても実現できるものである。
ッジ回路だけでなく、また他の抵抗を用いた測定°回路
としても実現できるものである。
従って、本発明ではブリッジ回路だけに限定されるので
はなく、例えば米国特許４２９７８８１号に記載されて
いるような測定回路も用いることができるようなもので
ある。
はなく、例えば米国特許４２９７８８１号に記載されて
いるような測定回路も用いることができるようなもので
ある。
以下に、このように構成された回路の動作を説明する。
制御増幅器１３からの出力電流により、抵抗Ｒ１，Ｉが
発熱され、ブリッジ抵抗の関係によってほぼ定まる温度
に加熱される。閉ループ制御回路により流量が変化して
抵抗Ｒ＋から熱量が取り去られると、電流が増大して失
われた熱量を補償するように制御が行なわれるので、抵
抗ＲＨが所定の温度、ないし所定の抵抗値に維持される
。加熱電流、加熱出力あるいは制御増幅器１３の出力電
圧は、このようにして流体の流量を測定する尺度となる
。
発熱され、ブリッジ抵抗の関係によってほぼ定まる温度
に加熱される。閉ループ制御回路により流量が変化して
抵抗Ｒ＋から熱量が取り去られると、電流が増大して失
われた熱量を補償するように制御が行なわれるので、抵
抗ＲＨが所定の温度、ないし所定の抵抗値に維持される
。加熱電流、加熱出力あるいは制御増幅器１３の出力電
圧は、このようにして流体の流量を測定する尺度となる
。
測定中、流体の温度が変動すると、抵抗ＲＨの温度ない
し抵抗値が変わるので、流体の温度変動が流量測定に与
える影響を補償するために、流体中に同様に抵抗Ｒにが
配置される。この抵抗も同様に薄膜ないし層抵抗として
、例えば基板上に蒸着することにより形成される。この
抵抗Ｒにが温度補償抵抗としての目的を満たすために、
抵抗Ｒに、ＲＨの補償係数αＫ、αＨを、信号検出処理
方法に従い、それぞれ所定の関係に設定する必要がある
。
し抵抗値が変わるので、流体の温度変動が流量測定に与
える影響を補償するために、流体中に同様に抵抗Ｒにが
配置される。この抵抗も同様に薄膜ないし層抵抗として
、例えば基板上に蒸着することにより形成される。この
抵抗Ｒにが温度補償抵抗としての目的を満たすために、
抵抗Ｒに、ＲＨの補償係数αＫ、αＨを、信号検出処理
方法に従い、それぞれ所定の関係に設定する必要がある
。
抵抗ＲＨが好ましくは薄膜抵抗として構成されるために
、線抵抗に比較し、次のような利点が得られる。
、線抵抗に比較し、次のような利点が得られる。
ａ）不純物を灼熱することにより焼き払う灼熱装置を省
略することができ、又、少なくとも抵抗ＲＨ，Ｒにを同
じ技術を用いて基板上に集積ができることにより、安価
に製造できる。
略することができ、又、少なくとも抵抗ＲＨ，Ｒにを同
じ技術を用いて基板上に集積ができることにより、安価
に製造できる。
ｂ）機械的な強度を向上させることができ、それにより
動作温度を高めることができ、汚れの問題も解決できる
。
動作温度を高めることができ、汚れの問題も解決できる
。
Ｃ）その場合、熱線と同様に応答速度が速く、ｍｓのオ
ーダーであり（流量の脈動の問題はない）。
ーダーであり（流量の脈動の問題はない）。
ｄ）空気温度が変動した場合も応答時間は短い。
もちろん、抵抗ＲＨの空間領域で温度分布が極端に変動
するのを避けるために特別の手段を設け、流量変動時の
過渡時間を最適化させる必要がある。
するのを避けるために特別の手段を設け、流量変動時の
過渡時間を最適化させる必要がある。
理論的及び実験的結果が示しているように、このために
抵抗ＲＨを補助加熱する補助加熱抵抗を設け、それによ
り抵抗ＲＨの周辺、ないし抵抗ＲＨが面抵抗となってい
る場合には、その周面を流体のその瞬間の流量速度及び
抵抗によって決められるそれぞれの超過温度に保持させ
るようにす するのが好ましい、従来の装置では、こ
の補助加熱に対して別の第２の制御回路を用いている。
抵抗ＲＨを補助加熱する補助加熱抵抗を設け、それによ
り抵抗ＲＨの周辺、ないし抵抗ＲＨが面抵抗となってい
る場合には、その周面を流体のその瞬間の流量速度及び
抵抗によって決められるそれぞれの超過温度に保持させ
るようにす するのが好ましい、従来の装置では、こ
の補助加熱に対して別の第２の制御回路を用いている。
これは回路構成を複雑なものにするのと同時に、時定数
を熱的及び電気的に合わせるのが困難であるのを意味す
る。
を熱的及び電気的に合わせるのが困難であるのを意味す
