專利名稱：熱流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以高精度地測(cè)量穩(wěn)定流量區(qū)域中的流體流量，并且即使在偏離所述 穩(wěn)定流量區(qū)域的大量流體流通的情況下，也可以可靠地檢測(cè)其流量的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的熱式流量 計(jì)。
背景技術(shù)：
作為能高精度地檢測(cè)出各種流體的質(zhì)量流量的流量傳感器，正受到關(guān)注的是這樣一種 傳感器芯片，例如如圖8所示，在半導(dǎo)體基板(如硅板)B上形成有一對(duì)溫感元件Ru、 Rd， 加熱器元件Rh位于兩者之間。并且，所述加熱器元件Rh及一對(duì)溫感元件Ru、 Rd由例如 白金(Pt)的薄膜電阻構(gòu)成。而且，圖9示意性示出加熱器元件Rh及一對(duì)溫感元件Ru、 Rd的剖面結(jié)構(gòu)，如該圖9所示，該加熱器元件Rh及一對(duì)測(cè)溫元件Ru、 Rd沿流體的流通方 向F并列設(shè)置于薄壁的膜片D上，該膜片D架設(shè)于形成在半導(dǎo)體基板B上的腔體(凹部) C上。并且，圖中的Rr是設(shè)置于遠(yuǎn)離半導(dǎo)體基板B的所述膜片D的位置的、檢測(cè)所述傳感 器芯片的周圍環(huán)境溫度(流體溫度)的溫度檢測(cè)元件。
如日本特開2003-247876號(hào)公報(bào)所示，使用這樣的傳感器芯片的熱式流量計(jì)，著眼于 當(dāng)將所述溫感元件Ru、 Rd的附近的環(huán)境溫度，具體來說，當(dāng)所述加熱器元件Rh的發(fā)熱溫 度比所述溫度檢測(cè)元件Rr所檢測(cè)的環(huán)境溫度(流體溫度)高一定溫度時(shí)，膜片D的附近 的溫度分布根據(jù)流體的流量(流速)Q而變化，由所述一對(duì)測(cè)溫元件Ru、 Rd分別檢測(cè)的溫 度產(chǎn)生溫度差。而且，根據(jù)由所述溫感元件Ru、 Rd所檢測(cè)的溫度差求得所述流體的質(zhì)量 流量Q。
但上述結(jié)構(gòu)的熱式流量計(jì)雖然尺寸小且檢測(cè)精度高，但其流量測(cè)量區(qū)域(動(dòng)態(tài)范圍) 難以確保較廣的范圍。因此，以往采用例如微小流量測(cè)量用的熱式流量計(jì)和大流量測(cè)量用 的熱式流量計(jì)并用等方法來確保較廣范圍的流量測(cè)量區(qū)域(動(dòng)態(tài)范圍)。但是， 一般來說， 在從構(gòu)成流體流通管的主流路分支出的流量測(cè)量用的細(xì)管流路中，很難組合流量測(cè)量區(qū)域 不同的多個(gè)傳感器芯片(流量傳感器)。并且在此類細(xì)管流路中，組合流量測(cè)量區(qū)域相互 不同的多個(gè)傳感器芯片時(shí)，恐怕會(huì)給微小流量的測(cè)量帶來妨礙。

發(fā)明內(nèi)容
3本發(fā)明是基于對(duì)此類問題的考慮，其目的在于提供一種可以高精度地測(cè)量在所需的穩(wěn) 定流量區(qū)域中的流體流量，即使在偏離所述穩(wěn)定流量區(qū)域的大量流體流通的情況下，也可 以可靠地檢測(cè)其流量的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的熱式流量計(jì)。
本發(fā)明著眼于以下兩點(diǎn)，即相當(dāng)于維持一對(duì)溫感元件的附近溫度比其環(huán)境溫度高一定 溫度所必要的熱量的加熱器元件的驅(qū)動(dòng)功率與流體的流量相對(duì)應(yīng)地變化，并且即使在大流 量時(shí)、且在基于由所述一對(duì)溫感元件所檢測(cè)的溫度差高精度地求得的流量偏離其流量測(cè)量 區(qū)域(動(dòng)態(tài)范圍)而處于飽和的情況下，所述熱能(加熱器元件的驅(qū)動(dòng)功率)與流體的流 量相對(duì)應(yīng)地發(fā)生變化。