專利名稱：流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種流量傳感器，特別是涉及一種針對因附著了臟物等而引起流量傳感器特性變化的對策。
背景技術(shù)：
專利文獻1是日本特開平7-333017號公報。
圖1和圖2表示已往構(gòu)造的流量傳感器1的示意圖。在此，圖2表示圖1中的X1-X1線的斷面。但是圖1中表示使加熱器和測溫體露出的狀態(tài)，而圖2中表示用保護膜10等覆蓋在其上面的狀態(tài)。該流量傳感器1，在硅基板2的上面形成凹狀的空隙部3，在硅基板2的上面設置覆蓋住該空隙部3的絕緣薄膜4，由該絕緣薄膜4的一部分在空隙部3的上面形成薄膜狀的橋部5。該橋部5借助空隙部3內(nèi)的空間(空氣)而與硅基板2絕熱。在橋部5的表面，在其中央部設有加熱器6，在挾著加熱器6而對稱的位置上，分別設有測溫體7、8。感熱用的測溫體7、8，例如可采用由鐵和鎳合金構(gòu)成的薄膜電阻，可利用由溫度引起的電阻值變化來測定溫度。在橋部5外側(cè)的絕緣薄膜4的表面，設有周圍溫度測溫電阻體9。另外，硅基板2被保護膜10覆蓋著，該保護膜10覆蓋加熱器6、測溫體7、8及周圍溫度測溫電阻體9。
流量傳感器1，如圖3所示，放置在產(chǎn)生流體流動(圖3中用箭頭表示流體的流動方向)的流路中，對加熱器6通電而使其發(fā)熱，并同時監(jiān)視測溫體7、8的輸出。即，周圍溫度測溫電阻體9測定周圍溫度Tatm，無論在何種流體流量的情形下，加熱器6都被控制為以僅比周圍溫度測溫電阻體9所測定的周圍溫度Tatm高一定溫度的溫度發(fā)熱?，F(xiàn)在設定V流體的質(zhì)量流量CuO測溫體7的熱容量CdO測溫體8的熱容量Tu(V)流體的質(zhì)量流量為V時的測溫體7的溫度
Td(V)流體的質(zhì)量流量為V時的測溫體8的溫度Qu(V)質(zhì)量流量為V時供給測溫體7的能量Qd(V)質(zhì)量流量為V時供給測溫體8的能量。
其中所述的“流體的質(zhì)量流量(下面僅稱為流量)為V時供給測溫體7或8的能量Qu(V)、Qd(V)”是指，以測溫體7或8的溫度與周圍溫度Tatm相等時(例如加熱器6關(guān)閉時)為出發(fā)點，加熱器以僅比周圍溫度Tatm高一定溫度的溫度發(fā)熱，流量為V的流體通過流量傳感器1的狀態(tài)下，直到到達(準)平衡狀態(tài)為止，供給測溫體7、或8的能量〔＝(吸熱能量)-(散熱能量)〕。
在流體不流動的無風時(即V＝0時)，下面的式(1)和式(2)成立。另外，以下，把流量V為零時的測溫體7、8的溫度Tu(O)、Td(O)與周圍溫度Tatm的溫度差ΔTuO(O)、ΔTdO(O)，稱為偏移溫度。
ΔTuO(O)≡Tu(O)-Tatm＝Qu(O)/CuO ...(1)ΔTdO(O)≡Td(O)-Tatm＝Qd(O)/CdO ...(2)另外，當流體以流量V流動的有風時，下面的式(3)和式(4)成立。
ΔTu(V)≡Tu(V)-Tatm＝Qu(V)/CuO ...(3)ΔTd(V)≡Td(V)-Tatm＝Qd(V)/CdO ...(4)取上面式(3)與式(1)的差，可得到下面的式(5)ΔTu(V)＝〔Qu(V)-Qu(O)〕/CuO+ΔTuO(O)...(5)另外，取上面式(4)與式(2)的差，可得到下面的式(6)ΔTd(V)＝〔Qd(V)-Qd(O)〕/CdO+ΔTdO(O)...(6)在此，流量為V時供給測溫體8的能量Qd(V)，例如由圖4所示的曲線表示，所以，按照上述式(5)，圖示下流測測溫體8相對于周圍溫度的溫度變化ΔTd(V)與流體流量V的關(guān)系時，熱容量CdO和偏移溫度ΔTdO(O)是已知的，由圖5A這樣的輸出特性表示。