る。
本発明実施例では、抵抗ＲＨと同じ基板に取り付けられ
この抵抗を包囲する２つの補助加熱抵抗Ｒ５が設けられ
る。補助加熱抵抗Ｒ５は好ましくは抵抗Ｒ）４．ＲＫと
同じ技術を用いて作られ層抵抗ＲＭ、Ｒにとほぼ同じ面
抵抗値（単位面積当り同じ抵抗値）を有する。これらの
補助加熱抵抗には制御増幅器１３からの出力信号が入力
され、いわゆる受動的（パッシブ）に動作し、従って抵
抗ＲＨの温度に関係した所定の温度（例えば同じ温度）
に調節される。抵抗Ｒ５と抵抗ＲＨの温度が一致するた
めに、これらの抵抗がほぼ同じ面抵抗値を有することに
基づき抵抗値の形状を所定のものにする必要がある。
この抵抗を包囲する２つの補助加熱抵抗Ｒ５が設けられ
る。補助加熱抵抗Ｒ５は好ましくは抵抗Ｒ）４．ＲＫと
同じ技術を用いて作られ層抵抗ＲＭ、Ｒにとほぼ同じ面
抵抗値（単位面積当り同じ抵抗値）を有する。これらの
補助加熱抵抗には制御増幅器１３からの出力信号が入力
され、いわゆる受動的（パッシブ）に動作し、従って抵
抗ＲＨの温度に関係した所定の温度（例えば同じ温度）
に調節される。抵抗Ｒ５と抵抗ＲＨの温度が一致するた
めに、これらの抵抗がほぼ同じ面抵抗値を有することに
基づき抵抗値の形状を所定のものにする必要がある。
発熱した薄膜抵抗の温度は薄膜抵抗の単位長さ轟りの電
圧降下によって定められることがわかっている。従って
、抵抗Ｒ５，ＲＨの長さの比ｊ２ ）４／ ｊ！ ｓを
ブリッジが平衡している状態でＲＨ／ （ＲＭ ＋Ｒ２
）によって与えられる値を有するように設定する。薄膜
抵抗をこのような値にするために、補助加熱抵抗ＲＳ、
は少なくともＲ。
圧降下によって定められることがわかっている。従って
、抵抗Ｒ５，ＲＨの長さの比ｊ２ ）４／ ｊ！ ｓを
ブリッジが平衡している状態でＲＨ／ （ＲＭ ＋Ｒ２
）によって与えられる値を有するように設定する。薄膜
抵抗をこのような値にするために、補助加熱抵抗ＲＳ、
は少なくともＲ。
とほぼ同じ温度にあることが前提となっている。
この装置の利点は、必要な熱出力の大部分は抵抗Ｒ，，
Ｒ２のブリッジ回路から取り出され、補助加熱抵抗Ｒ３
に供給されることである。従って抵抗Ｒ２に発生する損
失出力は減少させることができる。さらに制御増幅器１
３の出力電圧を測定値として取り出すようにしているの
で、空気温度が変動した場合、同様に全装置の出力バラ
ンスに効果的に作用する。さらに制御増幅器の出力信号
Ｕ８の信号幅が大きいので、測定データを正確に処理す
ることができる。
Ｒ２のブリッジ回路から取り出され、補助加熱抵抗Ｒ３
に供給されることである。従って抵抗Ｒ２に発生する損
失出力は減少させることができる。さらに制御増幅器１
３の出力電圧を測定値として取り出すようにしているの
で、空気温度が変動した場合、同様に全装置の出力バラ
ンスに効果的に作用する。さらに制御増幅器の出力信号
Ｕ８の信号幅が大きいので、測定データを正確に処理す
ることができる。
上述したように、流体温度の影響を補償するために、そ
れぞれ信号処理方法に従い抵抗Ｒにの温度係数を抵抗Ｒ
Ｈの温度係数に対して所定のものに設定する必要がある
。抵抗Ｒに、Ｒｓの温度係数をそれぞれαに、αＨとし
、又、β＝Ｒｈ／（Ｒ２＋ＲＨ）をブリッジの比とし、
又ΔＴｏを抵抗Ｒ＋の超過温度として のような関係にする。
れぞれ信号処理方法に従い抵抗Ｒにの温度係数を抵抗Ｒ
Ｈの温度係数に対して所定のものに設定する必要がある
。抵抗Ｒに、Ｒｓの温度係数をそれぞれαに、αＨとし
、又、β＝Ｒｈ／（Ｒ２＋ＲＨ）をブリッジの比とし、
又ΔＴｏを抵抗Ｒ＋の超過温度として のような関係にする。
さらに発熱薄膜抵抗に対する公知のキングの方程式で、
一定とみなされる熱伝導係数の温度依存性を考慮すると
、αにに対しては実際には約１０％から２０％小さな値
となる。従って０．８〜０．９の補正係数を掛けるよう
にする。
一定とみなされる熱伝導係数の温度依存性を考慮すると
、αにに対しては実際には約１０％から２０％小さな値
となる。従って０．８〜０．９の補正係数を掛けるよう
にする。
温度係数αには抵抗検出回路のＣと０間に抵抗ＲＫａを
Ｒにと直列あるいは並列に接続することによって調節さ
れる。抵抗Ｒｘｄの温度係数αＫｄはほぼＯであり、ま
たαＨとαにはＯと等しくないので、Ｒに、Ｒｘａを適
当に組み合わせることにより、上述した条件にそったα
に、αＨの関係を実現することができる。この場合、抵