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的熱式流量計(jì)，其特征在于包括傳感器芯片，其具有一 對(duì)溫感元件；加熱單元，使該傳感器芯片的所述一對(duì)的溫感元件附近的環(huán)境溫度比沿該傳 感器芯片流通的流體的溫度高一定溫度；第l流量運(yùn)算單元，根據(jù)所述一對(duì)溫感元件所檢 測(cè)的溫度差求得所述流體流量；第2流量運(yùn)算單元，根據(jù)使所述環(huán)境溫度比所述流體溫度 高一定溫度的所述加熱單元的驅(qū)動(dòng)能量求得所述流體的流量；輸出控制單元，所述第1流 量運(yùn)算單元求得的流量超過預(yù)先設(shè)定的流量閾值時(shí)，輸出所述第2流量運(yùn)算單元求得的流 量,替代所述第1流量運(yùn)算單元求得的流量。
采用如上述構(gòu)成的熱式流量計(jì)，由于所述第1流量運(yùn)算單元是根據(jù)由一對(duì)溫感元件所 檢測(cè)的溫度差求得所述流體的流量，因此在預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的測(cè)量流量區(qū)域中可以以足夠 高的精度來檢測(cè)流體流量。相對(duì)于此，所述第2流量運(yùn)算單元，只基于例如加熱器元件的 驅(qū)動(dòng)功率檢測(cè)流體流量，因此相比于第1流量運(yùn)算單元在所述測(cè)量流量區(qū)域的測(cè)量精度不 太高。
但是，流體的流量增大，所述第1流量運(yùn)算單元求得的流量超過所述流量測(cè)量區(qū)域的 界限時(shí)，具體的說所述第1流量運(yùn)算單元所求得的流量飽和時(shí)，代替所述第l流量運(yùn)算單 元求得的流量，輸出所述第2流量運(yùn)算單元求得的流量。因此，即使在所述第l流量運(yùn)算 單元求得的流量飽和而無法進(jìn)行其流量檢測(cè)的狀況下，可以將其替代輸出所述第2流量運(yùn) 算單元求得的流量，因此，實(shí)質(zhì)上其測(cè)量流量區(qū)域(動(dòng)態(tài)范圍)可以擴(kuò)大。
因此，在使用具有一對(duì)熱感元件的傳感器芯片的熱式流量計(jì)中，可以使用所述一對(duì)溫 感元件高精度地進(jìn)行能夠測(cè)量的穩(wěn)定測(cè)量流量區(qū)域內(nèi)的流量測(cè)量，還可以在偏離所述穩(wěn)定 測(cè)量流量區(qū)域的較寬范圍內(nèi)有效地實(shí)施該流量測(cè)量。即，不需要并用微小流量測(cè)量用的熱 式流量計(jì)和大流量測(cè)量用的熱式流量計(jì)，就可以跨越較寬的范圍進(jìn)行測(cè)量，因此能夠?qū)崿F(xiàn) 小型且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的熱式流量計(jì)。
所述加熱單元，優(yōu)選加熱與所述一對(duì)溫感元件并列且位于這些溫感元件之間的加熱器 元件，所述第2流量運(yùn)算單元根據(jù)所述加熱器元件的驅(qū)動(dòng)功率求得所述流體的流量。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，所述加熱單元是由與所述溫感元件并列且形成于這些溫感元件之間的加 熱器元件所構(gòu)成，因此，能夠?qū)⒃摷訜釂卧M裝到所述芯片內(nèi)，并且可以基于該加熱器元 件的驅(qū)動(dòng)功率通過所述第2流量運(yùn)算單元沒有任何障礙地求得流量，因此對(duì)實(shí)現(xiàn)小型且結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單的熱式流量計(jì)是有用的。
又，相替代的，所述加熱單元，加熱所述一對(duì)溫感元件，所述第2流量運(yùn)算單元根據(jù) 所述一對(duì)溫感元件的加熱功率求得所述流體的流量。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，所述加熱單元加熱所述一對(duì)溫感元件，并且可以基于該溫感元件的驅(qū)動(dòng) 功率通過所述第2流量運(yùn)算單元沒有任何障礙地求得流量，因此可以實(shí)現(xiàn)小型且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