另外，圖示相當于上述式(6)的、上流測測溫體7相對于周圍溫度的溫度變化ΔTu(V)與流體流量V的關(guān)系時，熱容量CuO和偏移溫度ΔTuO(O)是已知的，例如由圖5B這樣的輸出特性表示。這些表示溫度變化ΔTu(V)的初始輸出特性和表示溫度變化ΔTd(V)的初始輸出特性，存儲在流量傳感器1的計算處理部的存儲器內(nèi)。因此，從測溫體8的測定溫度Td(V)和周圍溫度測溫電阻體9測定的周圍溫度Tatm，計算相對于周圍溫度的溫度變化ΔTd(V)時，可采用圖5A的初始輸出特性，求出流量V的值。同樣地，從測溫體7的測定溫度Tu(V)和周圍溫度測溫電阻體9測定的周圍溫度Tatm，計算相對于周圍溫度的溫度變化ΔTu(V)時，可采用圖5B的初始輸出特性，求出流量V的值。這樣，只要采用圖5A或圖5B中任一方的初始輸出特性，就可以從ΔTd(V)值或ΔTu(V)的值，求出流體的流量V?；蛘?，也可以從圖5A、圖B的兩輸出特性，求出流量V，計算其平均值。
在使用流量傳感器的環(huán)境下，流體中通常含有垃圾或塵土等雜物(dust)。如圖3所示，這樣的雜物S附著在測溫體7和測溫體8上時，測溫體7的熱容量比初始的熱容量Cu0增加，成為Cuc(＞CuO)；測溫體8的熱容量也比初始的熱容量CdO增加，成為Cdc(＞CdO)。即使附著有雜物S，由于認為供給測溫體7、8的能量Qu(V)、Qd(V)與流量V的關(guān)系幾乎沒有變化，所以，當雜物S附著在測溫體7、8上時，上述式(5)和式(6)成為下面的式(7)和式(8)。
ΔTu(V)＝〔Qu(V)-Qu(O)〕/Cuc+ΔTuc(O)...(7)ΔTd(V)＝〔Qd(V)-Qd(O)〕/Cdc+ΔTdc(O)...(8)式中，ΔTuc(O)＝Qu(O)/Cuc...(9)ΔTdc(O)＝Qd(O)/Cdc...(10)因此，隨著雜物S附著量的增加、測溫體8的熱容量Cdc的增大，例如下流側(cè)測溫體8的溫度變化ΔTd(V)與流體流量V的關(guān)系，如圖6所示，表示溫度變化ΔTd(V)的輸出特性，從初始輸出特性，逐漸向下方移動同時坡度減小。另外，熱容量Cdc越大，流量V＝0時的偏移溫度ΔTdc(O)＝Qd(O)/Cdc也越小。
但是，已往的流量傳感器1中，對于因雜物附著等引起的輸出特性變化，沒有任何考慮，也沒有任何修正措施。結(jié)果，雜物S附著在測溫體8上，測溫體8的熱容量成為Cdc，測溫體8的特性如圖6所示ΔTd(V)＝〔Qd(V)-Qd(O)〕/Cdc+ΔTdc(O)這樣的曲線變化，計測值ΔTd(V)＝α時，實際的流量值V＝β。但是，在已往的流量傳感器1中，由于是根據(jù)存儲在存儲器中的初始輸出特性求出流速，所以，當ΔTd(V)＝α時，用流量傳感器1計算出的流量如圖6所示，為V＝γ。這樣，已往的流量傳感器1中，因雜物附著等原因，輸出的流量值與實際流量值之間產(chǎn)生誤差。該問題在測溫體7中，對于圖5B那樣的輸出特性也同樣存在。
另外，在日本特開平7-333017號公報(專利文獻1)中，公開了采用遮蔽閥來修正輸出特性的零點的方法。但是，這種方法只修正流量的零點，對于輸出特性的曲線變化未作任何修正。并且，實際的輸出特性如上述公報所示不是直線。因此，即使如圖7所示地進行修正，使得雜物附著后的輸出特性D1的偏移溫度ΔTdc(O)與存儲在存儲器中的初始特性D0的偏移溫度ΔTdO(O)一致，使該輸出特性D1移位到輸出特性D2，也仍然留下圖7斜線部分所示的誤差，不能充分地修正誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種流量傳感器，能正確地修正表示測溫體的測定溫度和流體流量關(guān)系的輸出特性的、因雜物附著等引起的誤差。