抗ＲＫｄは好ましくは流体中にさらさないようにする。
Ｒにと直列あるいは並列に接続することによって調節さ
れる。抵抗Ｒｘｄの温度係数αＫｄはほぼＯであり、ま
たαＨとαにはＯと等しくないので、Ｒに、Ｒｘａを適
当に組み合わせることにより、上述した条件にそったα
に、αＨの関係を実現することができる。この場合、抵
抗ＲＫｄは好ましくは流体中にさらさないようにする。
またＲ２、Ｒ３の温度係数はほぼＯとする。
上述したような補償により、薄膜抵抗Ｒｓの温度を流体
温度の変動に対して変動を少なくすることができる。こ
れは特に薄膜抵抗から導き出されるリード線のハンダ付
は端子を設計する上で好ましいものとなる。特に流体温
度が高い場合には、端子の熱的負荷を減少させることが
でき、多くの使用法において、端子を軟質ハンダを用い
て製造することが可能になる。また、流体温度が低い場
合の汚れの問題も減少することができる。
温度の変動に対して変動を少なくすることができる。こ
れは特に薄膜抵抗から導き出されるリード線のハンダ付
は端子を設計する上で好ましいものとなる。特に流体温
度が高い場合には、端子の熱的負荷を減少させることが
でき、多くの使用法において、端子を軟質ハンダを用い
て製造することが可能になる。また、流体温度が低い場
合の汚れの問題も減少することができる。
第２図には薄膜抵抗ＲＨ，Ｒ３，Ｒにの好ましい実施例
が図示されている。これらの抵抗はそれぞれ２つの抵抗
に分割され、それにより抵抗ＲＨ，Ｒ５は基板の両側に
取り付けることができるので、抵抗ＲＨの温度をかなり
均一に分布させることが可能になる。
が図示されている。これらの抵抗はそれぞれ２つの抵抗
に分割され、それにより抵抗ＲＨ，Ｒ５は基板の両側に
取り付けることができるので、抵抗ＲＨの温度をかなり
均一に分布させることが可能になる。
第２ａ図において、基板の下側が２０で、また上側が２
１で図示されている。抵抗ＲＨは中央で並列に接続され
る。補助加熱用の抵抗として機能する抵抗Ｒ３は、それ
ぞれ対となって基板の下側２０、上側２１上で、抵抗Ｒ
・を包囲するように １配置される。また補助加
熱抵抗Ｒｓは本実施例では並列に接続される。接続点の
符号は第１図の実施例のものに対応する。
１で図示されている。抵抗ＲＨは中央で並列に接続され
る。補助加熱用の抵抗として機能する抵抗Ｒ３は、それ
ぞれ対となって基板の下側２０、上側２１上で、抵抗Ｒ
・を包囲するように １配置される。また補助加
熱抵抗Ｒｓは本実施例では並列に接続される。接続点の
符号は第１図の実施例のものに対応する。
変動する流体温度を補償する抵抗Ｒにも、他の基板の下
側２２、上側２３上にそれぞれ取り付けられる。第２ｂ
図の実施例では１層抵抗Ｒにが並列接続されている。し
かし利用例に従って、この場合に抵抗Ｒにを直列接続し
てもよいのはもちろんである。
側２２、上側２３上にそれぞれ取り付けられる。第２ｂ
図の実施例では１層抵抗Ｒにが並列接続されている。し
かし利用例に従って、この場合に抵抗Ｒにを直列接続し
てもよいのはもちろんである。
上述したような配置にするのには２つの理由がある。す
なわち、その１つは薄膜抵抗を製造する場合、許容誤差
を顕著に減少させることができることである０通常、薄
膜抵抗の厚さ、従ってその電気特性は基板の下側ないし
上側への蒸着率を異ならしめることによって種々の値を
とるようすることができることがわかっている。抵抗Ｒ
Ｈ１Ｒにを基板の下側ないし上側に分割することにより
、全ての薄膜抵抗を同じ条件でつの工程で製造すること
が、できるので、基板の下側並びに上側の特性差を全て
の抵抗において同様に作用させることができ、従って無
視できるようにすることができる。また他の利点は、抵
抗Ｒにもその形状に基づきある程度加熱することができ
ることに起因する。抵抗Ｒにが基板上に両側に配置され
ていることにより、加熱時薄膜抵抗上の温度分布を均一
にすることができる。流体温度の変動に関し。
なわち、その１つは薄膜抵抗を製造する場合、許容誤差
を顕著に減少させることができることである０通常、薄
膜抵抗の厚さ、従ってその電気特性は基板の下側ないし
上側への蒸着率を異ならしめることによって種々の値を
とるようすることができることがわかっている。抵抗Ｒ
Ｈ１Ｒにを基板の下側ないし上側に分割することにより
、全ての薄膜抵抗を同じ条件でつの工程で製造すること
が、できるので、基板の下側並びに上側の特性差を全て