的熱式流量計(jì)。
進(jìn)一步的，所述輸出控制單元，根據(jù)需要還具有以下功能所述第1流量運(yùn)算單元所 求得的流量顯示負(fù)值時(shí)，輸出所述第2流量運(yùn)算單元所求得的流量作為所述流體的逆流流 量，替代所述第1流量運(yùn)算單元求得的流量。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，流體逆流時(shí)，將所述第2流量運(yùn)算單元所求得的流量作為所述流體的逆 流流量輸出，因此，沒有必要設(shè)置逆流時(shí)切換第1流量運(yùn)算單元的輸出和第2流量運(yùn)算單
元的輸出用的電路等單元。其適用于，所述第1流量運(yùn)算單元的測(cè)量流量區(qū)域在構(gòu)造上非 常小的時(shí)候等，在逆流時(shí)的流量檢測(cè)時(shí)，進(jìn)行該切換的效果較小的狀況下實(shí)施。通過該結(jié) 構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，并且可以降低成本。


圖1是示出本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的熱式流量計(jì)的概略構(gòu)成的框圖。
圖2是示出相對(duì)于流量的變化熱式流量計(jì)的傳感器信號(hào)VI和加熱器信號(hào)V2的變化情 況的圖。
圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的傳感器驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成例的圖。 圖4是示出輸出控制部的概略的處理步驟的圖。
圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的傳感器驅(qū)動(dòng)電路的其他的構(gòu)成例的圖。
圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的傳感器驅(qū)動(dòng)電路的另一其他的構(gòu)成例的圖。
圖7是示出流量傳感器的相對(duì)于逆流的檢測(cè)特性的圖。
圖8是示出熱式流量傳感器的概略構(gòu)成的圖。
圖9是示出圖8所示的熱式流量傳感器的剖面構(gòu)造的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的熱式流量計(jì)進(jìn)行說明。本發(fā)明的熱式流量計(jì)是這樣一種類型的流量計(jì)，其使得設(shè)置于傳感器芯片的一對(duì)溫感元件Ru、 Rd附近的環(huán)境溫度比沿該傳感器芯片流通的流體的溫度高一定溫度T，此時(shí)根據(jù)所述一對(duì)溫感元件Ru、 Rd所檢測(cè)的溫度差A(yù) T求得所述流體的流量Q。
圖1是示出本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的熱式流量計(jì)的概略構(gòu)成，1是傳感器芯片，在硅等半導(dǎo)體基板上形成有一對(duì)溫感元件Ru、 Rd、加熱器元件Rh及溫度檢測(cè)元件Rr，其元件構(gòu)造例如如上述的圖7及圖8所示。該傳感器芯片1的驅(qū)動(dòng)電路2基本上包括加熱器溫度控制部3和傳感器電壓檢測(cè)部(第1流量檢測(cè)裝置)4，加熱器溫度控制部3與所述溫度檢測(cè)元件Rr所檢測(cè)的環(huán)境溫度T相對(duì)應(yīng)，加熱所述加熱器元件Rh，使所述一對(duì)溫感元件Ru、Rd的附近的溫度只升高一定溫度AT，傳感器電壓檢測(cè)部4通過所述溫感元件Ru、 Rd分別檢測(cè)其附近的溫度Tu、 Td，求得其溫度差A(yù)T 。Tu—Ud)作為沿所述傳感器芯片1流通的流體的流量Ql。