本實用新型的流量傳感器，備有由基板的表面架空地支撐著的薄膜狀橋部；設置在所述橋部上的發(fā)熱用加熱器和測溫體；以及存儲裝置，存儲著初始狀態(tài)中所述測溫體的計測溫度及作為計測對象的流體流量的關(guān)系特性，其中，還具有與所述測溫體連接、接收所述測溫體的計測溫度、并且利用所述測溫體的計測溫度求出初始狀態(tài)中流量為零時的所述測溫體的計測溫度值與使用中流量為零時的所述測溫體的計測溫度之比、修正所述測溫體的輸出并進行發(fā)送的修正裝置；與所述修正裝置以及所述存儲裝置連接、根據(jù)從所述修正裝置傳送來的所述修正過的測溫體的輸出、參照存儲在所述存儲裝置中的所述關(guān)系特性求出流體的流量的運算裝置。這里作為測溫體的計測溫度，相比于采用溫度本身，優(yōu)選采用與周圍溫度(室溫)的差。
本實用新型的流量傳感器，由于計算出初始狀態(tài)中流量為零時的所述測溫體的計測溫度值與使用中流量為零時的所述測溫體的計測溫度之比，所以可以預算出因雜物附著等引起的測溫體的熱容量的變化比率，采用該計測溫度的比，修正測溫體的計測溫度，從而可將計測到的溫度轉(zhuǎn)換為初始狀態(tài)中的計測溫度，可準確地計算出流體流量。
本實用新型流量傳感器的一個實施形式，其中，所述測溫體由第1測溫體和第2測溫體構(gòu)成，兩測溫體挾著所述加熱器而配置在兩側(cè)，至少根據(jù)一方的測溫體的計測溫度，進行所述的修正。
該實施形式中，由于備有挾著加熱器的2個測溫體，所以，即使流體從2個測溫體中的任一個測溫體側(cè)流入，也能修正測溫體的輸出，可準確地求出流體流量。
本實用新型流量傳感器的另一個實施形式，其中，所述測溫體，當計測到比初始狀態(tài)中流量為零時的計測溫度值小的溫度時，判定流體的流量為零，把這時的所述測溫體的計測溫度視為使用中流量為零時的計測溫度。
根據(jù)該實施形式，當測溫體的計測溫度比初始狀態(tài)中流量為零時的計測溫度值小時，判定流體的流量為零，把這時的測溫體的計測溫度視為流量為零時的值，所以不必強制地使流體的流動停止，可求出流量為零時的計測溫度。該實施形式適合于因雜物附著等引起的測溫體的輸出特性變化平緩的情況。
本實用新型流量傳感器的又一實施形式，其中，所述測溫體，當計測到比使用中流量為零時的計測溫度值小的溫度時，判定流體流量為零，把這時的所述測溫體的計測溫度更新為使用中流量為零時的計測溫度。
根據(jù)該實施形式，當測溫體的計測溫度比使用狀態(tài)中流量為零時的計測溫度值小時，判定流體的流量為零，把這時的測溫體的計測溫度視為流量為零時的值，所以不必強制地使流體的流動停止，可求出流量為零時的計測溫度。該實施形式對于因雜物附著等引起的測溫體的輸出特性變化比較急速的情況，也能進行適當?shù)男拚?br> 本實用新型流量傳感器的另一實施形式，其中，當所述發(fā)熱器的發(fā)熱溫度與流體流量為零時的加熱器的發(fā)熱溫度基本相等時，判定流體流量為零，把這時的所述測溫體的計測溫度視為使用中流量為零時的計測溫度。
根據(jù)該實施形式，監(jiān)視發(fā)熱用加熱器的發(fā)熱溫度，當該發(fā)熱溫度與流體流量為零時的發(fā)熱溫度相等時，可檢測出流體流量為零，用簡單的方式檢測出流體流量為零的時刻，可求出流量為零時的測溫體的計測溫度。
本實用新型流量傳感器的另一實施形式，是在上述第1個的實施形式中，其中，上述各第1及第2測溫體，當計測到比初始狀態(tài)中流量為零時的計測溫度小的溫度時，判定流體流量為零，把這時的各測溫體的計測溫度視為使用中流量為零時的計測溫度。
根據(jù)該實施形式，即使流體的流動方向是朝相反方向流動，也能準確檢測出流體流量基本為零的情況。
本實用新型流量傳感器的另一實施形式，是在上述第1個的實施形式中，其中，當上述第1測溫體的計測溫度與第2測溫體的計測溫度相等時，判定流體流量為零，把這時的各測溫體的計測溫度視為使用中流量為零時的計測溫度。