の抵抗において同様に作用させることができ、従って無
視できるようにすることができる。また他の利点は、抵
抗Ｒにもその形状に基づきある程度加熱することができ
ることに起因する。抵抗Ｒにが基板上に両側に配置され
ていることにより、加熱時薄膜抵抗上の温度分布を均一
にすることができる。流体温度の変動に関し。
応答時間を特に小さくしなければならないような場合に
は、抵抗Ｒにを加熱するようにすると好ましい効果が得
られる。
は、抵抗Ｒにを加熱するようにすると好ましい効果が得
られる。
第３図・には第２ｇ図の実施例が詳細に図示されている
。第２ａ図と同様に２０は基板の下側、２１は上側を示
す、基板の大きさは幅が約４ｍｍ、長さは約２５ｍｍで
ある。基板の上側、下側の成膜は対称的に行なわれ、抵
抗ＲＨはその長さは、約１０ｍｍで、幅は約０．５〜２
履履で、ほぼ中央に配置される。抵抗Ｒ＋の両側には抵
抗Ｒ３が蒸着され、本実施例の場合、幅が約１．５ｍｍ
、長さは約２０ｍ４に選ばれる。ここで薄膜抵抗ＲＨ、
ＲＳの長さの比はブリッジ抵抗ＲＨとＲ２の抵抗値に関
係していることに注意しておく、絶対的な長さは測定場
所における流量の関係に依存した集積度又は抵抗Ｒｎの
集積長さによって定められる。この例では対称なブリッ
ジ配置となる。斜線をほどこした部分は低抵抗の導体路
であり、３０〜３３はそれぞれ抵抗ＲＨに関する端子用
の導体路である、これに対し、抵抗Ｒ５に必要な導体路
は３４．３５で図示されている。端子３０．３３は抵抗
Ｒ５，ＲＨに対して同一であり、第１図のＤの点に対応
する０面抵抗値は約０．２５〜２．０Ωの範囲で選ばれ
、また抵抗の導体路はその面抵抗が０．０２５Ωの領域
に選ばれる。
。第２ａ図と同様に２０は基板の下側、２１は上側を示
す、基板の大きさは幅が約４ｍｍ、長さは約２５ｍｍで
ある。基板の上側、下側の成膜は対称的に行なわれ、抵
抗ＲＨはその長さは、約１０ｍｍで、幅は約０．５〜２
履履で、ほぼ中央に配置される。抵抗Ｒ＋の両側には抵
抗Ｒ３が蒸着され、本実施例の場合、幅が約１．５ｍｍ
、長さは約２０ｍ４に選ばれる。ここで薄膜抵抗ＲＨ、
ＲＳの長さの比はブリッジ抵抗ＲＨとＲ２の抵抗値に関
係していることに注意しておく、絶対的な長さは測定場
所における流量の関係に依存した集積度又は抵抗Ｒｎの
集積長さによって定められる。この例では対称なブリッ
ジ配置となる。斜線をほどこした部分は低抵抗の導体路
であり、３０〜３３はそれぞれ抵抗ＲＨに関する端子用
の導体路である、これに対し、抵抗Ｒ５に必要な導体路
は３４．３５で図示されている。端子３０．３３は抵抗
Ｒ５，ＲＨに対して同一であり、第１図のＤの点に対応
する０面抵抗値は約０．２５〜２．０Ωの範囲で選ばれ
、また抵抗の導体路はその面抵抗が０．０２５Ωの領域
に選ばれる。
第４図には薄膜抵抗を取り付けた基板が吸気管１０に取
り付けられた状態が断面図として図示されている。抵抗
Ｒｓ 、Ｒ５，Ｒにを設けた両基板は、好ましくは流体
の流れの方向に対して次のように、すなわちその面の法
線が流体の流れの速度ベクトルに対し直角となるように
配置される。これによって薄膜抵抗Ｒ＋の汚れやすい領
域が直接不純物粒子にさらされるのを防止することがで
きる。このようにして線抵抗にみられるような長時間に
わたるドリフト現象が避けられ、抵抗を灼熱して不純物
を焼き払うような問題を減少させることができる。また
、場合によって面の法線を流量方向に対し直角の角度で
ないようにすることもできる。その場合、基板の下側と
上側とでは、それぞれ流れの方向に従い、流れの強さが
異なるので、流れの方向を識別することが可能になる。
り付けられた状態が断面図として図示されている。抵抗
Ｒｓ 、Ｒ５，Ｒにを設けた両基板は、好ましくは流体
の流れの方向に対して次のように、すなわちその面の法
線が流体の流れの速度ベクトルに対し直角となるように
配置される。これによって薄膜抵抗Ｒ＋の汚れやすい領
域が直接不純物粒子にさらされるのを防止することがで
きる。このようにして線抵抗にみられるような長時間に
わたるドリフト現象が避けられ、抵抗を灼熱して不純物
を焼き払うような問題を減少させることができる。また
、場合によって面の法線を流量方向に対し直角の角度で
ないようにすることもできる。その場合、基板の下側と
上側とでは、それぞれ流れの方向に従い、流れの強さが
異なるので、流れの方向を識別することが可能になる。