本發(fā)明的熱式流量計(jì)在此基本構(gòu)成之上還包括控制傳感器信號(hào)輸出的輸出控制部5。該輸出控制部5具有級(jí)別判定部6，將由例如所述傳感器電壓檢測(cè)部4所檢測(cè)的流量Q1(傳感器信號(hào)V1)與預(yù)先設(shè)定的閾值相比較；傳感器電壓檢測(cè)部(第2流量檢測(cè)裝置)7，根據(jù)由所述加熱器溫度控制3發(fā)熱控制的所述加熱器元件Rh的驅(qū)動(dòng)能量求得沿所述傳感器芯片1流通的流體的流量Q2 (加熱器信號(hào)V2);開關(guān)電路8，根據(jù)所述級(jí)別判定部6的判定結(jié)果選擇性地輸出所述流量Q1、 Q2。
特別是，所述級(jí)別判定部6構(gòu)成為，將例如所述熱式流量計(jì)所要求的標(biāo)準(zhǔn)的流量計(jì)測(cè)范圍的上限值(計(jì)測(cè)規(guī)格)設(shè)定為閾值Qmax，當(dāng)所述傳感器電壓檢測(cè)部5所檢測(cè)的流量Ql大于所述閾值Qmax時(shí)，通過切換控制所述開關(guān)電路8，將所述傳感器電壓檢測(cè)部7所檢測(cè)的流量Q2代替所述流量Ql作為傳感器信號(hào)輸出。
具體的，傳感器芯片1及其驅(qū)動(dòng)電路2專門被設(shè)計(jì)為，能夠在與熱式流量計(jì)所要求的規(guī)格相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的流量計(jì)測(cè)范圍內(nèi)高靈敏度、且高精度地進(jìn)行流量計(jì)測(cè)。即，所述傳感器芯片1及其驅(qū)動(dòng)電路2被設(shè)計(jì)為，在作為流量計(jì)測(cè)的規(guī)格而賦予的從0%流量的狀態(tài)到100%流量的計(jì)測(cè)對(duì)象范圍內(nèi)，其輸出電壓Va例如如圖2所示那樣在所述傳感器電壓檢測(cè)部3的最小輸出電壓Vmin和最大輸出電壓Vmax之間大致呈直線變化。因此，在流體的流量Q超過上述計(jì)測(cè)范圍的上限值(100%流量)時(shí)，所述傳感器電壓檢測(cè)部3的輸出電壓(傳感器信號(hào))VI都以所述最大輸出電壓Vmax達(dá)到飽和。
柑對(duì)于此，所述加熱器溫度控制部4，如前所述，只是用于加熱所述加熱器元件Rh，使所述一對(duì)溫感元件Ru、 Rd附近的溫度比由所述溫度傳感器Rr所檢測(cè)的環(huán)境溫度T高一定溫度AT。而且，流體所帶走的熱量隨著該流體的流量Q的增加而增大，因此，所述加熱器溫度控制部4使加熱器元件Rh的加熱量增加以補(bǔ)償流體所帶走的熱量所引起的溫度降低。其結(jié)果是，所述加熱器溫度控制部4對(duì)所述加熱器元件Rh的驅(qū)動(dòng)能量(加熱器信 號(hào)V2)，如圖2所示隨著流量Q的增大逐漸變大。對(duì)應(yīng)于流量Q的變化的加熱器信號(hào)V2的 變化雖然沒有前文所述的傳感器電壓檢測(cè)部3所輸出的傳感器信號(hào)VI的變化那么顯著(高 敏感度)，但也可以說大概表示了流體的流量Q。并且加熱器信號(hào)V2，如圖2所示，即使 超過100%流量也會(huì)逐漸增大。因此，如果著眼于該加熱器信號(hào)V2，雖然其計(jì)測(cè)精度較低， 但其不拘泥于熱式流量計(jì)所要求的流量計(jì)測(cè)范圍(0 100%流量)就可以求得流體流量Q。
因此，本發(fā)明的熱式流量計(jì)，通過前述的級(jí)別判定部6將由所述傳感器電壓檢測(cè)部5 所檢測(cè)的流量Ql (傳感器信號(hào)VI)與預(yù)先設(shè)定的閾值(計(jì)測(cè)范圍的上限值100%流量) Qmax相比較。并且，其流量Q超過10(^流量時(shí)，代替所述流量Ql (傳感器信號(hào)V1)輸出 根據(jù)所述加熱器信號(hào)求得的流量Q2 (加熱器信號(hào)V2)，從而，即使在無法根據(jù)所述傳感器 信號(hào)V1求得流量Q的情況下，也能概略地求得其流量Q。因此，利用本發(fā)明的熱式流量計(jì)， 即使是在超過100%流量的過大的流量流通的情況下，由于可以求得該過大的流量為何種程 度，從而達(dá)到可以正確地求得其累積流量等效果。
圖3是示出本發(fā)明的熱式流量計(jì)的具體的構(gòu)成例。又，這里使用的傳感器芯片1的元 件構(gòu)造，首先如上文中參照?qǐng)D8及圖9所說明的那樣，薄壁的膜片D架設(shè)形成在穿設(shè)于半 導(dǎo)體基板(例如硅板)B上的凹狀的腔體C上，在該膜片D上沿所述腔體C的開口方向(流 體流通方向F)設(shè)置有將加熱器元件Rh夾于其間的一對(duì)溫感元件Ru、 Rd,并在半導(dǎo)體基 板B的遠(yuǎn)離所述膜片D的位置上設(shè)置有溫度檢測(cè)元件Rr。并且，所述加熱器元件Rh、 一 對(duì)溫感元件Ru、 Rd及溫度檢測(cè)元件Rr，例如由通過絕緣膜分別蒸鍍形成在所述膜片D上 的白金(Pt)等的薄膜電阻構(gòu)成。
所述流量計(jì)測(cè)裝置如前所述包括加熱器溫度控制部3，控制加熱器元件Rh的發(fā)熱溫 度；傳感器電壓檢測(cè)部4，根據(jù)所述一對(duì)溫感元件Ru、 Rd的電阻值的變化檢測(cè)流體的流量。 具體來說，傳感器電壓檢測(cè)部4的構(gòu)成如圖3所示，包括流量計(jì)測(cè)用第l電橋電路4a， 由將所述加熱器元件Rh夾于其間的沿流體流通方向設(shè)置的一對(duì)溫感元件Ru、 Rd及一對(duì)固 定電阻Rx、 Ry構(gòu)成；差動(dòng)放大器4b，檢測(cè)與該第1電橋電路4a的上述溫感元件Ru、 Rd 的電阻值的變化相對(duì)應(yīng)的電橋輸出電壓(電橋間電位差)。
又，所述加熱器溫度控制部3構(gòu)成為，包括溫度控制用的第2電橋電路3a，由所述 加熱器元件Rh和溫度檢測(cè)元件Rr及一對(duì)固定電阻Rl、 R2構(gòu)成；晶體管3b,接收電源電 壓Vcc并使所述電橋電路3a的驅(qū)動(dòng)電壓可變；差動(dòng)放大器3c，求出所述電橋電路3a的電 橋輸出電壓(電橋間電位差)，反饋控制所述晶體管3b的動(dòng)作，使得該電橋輸出電壓為零。 通過基于該差動(dòng)放大器3c的輸出對(duì)所述晶體管3b的反饋控制，所述加熱器元件Rh的發(fā) 熱溫度被控制為始終比由所述溫度檢測(cè)元件Rr所檢測(cè)的周圍溫度T高一定溫度AT。又，此例中的所述加熱器溫度控制部3，輸出作為所述晶體管3b的輸出電壓的所述電 橋電路3a的驅(qū)動(dòng)電壓Va和施加于所述加熱器元件Rh的電壓Vb。而且，由例如微處理器 所構(gòu)成的輸出控制部5，將所述驅(qū)動(dòng)電壓Va、 Vb的差(Va—Vb)作為與所述加熱器元件 Rh的發(fā)熱量相當(dāng)?shù)募訜崞黩?qū)動(dòng)能量(加熱器信號(hào)V2)來求出。
具有級(jí)別判定部6、加熱器電壓檢測(cè)部7及開關(guān)電路8的所述流量運(yùn)算部5，按照例 如圖4所示的處理步驟，基于所述傳感器信號(hào)VI及加熱器信號(hào)V2，求出與流體的流量Q 對(duì)應(yīng)的輸出。g卩，所述流量運(yùn)算部5按照規(guī)定的動(dòng)作周期，首先分別取得傳感器信號(hào)VI 及加熱器信號(hào)V2[步驟S1、 S2]，將傳感器信號(hào)V1的值(流量Q1)與上述閾值(流量Qmax) 相比較[步驟S3]。當(dāng)所述傳感器信號(hào)V1的值在所述閾值以下時(shí)，即100%流量以下時(shí)，基 于所述傳感器信號(hào)VI算出那一時(shí)刻的瞬時(shí)流量[步驟S4]。然后，通過累加瞬時(shí)流量求得 其累加流量。
相對(duì)于此，當(dāng)所述傳感器信號(hào)VI的值超過所述閾值(100%流量)時(shí)，基于上述加熱 器信號(hào)V2算出瞬時(shí)流量Q2[步驟S6]。代替基于上述傳感器信號(hào)VI求出的瞬時(shí)流量Ql， 將基于所述加熱器信號(hào)V2求出的瞬時(shí)流量Q2累加為至今為止的累加流量值[步驟S5]。因 此，即使有過大的流量流過，也可以正確地進(jìn)行其流量的累加。然后，將如此累加的流量 值作為該熱式流量計(jì)所計(jì)測(cè)的流量值進(jìn)行輸出或者顯示[步驟S7]。
上述實(shí)施形態(tài)中，使一對(duì)溫感元件Ru、 Rd附近的溫度比溫度檢測(cè)元件Rr所檢測(cè)的環(huán) 境溫度高一定溫度來進(jìn)行流量檢測(cè)，但是，也能夠?qū)⒂伤鲆粚?duì)溫感元件Ru、 Rd分別檢 測(cè)的溫度的平均溫度Tave控制為比所述溫度檢測(cè)元件Rr所檢測(cè)的環(huán)境溫度T高一定溫度 AT,然后進(jìn)行流量檢測(cè)。
圖5示出在對(duì)這樣的加熱器元件Th溫度控制之下進(jìn)行流量檢測(cè)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成 例。在該情況下，如圖5所示出的構(gòu)成那樣，其包括上述的窠l電橋電路4a，在該電橋電 路4a和所述溫度檢測(cè)元件Rr之間構(gòu)成代替第2電橋電路3a的電橋電路3d。而且，使用 檢測(cè)該電橋電路3d的電橋輸出電壓的差動(dòng)放大器3e控制所述加熱器元件Rh的驅(qū)動(dòng)，由 此使所述電橋電路3d平衡。
即使在這樣構(gòu)成流量傳感器的驅(qū)動(dòng)電路的情況下，也能夠?qū)⑴c流量Q對(duì)應(yīng)的加熱器元 件Rh的驅(qū)動(dòng)功率作為與該加熱器元件Rh串聯(lián)的固定電阻的兩端間電壓來進(jìn)行檢測(cè)，因此 可以將其用作加熱器信號(hào)V2。因此，與前面的實(shí)施形態(tài)相同，即使超過100%流量時(shí)，也 可以根據(jù)加熱器信號(hào)V2進(jìn)行流量檢測(cè)，因此能夠在廣泛的流量區(qū)域進(jìn)行流量檢測(cè)。
但是，上述的各實(shí)施形態(tài)都是使用具備加熱器元件Rh的流量傳感器的例子，但不具 備加熱器元件Rh，使用溫度檢測(cè)用的溫感元件Ru (Rd)作為發(fā)熱體的、所謂的自發(fā)熱式 的熱式流量計(jì)也可以適用本發(fā)明。圖6示出在這樣的自發(fā)熱式的熱式流量計(jì)中應(yīng)用本發(fā)明時(shí)的構(gòu)成例。此時(shí)，構(gòu)成為，通過具有晶體管(FET) 3f而構(gòu)成的恒流電源，對(duì)包括一對(duì)溫感元件Ru、 Rd而構(gòu)成的第l電橋電路4a進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)，使所述一對(duì)溫感元件Ru、 Rd自發(fā)熱的同時(shí)，將與流體的流量相對(duì)應(yīng)地變化的所述一對(duì)溫感元件Ru、 Rd的電阻值變化作為電橋電路4a的輸出(傳感器信號(hào)V1)來進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，將由所述恒流電源所驅(qū)動(dòng)的所述第1電橋電路4a的驅(qū)動(dòng)電壓Va作為加熱器電壓V2來進(jìn)行檢測(cè)。
根據(jù)這樣構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路， 一對(duì)溫感元件Ru、 Rd所散發(fā)的熱量被大流量的流體奪走，即使在其輸出(傳感器信號(hào)V1)飽和的情況下，電橋電路4a的驅(qū)動(dòng)電壓Va隨著所述流量的增大而變高，因此可以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電壓Va求出超過100%流量的流量Q，因此能夠達(dá)到與前面實(shí)施形態(tài)同樣的效果。
又，本發(fā)明不限于上述實(shí)施形態(tài)。例如100%流量的流量值是對(duì)應(yīng)其規(guī)格確定的。而且如圖7所示，在流體逆流，傳感器信號(hào)V1在負(fù)值區(qū)域飽和的情況下，加熱器信號(hào)V2自身發(fā)生變化，因此，即使對(duì)于逆流時(shí)的流量檢測(cè)，也可以在流量大時(shí)根據(jù)加熱器信號(hào)V2求得。但是，傳感器信號(hào)VI在負(fù)值區(qū)域飽和的流量與其在正值區(qū)域飽和的流量不同，負(fù)值區(qū)域中與傳感器信號(hào)V2對(duì)應(yīng)的流量也不同，因此將它們結(jié)合通過輸出控制單元進(jìn)行流量輸出的切換及流量的輸出是必要的。
又，傳感器1在構(gòu)造上可以構(gòu)成為，在逆流時(shí)傳感器信號(hào)VI在負(fù)值區(qū)域飽和的流量如圖7所示那樣非常小的情況下，對(duì)于逆流時(shí)的流量檢測(cè)，在進(jìn)行傳感器信號(hào)VI和加熱器信號(hào)V2的切換而得到的效果較小的情況下，檢測(cè)逆流時(shí)，能夠輸出基于加熱器信號(hào)V2檢測(cè)的流量。因此，沒有必要設(shè)置用于逆流時(shí)的該切換的電路，可以降低成本。此外，本發(fā)明在不脫離其要旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變化來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種熱式流量計(jì)，其特征在于，包括傳感器芯片，其具有一對(duì)溫感元件；加熱單元，使所述傳感器芯片的所述一對(duì)的溫感元件附近的環(huán)境溫度比沿所述傳感器芯片流通的流體的溫度高一定溫度；第1流量運(yùn)算單元，根據(jù)由所述一對(duì)溫感元件所檢測(cè)的溫度差求得所述流體的流量；第2流量運(yùn)算單元，根據(jù)使所述環(huán)境溫度比所述流體溫度高一定溫度的所述加熱單元的驅(qū)動(dòng)能量求得所述流體的流量；輸出控制單元，所述第1流量運(yùn)算單元求得的流量超過預(yù)先設(shè)定的流量閾值時(shí)，輸出所述第2流量運(yùn)算單元求得的流量，替代所述第1流量運(yùn)算單元求得的流量。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱式流量計(jì)，其特征在于，所述加熱單元，加熱與所述一對(duì)溫感元件并列且位于這些溫感元件之間的加熱器元 件，所述第2流量運(yùn)算單元根據(jù)所述加熱器元件的驅(qū)動(dòng)功率求得所述流體的流量。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱式流量計(jì)，其特征在于，所述加熱單元，加熱所述一對(duì)溫感元件，所述第2流量運(yùn)算單元根據(jù)所述溫感元件的 驅(qū)動(dòng)功率求得所述流體的流量。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱式流量計(jì)，其特征在于，所述輸出控制單元還具有如下功能在由所述第1流量運(yùn)算單元所求得的流量顯示負(fù) 值時(shí)，輸出所述第2流量運(yùn)算單元所求得的流量作為所述流體的逆流流量，替代所述第1 流量運(yùn)算單元求得的流量。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的熱式流量計(jì)，該熱式流量計(jì)可以高精度地測(cè)量穩(wěn)定流量區(qū)域內(nèi)的流體流量，同時(shí)也可以對(duì)偏離穩(wěn)定流量區(qū)域的過大流量進(jìn)行測(cè)量。所述熱式流量計(jì)包括，加熱單元(Rh)，使包括一對(duì)溫感元件(Ru、Rd)的傳感器芯片(1)的所述溫感元件的附近溫度比沿該傳感器芯片流通的流體溫度高一定溫度；第1流量運(yùn)算單元(6)，根據(jù)所述一對(duì)溫感元件所檢測(cè)的溫度差求得所述流體的流量；第2流量運(yùn)算單元(7)，根據(jù)所述加熱單元的驅(qū)動(dòng)能量求得所述流體的流量；輸出控制單元(5)，在所述第1流量運(yùn)算單元求得的流量超過流量閾值時(shí)，輸出所述第2流量運(yùn)算單元求得的流量，替代所述第1流量運(yùn)算單元求得的流量。
文檔編號(hào)G01F1/696GK101680788SQ20088001720
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者安西正憲, 村岡學(xué), 松田順一, 瀨尾雅已 申請(qǐng)人:株式會(huì)社山武