根據(jù)該實施形式，即使流體的流動方向朝相反方向流動時，也能準確檢測出流體流量基本為零的情況，而且可用簡單的方法檢測出。
另外，本實用新型以上說明的構(gòu)成要素，只要可以能夠任意組合。


圖1是表示已往的流量傳感器構(gòu)造的平面圖；圖2是圖1中的X1-X1斷面圖；圖3是表示配置在流體中的流量傳感器的狀態(tài)的概略立體圖；圖4是表示供給下流側(cè)測溫體的能量Qd(V)與流體流量V的關(guān)系的視圖；圖5A是表示下流側(cè)測溫體相對于周圍溫度的溫度變化ΔTd(V)與流體流量V關(guān)系的視圖；圖5B是表示上流側(cè)測溫體相對于周圍溫度的溫度變化ΔTu(V)與流體流量V關(guān)系的視圖；圖6是表示下流側(cè)測溫體的計測溫度ΔTd(V)的初始特性、和附著了雜物時的特性的視圖；圖7是說明已往的流量傳感器中的輸出特性修正方法的視圖；圖8是表示本實用新型一實施例的流量傳感器構(gòu)造的平面圖；圖9是圖8的X2-X2斷面圖；圖10是表示下流側(cè)溫差電堆的計測溫度ΔTd(V)的初始特性、和附著了雜物時的特性的視圖；圖11是表示上述流量傳感器中采用的運算處理部構(gòu)造的框圖。
具體實施方式
圖8和圖9表示本實用新型一實施例的流量傳感器11的構(gòu)造。圖9表示圖8中的X2-X2斷面。圖8表示除去了保護膜20等而使溫差電堆(サ一モパイル)17、18露出狀態(tài)的平面。該流量傳感器11，在硅基板12的上面，形成上方擴開的凹狀空隙部13，在硅基板12的上面設有覆蓋該空隙部13的、由SiO2等構(gòu)成的絕緣薄膜14，由該絕緣薄膜14的一部分形成架空地支撐在空隙部13上的薄膜狀橋部15。該橋部15借助空隙部13與硅基板12絕熱。在橋部15的表面，在其中央部設有由多晶硅構(gòu)成的加熱器16，在挾著加熱器16的上流側(cè)和下流側(cè)的對稱位置上，分別設有作為測溫體的溫差電堆17、18。另外，在橋部15的外側(cè)，在絕緣薄膜14上，設有感知周圍溫度用的、由多晶硅構(gòu)成的周圍溫度測溫電阻體19。在硅基板12上覆蓋著保護膜20，該保護膜20將加熱器16、溫差電堆17、18及周圍溫度測溫電阻體19覆蓋住。
上述溫差電堆17、18由熱電耦構(gòu)成，該熱電耦由多晶硅/鋁形成。以橫切橋部15邊緣形式、由多晶硅構(gòu)成的第1細線21和由鋁形成的第2細線22交互且平行地配置著，在橋部15內(nèi)的第1細線21和第2細線22的連接點構(gòu)成熱接點23的群組。在橋部15外的第1細線21和第2細線22的連接點構(gòu)成冷接點24的群組。另外，由多晶硅構(gòu)成的加熱器16及第1細線21中，摻雜了1.0×1019ions/cm3的磷(P)。
冷接點24，由于位于起吸熱作用的的硅基板12上，所以，即使與氣體接觸溫度也不容易變化，而熱接點23，由于形成在懸浮于硅基板12上面的橋部5上，所以熱容量小，與氣體接觸時溫度敏感地變化。
該流量傳感器11，設定溫差電堆17、18的熱接點23和冷接點24的數(shù)量分別為n個，流體以流量(質(zhì)量流量)V通過時的熱接點23的溫度分別為Tu(V)、Td(V)，冷接點24的溫度為Tatm(周圍溫度)，則溫差電堆17、18的各自的輸出電壓(兩端間電壓)Vthermu、Vthermd由下面的式(11)和式(12)表示。
Vthermu＝n·α(Tu(V)-Tatm)...(11)Vthermd＝n·α(Td(V)-Tatm)...(12)式中，α是塞貝克系數(shù)。因此，如果計測溫差電堆17的輸出電壓Vthermu，則溫差電堆17的熱接點23(上流側(cè)的測溫體)相對于周圍溫度的溫度變化(下面稱為溫差電堆17的計測溫度)ΔTu(V)，用下面的式(13)表示。
ΔTu(V)＝Tu(V)-Tatm＝Vthermu/(n·α)...(13)同樣地，如果計測溫差電堆18的輸出電壓Vthermd，則溫差電堆18的熱接點23(下流側(cè)的測溫體)相對于周圍溫度的溫度變化(下面稱為溫差電堆18的計測溫度)ΔTd(V)，用下面的式(14)表示。
ΔTd(V)＝Td(V)-Tatm＝Vthermd/(n·α)...(14)另外，25、26和27是分別與加熱器16、溫差電堆17以及18、周圍溫度測溫電阻體19引線接合用的金屬線襯墊。
該流量傳感器11也同樣地，對加熱器16通電流使其發(fā)熱，同時監(jiān)視上流側(cè)和下流側(cè)的溫差電堆17、18的輸出。在氣體不流動的無風時，溫差電堆17的輸出電壓與溫差電堆18的輸出電壓相等，但是，當氣體沿著圖8中箭頭方向從上流側(cè)向下流側(cè)移動時，上流側(cè)的溫差電堆17的熱接點23被冷卻而降溫，輸出電壓減小。另一方面，借助由氣體運載的熱，下流側(cè)溫差電堆18的熱接點23的溫度上升，輸出電壓增大。因此，根據(jù)上述式(13)和式(14)，從兩溫差電堆17、18的輸出電壓值Vthermu、Vthermd計算溫差電堆17、18的計測溫度ΔTu(V)、ΔTd(V)，就可以如下述地計測流體的流量V。
下面，針對通過修正輸出特性，準確地計測流體流量V的方法進行說明。加熱器16以僅比周圍溫度Tatm高一定溫度的溫度發(fā)熱，假設流體從溫差電堆17側(cè)朝著溫差電堆18側(cè)以流量(質(zhì)量流量)V通過流量傳感器11。設定ΔTu(V)溫差電堆17的計測溫度ΔTd(V)溫差電堆18的計測溫度Qu(V)流量為V時供給溫差電堆17的能量Qd(V)流量為V時供給溫差電堆18的能量CuO溫差電堆17的初始熱容量CdO溫差電堆18的初始熱容量幾乎無雜物附著時的溫差電堆17、18的初始特性，如下面的式(15)和式(16)所示。式(16)所示的初始特性，表示在圖10中。該初始特性，存儲在流量傳感器11的運算處理部的存儲器中。
ΔTu(V)＝〔Qu(V)-Qu(O)〕/CuO+ΔTuO(O)...(15)ΔTd(V)＝〔Qd(V)-Qd(O)〕/CdO+ΔTdO(O)...(16)式中，ΔTuO(0)、ΔTdO(O)是溫差電堆17、18的初始特性的偏移溫度，ΔTuO(O)＝Qu(O)/CuO...(17)ΔTdO(O)＝Qd(O)/CdO...(18)另外，當雜物附著在溫差電堆17、18上，其各熱容量成為Cuc(＞CuO)、Cdc(＞CdO)時的溫差電堆17、18的特性，如下面的式(19)和式(20)所示。該式(20)所示的特性，也表示在圖10中。
ΔTu(V)＝〔Qu(V)-Qu(O)〕/Cuc+ΔTuc(O)...(19)ΔTd(V)＝〔Qd(V)-Qd(O)〕/Cdc+ΔTdc(O)...(20)式中，ΔTuc(O)、ΔTdc(O)是溫差電堆17、18附著了雜物時特性的偏移溫度，ΔTuc(O)＝Qu(O)/Cuc ...(21)ΔTdc(O)＝Qd(O)/Cdc ...(22)從上述式(17)和式(21)可得到下面的式(23)。
Cuc/CuO＝〔ΔTuO(O)/ΔTuc(O)〕...(23)同樣地，從式(18)和式(22)可得到下面的式(24)。
Cdc/CdO＝〔ΔTdO(O)/ΔTdc(O)〕...(24)因此，若初始特性中的熱容量CuO、CdO和偏移溫度ΔTuO(O)、ΔTdO(O)是已知的，則若計測雜物附著后的偏移溫度ΔTuc(O)和ΔTdc(O)，用式(23)和式(24)，可求出這時的溫差電堆17、18的熱容量比(熱容量的修正值)Cuc(O)/CuO(O)、Cdc(O)/CdO(O)。
下面，將上述式(19)變形，可得到(Cuc/CuO)ΔTu(V)＝〔Qu(V)-Qu(O)〕/CuO+ΔTuO(O)...(25)將上述式(20)變形，可得到(Cdc/CdO)ΔTd(V)＝〔Qd(V)-Qd(O)〕/CdO+ΔTdO(O)...(26)式(25)和式(26)的右邊，表示溫差電堆17、18的各初始特性，所以，計測雜物附著后的偏移溫度ΔTuc(O)或ΔTdc(O)，用式(23)、式(24)求出溫差電堆17、18的熱容量之比Cuc(O)/CuO(O)、Cdc(O)/CdO(O)后，將溫差電堆17的計測溫度ΔTu(V)乘以Cuc(O)/CuO(O)，或者將溫差電堆18的計測溫度ΔTd(V)乘以Cdc(O)/CdO(O)，采用存儲在存儲器中的各初始特性(例如圖5A、圖5B所示的初始特性)的曲線，算出流量V，就可以準確地計測流量V。這相當于圖7所示的把附著了雜物后的輸出特性D1修正為與初始特性D0一致。
上述的修正方法中，由于是從雜物附著后的偏移溫度ΔTuc(O)、ΔTdc(O)求出熱容量之比Cuc(O)/CuO(O)、Cdc(O)/CdO(O)，所以，求出偏移溫度ΔTuc(O)、ΔTdc(O)的方法很重要。如果阻斷流體的流動，則由溫差電堆17、18和周圍溫度測溫電阻體19就很容易計測偏移溫度ΔTuc(O)、ΔTdc(O)。但是，有時不能強制地使流體的流動停止，所以，下面說明在不強制性停止流體流動的情形下盡量準確地求出偏移溫度ΔTuc(O)、ΔTdc(O)的方法。
下面，說明對下流側(cè)的溫差電堆18求偏移溫度ΔTdc(O)的方法。對于上流側(cè)的溫差電堆17，也可同樣地求出偏移溫度ΔTuc(O)，其說明從略。先說明第1方法。相對于流量V的供給能量Qd(V)，是圖4所示的單調(diào)增加曲線，所以下流側(cè)溫差電堆18的輸出特性ΔTd(V)，也如圖10所示呈現(xiàn)單調(diào)增加的傾向。從該單調(diào)增加的傾向看，如果某時的溫差電堆18的計測溫度ΔTd(V)，比初始特性的偏移溫度ΔTdc(O)低時，則表示至少有雜物附著，流量V也約為零。即，當成為式(27)時，ΔTd(V)＜ΔTdO(O)...(27)判斷其計測溫度ΔTd(V)為流量V＝0時的偏移溫度ΔTdc(O)，求其瞬間的熱容量比Cdc/CdO＝ΔTdO(O)/ΔTdc(O)，進行溫差電堆18的計測溫度的修正。當在預定期間內(nèi)得到多個滿足上述式(27)的計測溫度ΔTd(V)的值時，也可以將其中的最小值作為偏移溫度ΔTdc(V)。
當對于流量傳感器11沒有上流和下流的區(qū)別時，即流體可以從溫差電堆17側(cè)朝著溫差電堆18側(cè)流動，也可以從溫差電堆18側(cè)朝著溫差電堆17側(cè)流動時，在有相反方向流量的情況(即，流體從溫差電堆18側(cè)朝溫差電堆17側(cè)流動的情況)下，與流量V的值無關(guān)，成為ΔTd(V)＜ΔTdO(O)。這時，為了防止溫差電堆18的計測溫度被修正，除了由與下流側(cè)溫差電堆18有關(guān)的上述式(27)所表示的條件ΔTd(V)＜ΔTdO(O)...(27)外，還必須附加下面這樣的條件，即上流側(cè)溫差電堆17的溫度變化ΔTu(V)小于其偏移溫度ΔTuO(O)ΔTu(V)＜ΔTuO(O)...(28)流體朝反方向流動時，由于成為ΔTu(V)＞ΔTuO(O)，所以為了滿足上述式(27)和式(28)，流量一定是零。另外，流體的流動方向是反方向時，替換溫差電堆17、18的上流側(cè)和下流側(cè)，可以采用式(24)、(26)等。
另外，當雜物頻繁地附著在溫差電堆18上時，附著了雜物的溫差電堆18的偏移溫度ΔTdc(O)大大降低，成為ΔTdc(O)＜＜ΔTdO(O)，所以，即使溫差電堆18的計測值ΔTd(V)滿足ΔTd(V)＜ΔTdO(O)，流量V有時也不為零。在有可能雜物頻繁附著的情況下使用流量傳感器11時，當計測值低于該時刻的偏移溫度時，只要視為流量V為零的無風狀態(tài)即可(第2方法)。
即，設最初(初始特性)的偏移溫度為ΔTdO(O)，當計測值ΔTd(V)滿足ΔTd(V)≤ΔTdO(O)時，把該計測值ΔTd(V)視為該時刻的偏移溫度ΔTdc1(O)，從Cdc1/CdO＝ΔTdO(O)/ΔTdc1(O)求出熱容量比，修正輸出特性。接著，當計測值ΔTd(V)滿足ΔTd(V)≤ΔTdc1(O)時，把該計測值ΔTd(V)視為該時刻的偏移溫度ΔTdc2(O)，從Cdc2/CdO＝ΔTdO(O)/ΔTdc2(O)求出熱容量比，修正輸出特性。然后，當計測值ΔTd(V)滿足ΔTd(V)≤ΔTdc2(O)時，把該計測值ΔTd(V)視為該時刻的偏移溫度ΔTdc3(O)，從Cdc3/CdO＝ΔTdO(O)/ΔTdc3(O)求出熱容量比，修正輸出特性。依次進行同樣的處理，當計測值ΔTd(V)滿足ΔTd(V)≤ΔTdcn-1(O)(n＝4，5、...)時，把該計測值ΔTd(V)視為該時刻的偏移溫度ΔTdcn(O)，從Cdcn/CdO＝ΔTdO(O)/ΔTdcn(O)求出熱容量比，修正輸出特性。
這樣遞進的修正方法中，即使雜物附著量逐漸增加、表示輸出特性的曲線頻繁變化，也能求出追隨該變化的偏移溫度，能更準確地修正輸出特性?；蛘?，當雜物附著頻率少、表示輸出特性的曲線不怎么變化時，如上所述，偏移溫度作為ΔTdc1(O)、ΔTdc2(O)、ΔTdc3(O)、...被求出時，漸近實際的偏移溫度ΔTdc(O)，輸出特性被正確地修正，流量V被高精度地計測出。
另外，在流量V為零的判斷中，也可以采用加熱器16(第3方法)。加熱器16的發(fā)熱溫度，在無風時表示為最大值，流體流動時發(fā)熱溫度顯示降低的傾向。而且，由于雜物幾乎不附著在加熱器16上，所以，當加熱器16的發(fā)熱溫度與無風時(V＝0時)的發(fā)熱溫度幾乎相等時，流體流量視為零，也可以將這時的計測溫度ΔTd(V)作為偏移溫度ΔTdc(O)，修正輸出特性。
另外，作為第4方法，當溫差電堆17和溫差電堆18是相同構(gòu)造，具有相同的熱容量CuO、CdO，相對于加熱器16對稱地配置著的情況下，認為溫差電堆17的計測溫度ΔTu(V)與溫差電堆18的計測溫度ΔTd(V)基本相等，視為流量為零。
下面，用圖11說明上述流量傳感器11中采用的運算處理部28的構(gòu)造。該運算處理部28，由AD(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器29、運算處理部30、零流量感測裝置31、偏移溫度確定裝置32、修正處理部33、存儲器34、DA(數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換器35構(gòu)成，這些是由1個或多個微機、電子電路、永久存儲器等構(gòu)成。AD轉(zhuǎn)換器29，從溫差電堆17、18得到表示溫差電堆17的計測溫度ΔTu(V)的模擬信號、或表示溫差電堆18的計測溫度ΔTd(V)的模擬信號，把得到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，輸出到運算處理部30。運算處理部30，把從AD轉(zhuǎn)換器29得到的計測溫度(數(shù)字信號)、例如ΔTd(V)傳送到零流量感測裝置31和偏移溫度確定裝置32。零流量感測裝置31，根據(jù)從運算處理部30得到的計測溫度ΔTd(V)，用前述的任一種方法(例如與初始特性的偏移溫度ΔTdO(O)比較)，檢測出流量為零時的瞬間，將零流量檢測信號返回運算處理部30，通知檢測出零流量。運算處理部30，從零流量感測裝置31接收到零流量檢測信號后，將零流量檢測信號傳送給偏移溫度確定裝置32。偏移溫度確定裝置32，接收到零流量檢測信號后，把這時的計測溫度ΔTd(V)視為偏移溫度ΔTdc(0)，把該偏移溫度ΔTdc(O)的值發(fā)送到運算處理部30，運算處理部30把該偏移溫度ΔTdc(O)傳送到修正處理部33。修正處理部33接收了偏移溫度ΔTdc(O)后，根據(jù)上述式(24)，算出熱容量比Cdc/CdO，把溫差電堆18的計測溫度ΔTd(V)修正為(Cdc/CdO)ΔTd(V)。接著，讀出存儲在存儲器34內(nèi)的初始特性的數(shù)據(jù)，從初始特性求出與修正后的計測溫度(Cdc/CdO)ΔTd(V)對應的流量V。這樣計測出的流量V(數(shù)字信號)，由DA轉(zhuǎn)換器35轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號后，作為輸出電壓Vout輸出。
上述實施例中，是說明了將溫差電堆配置在加熱器的兩側(cè)的構(gòu)造，但本實用新型的流量傳感器，也可以只在加熱器的單側(cè)配置溫差電堆。另外，作為測溫體，不局限于采用溫差電堆，也可采用溫度測定用的電阻體，也可以采用熱敏電阻等半導體元件。
根據(jù)本實用新型的流量傳感器，可以預算因雜物附著等引起的測溫體熱容量的變化比率，采用該計測溫度的比，修正測溫體的計測溫度，從而可把計測到的溫度轉(zhuǎn)換為初始狀態(tài)下的計測溫度，可準確地計算出流體流量。
權(quán)利要求1.一種流量傳感器，備有由基板的表面架空地支撐著的薄膜狀橋部；設置在所述橋部上的發(fā)熱用加熱器和測溫體；以及存儲裝置，存儲著初始狀態(tài)中所述測溫體的計測溫度及作為計測對象的流體流量的關(guān)系特性，其特征在于，還具有與所述測溫體連接、接收所述測溫體的計測溫度、并且利用所述測溫體的計測溫度求出初始狀態(tài)中流量為零時的所述測溫體的計測溫度值與使用中流量為零時的所述測溫體的計測溫度之比、修正所述測溫體的輸出并進行發(fā)送的修正裝置；與所述修正裝置以及所述存儲裝置連接、根據(jù)從所述修正裝置傳送來的所述修正過的測溫體的輸出、參照存儲在所述存儲裝置中的所述關(guān)系特性求出流體的流量的運算裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其特征在于，所述測溫體由第1測溫體和第2測溫體構(gòu)成，兩測溫體挾著所述加熱器而配置在兩側(cè)。
專利摘要一種流量傳感器，流量傳感器中因雜物附著等使表示測溫體的測定溫度與流體流量的關(guān)系的輸出特性產(chǎn)生變化，而本實用新型能準確修正因雜物附著引起的誤差。在基板表面形成薄膜狀橋部，將橋部架空地支撐在基板的空隙部上。在橋部表面設有發(fā)熱用加熱器和測溫體。在運算處理部的存儲器內(nèi)存儲著初始狀態(tài)中測溫體的計測溫度和作為計測對象的流體流量的關(guān)系(輸出特性)。流量傳感器在檢測出使用中流量為零時測溫體的計測溫度后，求出初始狀態(tài)中流量為零時的測溫體的計測溫度值與使用中流量為零時的測溫體的計測溫度之比，將計測溫度之比乘以測溫體的輸出，修正測溫體的輸出，根據(jù)測溫體輸出的修正值和存儲在存儲裝置內(nèi)的關(guān)系求出流體的流量。
文檔編號G01F1/696GK2705778SQ20032011672
公開日2005年6月22日 申請日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者藤原剛史, 佐佐木昌 申請人:歐姆龍株式會社