この場合、ＲＫを支持する層を、ＲＨ、ＲＳを支持した
層よりも流れ方向に関し前方に配置する。
層よりも流れ方向に関し前方に配置する。
抵抗ＲＨ，Ｒ２の大きさに対しては、約Ｒｓ／Ｒ２＝２
となるように選ばれる。このようにしてブリッジを対称
するのに比較して、抵抗ＲＨの有効出力を２倍にできる
ので、対称ブリッジと同じ出力が必要な場合には抵抗長
さ、従って集積長さを２倍にするか、あるいは超過温度
を２のファクターだけ大きくすることができる。
となるように選ばれる。このようにしてブリッジを対称
するのに比較して、抵抗ＲＨの有効出力を２倍にできる
ので、対称ブリッジと同じ出力が必要な場合には抵抗長
さ、従って集積長さを２倍にするか、あるいは超過温度
を２のファクターだけ大きくすることができる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明では、流体の流量変動に対
して過渡時間を顕著に短くすることができ、過渡特性並
びに応答速度を向上させるととも ｌに、測定精度
をあげることができる。また本発明では、制御回路の出
力信号を流量の測定量として利用できるという利点が得
られる。さらに流体の温度変動を補償するための抵抗を
測定用の抵抗並びに補助加熱用の抵抗と同じ技術を用い
て製造することができるので、許容誤差を守って、大量
生産することが可能になる。
して過渡時間を顕著に短くすることができ、過渡特性並
びに応答速度を向上させるととも ｌに、測定精度
をあげることができる。また本発明では、制御回路の出
力信号を流量の測定量として利用できるという利点が得
られる。さらに流体の温度変動を補償するための抵抗を
測定用の抵抗並びに補助加熱用の抵抗と同じ技術を用い
て製造することができるので、許容誤差を守って、大量
生産することが可能になる。
第１図は本発明装置の概略構成を示す回路図、第２ａ図
、第２ｂ図はそれぞれ測定、補助加熱用抵抗並びに補償
用抵抗の回路図、第３図は基板上に配置された抵抗の状
態を示す説明図、第４図は抵抗を等に取り付けた状態を
示す断面図である。 １０・・・吸気管 １１・・・流体の流れ方向１
２・・・抵抗検出回路 １３・・・制御増幅器ＲＨ・・
・測定用抵抗 Ｒｓ・・・補助加熱抵抗Ｒに・・・補
償用抵抗
、第２ｂ図はそれぞれ測定、補助加熱用抵抗並びに補償
用抵抗の回路図、第３図は基板上に配置された抵抗の状
態を示す説明図、第４図は抵抗を等に取り付けた状態を
示す断面図である。 １０・・・吸気管 １１・・・流体の流れ方向１
２・・・抵抗検出回路 １３・・・制御増幅器ＲＨ・・
・測定用抵抗 Ｒｓ・・・補助加熱抵抗Ｒに・・・補
償用抵抗
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）流体中に配置され基板上に取り付けられた互いに熱
接触する第１と第２の層と、 閉ループ制御回路に接続される抵抗検出回路とを備え、 第１の層の抵抗値が抵抗検出回路によって検出されこの
第１の層の温度が検出抵抗値に応じて前記制御回路によ
り流量に関係した温度に制御される流体の流量測定装置
において、 前記第２の層（Ｒ＿Ｓ）に制御回路の出力信号（Ｕ＿Ｂ
）が印加され、 前記第１と第２の層はほぼ同じ面抵抗値を有し、第２の
層（Ｒ＿Ｓ）の温度がほぼ第１の層の温度（Ｒ＿Ｈ）と
等しくなるような形状にされることを特徴とする流体の
流量測定装置。 ２）前記第１と第２の層（Ｒ＿Ｈ、Ｒ＿Ｓ）の長手方向
の寸法は単位長さ当りの電圧降下がほぼ同じ値となるよ
うに定められる特許請求の範囲第１項に記載の流体の流
量測定装置。 ３）前記抵抗検出回路（１２）は、第１の層（Ｒ＿Ｈ）
を含むブリッジ回路として構成される特許請求の範囲第
１項又は第２項に記載の流体の流量測定装置。 ４）流体中に配置され基板上に取り付けられる第３の層
（Ｒ＿Ｋ）を設け、これを抵抗検出回路（１２）の構成
要素とした特許請求の範囲第１項、第２項または第３項
に記載の流体の流量測定装置。 ５）前記第３の層は第１と第２の層と同様ほぼ同じ面抵
抗値を有する特許請求の範囲第１項から第４項までのい
ずれか１項に記載の流体の流量測定装置。 ６）前記第３の層の温度係数を第１の層の温度係数と所
定の関係になるようにした特許請求の範囲第１項から第
５項までのいずれか１項に記載の流体の流量測定装置。 ７）温度係数がほぼ０の抵抗（Ｒ＿Ｋ＿α）を第３の層
（Ｒ＿Ｋ）に並列あるいは直列接続することにより、全
抵抗（Ｒ＿Ｋ＋Ｒ＿Ｋ＿α）の温度係数を第１の層（Ｒ
＿Ｈ）の温度係数に対して所定の関係にするようにした
特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に
記載の流体の流量測定装置。 ８）α＿Ｈを第１の層の温度係数、βをブリッジ比Ｂ＿
Ｈ／（Ｒ＿２＋Ｒ＿Ｈ）とし、 α＿Ｋ＝α＿Ｈ／（１＋２βα＿Ｈ・ΔＴ＿０）の値と
し、０．８から０．９の補正係数を乗算するようにした
特許請求の範囲第６項又は第７項に記載の流体の流量測
定装置。 ９）両ブリッジ抵抗（Ｒ＿２、Ｒ＿３）の温度係数をほ
ぼ０とした特許請求の範囲第３項から第８項までのいず
れか１項に記載の流体の流量測定装置。 １０）第１の層を基板の中央に配置し、第２の層を第１
の層の両側に配置した特許請求の範囲第１項から第９項
までのいずれか１項に記載の流体の流量測定装置。 １１）前記第１の層を２つの部分に分けて基板の上側及
び下側に配置し、第１の層の各部を第２の層で包囲する
ようにした、特許請求の範囲第１項から第１０項までの
いずれか１項に記載の流体の流量測定装置。 １２）第３の層を基板の下側及び上側に取り付けるよう
にした特許請求の範囲第４項から第１１項までのいずれ
か１項に記載の流体の流量測定装置。 １３）制御回路を演算増幅器（１３）として構成するよ
うにした特許請求の範囲第１項から第１２項までのいず
れか１項に記載の流体の流量測定装置。 １４）前記演算増幅器（１３）にブリッジの対角線電圧
を入力し、演算増幅器の出力をブリッジ回路に接続する
ようにした特許請求の範囲第１３項に記載の流体の流量
測定装置。 １５）第２の層を演算増幅器とアース間に接続するよう
にした特許請求の範囲第１３項又は第１４項に記載の流
体の流量測定装置。 １６）前記第１と第２の層を備えた基板面の法線を流体
の流量方向とほぼ垂直に配置するようにした特許請求の
範囲第１項から第１５項までのいずれか１項に記載の流
体の流量測定装置。 １７）第３の層を支持した基板を流体の流量方向に関し
、第１と第２の層を支持した基板の前方に配置するよう
にした特許請求の範囲第４項から第１６項までのいずれ
か１項に記載の流体の流量測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843444347 DE3444347A1 (de) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | Vorrichtung zur luftmengenmessung |
| DE3444347.9 | 1984-12-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134621A true JPS61134621A (ja) | 1986-06-21 |
| JPH063389B2 JPH063389B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=6251963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258833A Expired - Lifetime JPH063389B2 (ja) | 1984-12-05 | 1985-11-20 | 流体の流量測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4688424A (ja) |
| EP (1) | EP0184011B1 (ja) |
| JP (1) | JPH063389B2 (ja) |
| AU (1) | AU574542B2 (ja) |
| DE (2) | DE3444347A1 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3606853A1 (de) * | 1986-03-03 | 1987-09-10 | Vdo Schindling | Messsonde |
| DE3702623A1 (de) * | 1987-01-29 | 1988-08-11 | Degussa | Einrichtung zur temperaturkompensation in einem thermischen massenstrommesser |
| US4782708A (en) * | 1987-08-27 | 1988-11-08 | General Motors Corporation | Thermocouple sensors |
| DE3900284C3 (de) * | 1989-01-05 | 1997-04-03 | Vaillant Joh Gmbh & Co | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Wasserdurchsatzes durch einen elektrisch beheizten Durchlauferhitzer |
| US5237867A (en) * | 1990-06-29 | 1993-08-24 | Siemens Automotive L.P. | Thin-film air flow sensor using temperature-biasing resistive element |
| JP2641333B2 (ja) * | 1991-03-13 | 1997-08-13 | 日本碍子株式会社 | 熱式流量センサ |
| US5205170A (en) * | 1991-04-01 | 1993-04-27 | Ford Motor Company | Mass flow sensor |
| DE4342481C2 (de) * | 1993-12-13 | 1996-09-05 | Siemens Ag | Verfahren zum Messen der angesaugten Luftmasse |
| JP3133608B2 (ja) * | 1994-02-28 | 2001-02-13 | 株式会社ユニシアジェックス | 熱式空気流量検出装置 |
| US5753815A (en) * | 1994-11-17 | 1998-05-19 | Ricoh Company, Ltd. | Thermo-sensitive flow sensor for measuring flow velocity and flow rate of a gas |
| JPH08219838A (ja) * | 1995-02-15 | 1996-08-30 | Hitachi Ltd | 空気流量測定装置 |
| JPH08285652A (ja) * | 1995-04-13 | 1996-11-01 | Ricoh Co Ltd | 熱式流量センサ |
| JP3658170B2 (ja) * | 1998-01-19 | 2005-06-08 | 三菱電機株式会社 | 流量センサ |
| NL1008665C1 (nl) * | 1998-03-20 | 1999-09-21 | Berkin Bv | Mediumstroommeter. |
| CA2259088C (en) * | 1999-01-15 | 2004-10-12 | Kayden Instruments Inc. | Thermal dispersion probe with microcomputer controller |
| US7003418B2 (en) * | 2003-08-28 | 2006-02-21 | Honeywell International Inc. | Methods and systems for temperature compensation of physical property sensors |
| DE102008032300A1 (de) * | 2008-07-09 | 2010-01-14 | Continental Automotive Gmbh | Vorrichtung zur thermischen Massenstrommessung, insbesondere zur Messung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Luftmasse |
| JP5526065B2 (ja) * | 2011-03-25 | 2014-06-18 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式センサおよびその製造方法 |
| DE102012217616B4 (de) | 2012-09-27 | 2017-04-06 | Siemens Healthcare Gmbh | Anordnung und Verfahren zur Veränderung der lokalen Intensität einer Röntgenstrahlung |
| US11587839B2 (en) | 2019-06-27 | 2023-02-21 | Analog Devices, Inc. | Device with chemical reaction chamber |
| US11712516B2 (en) | 2020-04-17 | 2023-08-01 | Analog Devices, Inc. | Fluid delivery device |
| US11604084B2 (en) | 2021-04-15 | 2023-03-14 | Analog Devices, Inc. | Sensor package |
| US11796367B2 (en) | 2021-05-07 | 2023-10-24 | Analog Devices, Inc. | Fluid control system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2751196C2 (de) * | 1977-11-16 | 1985-06-20 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur Luftmengenmessung |
| DE2843019A1 (de) * | 1978-10-03 | 1980-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und einrichtung zur messung der einer brennkraftmaschine zugefuehrten luftmasse |
| DE2904154A1 (de) * | 1979-02-03 | 1980-08-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
| DE3248603A1 (de) * | 1982-12-30 | 1984-07-12 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Einrichtung zur messung des massendurchsatzes eines stroemenden mediums |
-
1984
- 1984-12-05 DE DE19843444347 patent/DE3444347A1/de not_active Withdrawn
-
1985
- 1985-11-06 DE DE8585114106T patent/DE3563654D1/de not_active Expired
- 1985-11-06 EP EP85114106A patent/EP0184011B1/de not_active Expired
- 1985-11-20 JP JP60258833A patent/JPH063389B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-11-29 AU AU50740/85A patent/AU574542B2/en not_active Ceased
- 1985-12-03 US US06/804,153 patent/US4688424A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU5074085A (en) | 1986-06-12 |
| EP0184011B1 (de) | 1988-07-06 |
| DE3563654D1 (en) | 1988-08-11 |
| DE3444347A1 (de) | 1986-06-12 |
| AU574542B2 (en) | 1988-07-07 |
| JPH063389B2 (ja) | 1994-01-12 |
| EP0184011A1 (de) | 1986-06-11 |
| US4688424A (en) | 1987-08-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |