專利名稱：發(fā)熱量計(jì)算式制作系統(tǒng)、發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法、發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)以及發(fā)熱量的測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及關(guān)于氣體檢查技術(shù)的發(fā)熱量計(jì)算式制作系統(tǒng)、發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法、發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)和發(fā)熱量的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
以往，在求混合氣體的發(fā)熱量的時(shí)候，需要昂貴的氣相色譜儀裝置等對(duì)混合氣體的成分進(jìn)行分析。而且，還提案有通過測(cè)定混合氣體的熱傳導(dǎo)率和混合氣體中的音速，來計(jì)算混合氣體中包含的甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和碳酸氣體(CO2)的成分比率，從而求得混合氣體的發(fā)熱量的方法(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1 日本特表2004-514138號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題 但是，專利文獻(xiàn)1所揭示的方法中，除了需要測(cè)定熱傳導(dǎo)率的傳感器之外，還需要測(cè)定音速的昂貴的音速傳感器。因此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠容易地測(cè)定氣體的發(fā)熱量的發(fā)熱量計(jì)算式制作系統(tǒng)、發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法、發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)和發(fā)熱量的測(cè)定方法。
解決問題的手段 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，提供一種發(fā)熱量計(jì)算式制作系統(tǒng)，包括(a)被注入多種混合氣體的容器；(b)設(shè)置于所述容器的發(fā)熱元件；(c)設(shè)置于所述容器的、計(jì)測(cè)所述多種混合氣體的各自的溫度的測(cè)溫元件；(d)基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正的校正部；(e) 基于所述多種混合氣體的各自的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件以多種發(fā)熱溫度發(fā)熱時(shí)的所述多種混合氣體的各自的散熱系數(shù)的值的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)；(f)和基于所述多種混合氣體的已知發(fā)熱量的值和對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的所述散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值，制作以相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以所述發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式的計(jì)算式制作模塊。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式提供一種發(fā)熱量計(jì)算式制作方法，包括(a)準(zhǔn)備多種混合氣體；(b)以測(cè)溫元件計(jì)測(cè)所述多種混合氣體的各自的溫度；(c)基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正；(d)基于所述多種混合氣體的各自的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件以多種發(fā)熱溫度發(fā)熱時(shí)的所述多種混合氣體的各自的散熱系數(shù)的值；和(e)基于所述多種混合氣體的已知發(fā)熱量的值和對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的所述散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值，制作以相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以所述發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供一種發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)，包括(a)被注入發(fā)熱量未知的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的容器；(b)設(shè)置于所述容器的發(fā)熱元件；(c)設(shè)置于所述容器的、計(jì)測(cè)所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的溫度的測(cè)溫元件；(d)基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正的校正部；(e)基于所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件以多種發(fā)熱溫度發(fā)熱時(shí)的所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)；(f)保存以相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的所述散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以所述發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式的計(jì)算式存儲(chǔ)裝置；和(g)將所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的所述散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值代入所述發(fā)熱量計(jì)算式的所述散熱系數(shù)的獨(dú)立變量，計(jì)算所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量的值的發(fā)熱量計(jì)算模塊。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，提供一種發(fā)熱量測(cè)定方法，包括(a)準(zhǔn)備發(fā)熱量未知的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體；(b)以測(cè)溫元件計(jì)測(cè)所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的溫度；(c)基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正；(d)基于所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件以多種發(fā)熱溫度發(fā)熱時(shí)的所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值；(e)準(zhǔn)備以相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以所述發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式；(f)將所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的所述散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值代入所述發(fā)熱量計(jì)算式的所述散熱系數(shù)的獨(dú)立變量，計(jì)算所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量的值。
根據(jù)本發(fā)明提供一種物性計(jì)測(cè)系統(tǒng)，包括(a)被注入氣體的容器；(b)設(shè)置于所述容器的發(fā)熱元件；(c)設(shè)置于所述容器的、計(jì)測(cè)所述氣體的溫度的測(cè)溫元件；(d)基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正的校正部；和(e)基于所述氣體的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件發(fā)熱時(shí)的所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)的值的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)。
發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明，可提供能夠容易地測(cè)量氣體的發(fā)熱量的發(fā)熱量計(jì)算式制作系統(tǒng)、發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法、發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)和發(fā)熱量的測(cè)定方法。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的微芯片的立體圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的微芯片的從圖1的II-II方向觀察的截面圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的發(fā)熱元件的電路圖。
圖4是本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的測(cè)溫元件的電路圖。
圖5是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的發(fā)熱元件的溫度和氣體的散熱系數(shù)的關(guān)系的圖表。
圖6是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)的第一示意圖。
圖7是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)的第二示意圖。
圖8是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法的流程圖。
圖9是顯示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)的示意圖。
圖10是顯示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的熱傳導(dǎo)率和散熱系數(shù)的關(guān)系的圖表。
圖11是顯示本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)的示意圖。
圖12是顯示本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及的氣體的濃度和散熱系數(shù)的關(guān)系的圖表。
圖13是顯示本發(fā)明第四實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)的示意圖。
圖14是顯示本發(fā)明第四實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量的測(cè)定方法的流程圖。
圖15是顯示本發(fā)明實(shí)施方式的實(shí)施例1涉及的樣品混合氣體的組成和發(fā)熱量的表。
圖16是顯示本發(fā)明實(shí)施方式的實(shí)施例1涉及的樣品混合氣體的計(jì)算得到的發(fā)熱量和實(shí)際發(fā)熱量的圖表。
圖17是顯示本發(fā)明實(shí)施方式的實(shí)施例1涉及的樣品混合氣體的實(shí)際發(fā)熱量和計(jì)算得到的發(fā)熱量的關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下附圖的記載中，相同或類似的部分以相同或類似的符號(hào)表示。但是，附圖為示意性的。因此，具體的尺寸等應(yīng)該參考以下的說明進(jìn)行判斷。又，很顯然的，附圖相互之間包含有相互的尺寸的關(guān)系、比例不同的部分。
(第一實(shí)施方式) 首先，參考作為立體圖的圖1以及作為從圖1的II-II方向看到的截面圖的圖2， 對(duì)第一實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)中采用的微芯片8進(jìn)行說明。微芯片8具有 設(shè)有空腔66的基板60和配置在基板60上以覆蓋空腔66的絕緣膜65?；?0的厚度例如為0. 5mm。又，基板60的長(zhǎng)寬尺寸例如分別為1. 5mm左右。絕緣膜65的覆蓋空腔66的部分為隔熱性的膜片。另，微芯片8包括設(shè)置在絕緣膜65的膜片(夕7 7，A )部分的發(fā)熱元件61，夾著發(fā)熱元件61設(shè)置于絕緣膜65的膜片部分的第一測(cè)溫元件62和第二測(cè)溫元件63，設(shè)置于基板60上的保溫元件64。
發(fā)熱元件61設(shè)置在覆蓋空腔66的絕緣膜65的膜片部分的中心。發(fā)熱元件61例如是電阻器，被施加電力而發(fā)熱，對(duì)與發(fā)熱元件61接觸的氣氛氣體進(jìn)行加熱。第一測(cè)溫元件62和第二測(cè)溫元件63例如是電阻器，檢測(cè)發(fā)熱元件61發(fā)熱前的氣氛氣體的氣體溫度。 又、可以僅用第一測(cè)溫元件62和第二測(cè)溫元件63中的某一個(gè)檢測(cè)氣體溫度?；?，將第一測(cè)溫元件62檢測(cè)到的氣體溫度和第二測(cè)溫元件63檢測(cè)到的氣體溫度的平均值作為氣體溫度。下面，雖然對(duì)采用第一測(cè)溫元件62所檢測(cè)到的氣體溫度的實(shí)例進(jìn)行說明，但是不限于此。
保溫元件64例如是電阻器，被賦予電力而發(fā)熱、將基板60的溫度保持為一定?；?0的材料可采用硅(Si)等。絕緣膜65的材料可使用氧化硅(SiO2)等。空腔66通過各向異性蝕刻等形成。又，發(fā)熱元件61、第一測(cè)溫元件62、第二測(cè)溫元件63和保溫元件64各自的材料中可使用白金(Pt)等，可通過光刻法等形成。又、發(fā)熱元件61、第一測(cè)溫元件62 和第二測(cè)溫元件63也可由同一部件構(gòu)成。
微芯片8通過設(shè)置在微芯片8的底面的隔熱部件18固定于填充有氣氛氣體的腔室等容器。通過介由隔熱部件18將微芯片8固定于腔室等，微芯片8的溫度不易受到腔室等的內(nèi)壁的溫度變動(dòng)的影響。由玻璃等構(gòu)成的隔熱部件18的熱傳導(dǎo)率例如為1. 0ff/(m ·Κ) 以下。
如圖3所示、發(fā)熱元件61的一端例如電氣連接到運(yùn)算放大器170的負(fù)極㈠輸入端子，另一端接地。又，與運(yùn)算放大器170的-輸入端子和輸出端子并列地連接有電阻元件 160。運(yùn)算放大器170的正極(+)輸入端子電連接于串聯(lián)連接的電阻元件162和電阻元件 163之間、串聯(lián)連接的電阻元件163和電阻元件164之間、串聯(lián)連接的電阻元件164和電阻元件165之間、或者串聯(lián)連接的電阻元件165和電阻元件166之間。通過適當(dāng)確定各電阻元件162 166的電阻值，例如對(duì)電阻元件162的一端施加5. OV的電壓Vin，則在電阻元件163和電阻元件162之間產(chǎn)生例如3. 4V的電壓Vu。又，在電阻元件164和電阻元件163 之間產(chǎn)生例如2. 4V的電壓\2、在電阻元件165和電阻元件164之間產(chǎn)生例如1. 5V的電壓 Vli。在電阻元件166和電阻元件165之間產(chǎn)生例如0. 2V的電壓VL0。
在電阻元件162和電阻元件163之間與運(yùn)算放大器的+輸入端子之間設(shè)有開關(guān) SW1，在電阻元件163和電阻元件164之間與運(yùn)算放大器的+輸入端子之間設(shè)有開關(guān)SW2。 又，在電阻元件164和電阻元件165之間與運(yùn)算放大器的+輸入端子之間設(shè)有開關(guān)SW3，在電阻元件165和電阻元件166之間與運(yùn)算放大器的+輸入端子之間設(shè)有開關(guān)SW4。
對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加3. 4V的電壓Vu時(shí)，僅開關(guān)SWl接通，開關(guān) Sff2, Sff3, SW4為斷開。對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加2. 4V的電壓時(shí)，僅開關(guān)SW2 接通、開關(guān)SW1，SW3，SW4為斷開。對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加1. 5V的電壓Vu時(shí)， 僅開關(guān)SW3接通、開關(guān)SW1，SW2，SW4為斷開。對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加0. 2V的電壓Vui時(shí)，僅開關(guān)SW4接通、開關(guān)SWl，Sff2, SW3為斷開。
從而，通過開關(guān)SWl，Sff2, Sff3, SW4的通斷，可以對(duì)運(yùn)算放大器170的一輸入端子施加四種等級(jí)的電壓中的某一種。因此，通過開關(guān)SW1，Sff2, Sff3, SW4的通斷，可以將決定發(fā)熱元件61的溫度的施加電壓設(shè)定為四種等級(jí)。此處，設(shè)對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加了 0. 2V的電壓Vui時(shí)的發(fā)熱元件61的溫度為Tm、對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加了 1. 5V的電壓Vu時(shí)的發(fā)熱元件61的溫度為TH1。又，設(shè)對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加了 2. 4V的電壓\2時(shí)的發(fā)熱元件61的溫度為Th2、對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加了 3. 4V的電壓Vu時(shí)的發(fā)熱元件61的溫度為Th3。
對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加了 0. 2V左右的弱電壓\0時(shí)，發(fā)熱元件61的溫度Tm與運(yùn)算放大器170的+輸入端子上沒有施加電壓的情況相比幾乎沒有上升。因此， 發(fā)熱元件61的溫度Thci幾乎與氣氛氣體的溫度相同、或近似。而對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加了電壓Vu，、，Vl3時(shí)，發(fā)熱元件61的溫度Thi，Th2，Th3比運(yùn)算放大器170的+輸入端子上沒有施加電壓的情況相比有上升，其比氣氛氣體的溫度要高。
圖1和圖2所示的第一測(cè)溫元件62如圖4所示，構(gòu)成電阻橋電路的一部分。電阻橋電路具有與第一測(cè)溫元件62串聯(lián)連接的電阻元件181，與第一測(cè)溫元件62和電阻元件 181并聯(lián)的電阻元件182，183。電阻橋電路連接有運(yùn)算放大器171。圖1和圖2所示的第二測(cè)溫元件63也構(gòu)成電阻橋電路的一部分。
發(fā)熱元件61的電阻值隨著發(fā)熱元件61的溫度變化。發(fā)熱元件61的溫度Th和發(fā)熱元件61的電阻值&的關(guān)系如下述(1)式。
Rh = RilstdX [1+α (TH_TH—STD) + β (ΤΗ_ΤΗ—STD)2]…(1) 此處，Th STD表示發(fā)熱元件61的標(biāo)準(zhǔn)溫度，例如20°C。Rh STD表示標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD下預(yù)先計(jì)測(cè)得到的發(fā)熱元件61的電阻值。α是表示1次電阻溫度系數(shù)。β表示2次電阻溫度系數(shù)。
發(fā)熱元件61的電阻值&根據(jù)發(fā)熱元件61的驅(qū)動(dòng)電力I3h和發(fā)熱元件61的通電電流Ih由下述⑵式得到。
Rh = Ph/Ih2... (2) 或發(fā)熱元件61的電阻值&根據(jù)發(fā)熱元件61的電壓Vh和發(fā)熱元件61的通電電流 Ih由下述⑶式得到。
Rh = Vh/Ih …⑶ 此處，發(fā)熱元件61的溫度Th在發(fā)熱元件61和氣氛氣體之間達(dá)到熱平衡時(shí)穩(wěn)定。 又、熱平衡狀態(tài)是指發(fā)熱元件61的發(fā)熱和發(fā)熱元件61對(duì)氣氛氣體的散熱相互平衡的狀態(tài)。 平衡狀態(tài)中，如下述(4)式所示，通過發(fā)熱元件61的驅(qū)動(dòng)電力I3h除以發(fā)熱元件61的溫度 Th與氣氛氣體的溫度T1之差Δ Th，得到氣氛氣體的散熱系數(shù)吣。又，散熱系數(shù)M1的單位為
W/"C。
M1 = Ph/ (Th-Ti) = Ph/ Δ Th - ) 根據(jù)上述⑴式，發(fā)熱元件61的溫度Th如下述(5)式。
Th = (1/2β) X [-α+[α2-4β (1-Rh/Rhstd) ]1/2]+Thstd ... (5) 從而，發(fā)熱元件61的溫度Th與氣氛氣體的溫度T1之差Δ Th由下述(6)式得到。
Δ Th = (1/2 β ) X [- α + [ α 2-4 β (1-RH/RH STD) ]1/2] +Th std-Ti ... (6) 由于可計(jì)測(cè)發(fā)熱元件61的通電電流Ih和驅(qū)動(dòng)電力I3h或電壓Vh,因此可根據(jù)上述 (2)式或C3)式計(jì)算發(fā)熱元件61的電阻值&。又、氣氛氣體的溫度T1可通過圖1所示的第一測(cè)溫元件62測(cè)定。從而，利用圖1和圖2所示的微芯片8，能夠根據(jù)下述(7)式計(jì)算氣氛氣體的散熱系數(shù)吣。
M1 = Ph/ Δ Th = ΡΗ/[(1/2β) X [-α+[α2-4β (1_RH/RHSTD) ]1/2]+Thstd-Ti] ... (7) 但是，為了使發(fā)熱元件61高溫發(fā)熱而對(duì)發(fā)熱元件61施加了高電壓，因此發(fā)熱元件 61能夠產(chǎn)生電遷移。因此會(huì)有發(fā)熱元件61的溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD時(shí)的發(fā)熱元件61的電阻值RH—STD隨著時(shí)間變化等而偏離預(yù)先測(cè)定的值的情況。因此，如果采用預(yù)先測(cè)定的電阻值 RH—STD根據(jù)(7)式計(jì)算散熱系數(shù)M1,則有時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差。
設(shè)電遷移發(fā)生之后發(fā)熱元件61的溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD時(shí)的發(fā)熱元件61的電阻值為RH—STD—D，發(fā)熱元件6的電阻值Rh d由下述(8)式求的。
Rh d = Rh std dX [l+α (Th-Th std) + β (Th-Th std)2]…(8) 此處，第一測(cè)溫元件62的溫度T1和第一測(cè)溫元件62的電阻值民的關(guān)系為下述 (9)式得到。
R1 = R1 STDX [1+ α (Ti-Ti std) + β (Ti-Ti std) 2]…(9) Ti std表示第一測(cè)溫元件62的標(biāo)準(zhǔn)溫度、例如20°C。民STD為標(biāo)準(zhǔn)溫度T1 STD下預(yù)先計(jì)測(cè)到的第一測(cè)溫元件62的電阻值。根據(jù)上述(9)式，第一測(cè)溫元件62的溫度T1通過下述(10)式求得。
第一測(cè)溫元件62被施加自己不發(fā)熱程度的弱電壓而被使用，使得第一測(cè)溫元件 62的溫度T1被視為與氣氛氣體的溫度T1相同。因此，與發(fā)熱元件61不同，第一測(cè)溫元件 62被施加高電壓以高溫發(fā)熱的機(jī)會(huì)較少。從而，第一測(cè)溫元件62的溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度T1 STD 時(shí)的第一測(cè)溫元件62的電阻值Ri std由于經(jīng)年變化從預(yù)先測(cè)定的值偏離的情況較少，可視為一定的。
此處，發(fā)熱元件61產(chǎn)生電遷移之前的發(fā)熱元件61的電阻值&相對(duì)于第一測(cè)溫元件62的電阻值R1的比[根據(jù)上述⑴和(9)式，由下述(11)式得到。
Y ！ = RhZRi = [^sidX [1+α (ΤΗ"ΤΗ51Β)+β (Th-Thsid)2]!/[RisidX [l+α (Ti-Ti sid)+^ (Ti-Tisid)2]]…(11) 對(duì)發(fā)熱元件61和第一測(cè)溫元件62施加發(fā)熱元件61和第一測(cè)溫元件62自己不發(fā)熱程度的相同的弱電壓時(shí)，發(fā)熱元件61和第一測(cè)溫元件62的溫度與氣氛氣體的溫度幾乎相同。因此，在施加了自己不發(fā)熱程度的弱的相同的驅(qū)動(dòng)電力Phci時(shí)，如下述(12)式所示， 發(fā)熱元件61的溫度Th和第一測(cè)溫元件62溫度T1相等。
Th = T1 ... (12) 又，發(fā)熱元件61的標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD和第一測(cè)溫元件62的標(biāo)準(zhǔn)溫度T1 STD都是20°C 等相同溫度時(shí)，根據(jù)上述(11)式導(dǎo)出下述(13)式。
γ ！ = Rh_std/Ri std ... (13) 接著，發(fā)熱元件61發(fā)生電遷移之后的發(fā)熱元件61的電阻值Rh D相對(duì)于第一測(cè)溫元件62的電阻值R1的比Y2，根據(jù)上述⑶和(9)式，由下述(14)式求得。
y 2 = RhjZRi = KlstodX [1+α (ΙΧ_ΤΗ—J+β (TH_TH—J2]VC^sffiX [l+α (Ti-TlJ+β (T1-T1J2]]…(14) 又，根據(jù)上述(12)和(13)式，從(14)式導(dǎo)出下述(15)式。
Y2 = RilstdVRlstd ...(15) 如下述(16)式所示，通過比Y2除以比Y1,可計(jì)算發(fā)生偏移時(shí)發(fā)熱元件61的電阻值與初始值之間的變化率H。
H= Y 2/ Y ！ = Rh D/ (R1XY1)= Rh_std_D/ (RI_STD X^I)= RH_STD_D/RH_STD …(化) 發(fā)熱元件61產(chǎn)生了電遷移情況下的氣氛氣體的散熱系數(shù)^由下述(17)式求得。
M1 = ΡΗ/[(1/2β) X [-α+[α2-4β (1_RH—D/RH—STD—D) ]1/2] +Thstd-Ti] ... (17) 根據(jù)上述(16)式，從(17)式導(dǎo)出下述(18)式。
M1 = ΡΗ/[(1/2β) X [-α+[α2-4β (1-RHJ)/ (HX Rhstd) ) ]1/2] +Thstd-Ti] ... (18) 通過采用(18)式，在發(fā)熱元件61發(fā)生電遷移現(xiàn)象時(shí)，也可以正確計(jì)算氣氛氣體的散熱系數(shù)M1。
又，通過由保溫元件64將基板60的溫度保持為一定，發(fā)熱元件61發(fā)熱之前的微芯片8附近的氣氛氣體的溫度近似于基60的一定的溫度。因此，可以抑制發(fā)熱元件61發(fā)熱之前氣氛溫度的變動(dòng)。溫度變動(dòng)暫時(shí)得到抑制的氣氛氣體由發(fā)熱元件61進(jìn)一步加熱，可以更加高的精度計(jì)算散熱系數(shù)Mio 此處，氣氛氣體為混合氣體，假設(shè)混合氣體為由氣體A、氣體B、氣體C和氣體D四種氣體組成。氣體A的體積率Va、氣體B的體積率Vb、氣體C的體積率V。和氣體D的體積
10率Vd的總和如下述(19)式所示那樣為1。
VA+VB+VC+VD = 1...(19) 又，設(shè)氣體A的單位體積的發(fā)熱量為Ka、氣體B的單位體積的發(fā)熱量為Kb、氣體C 的單位體積的發(fā)熱量為K。、氣體D的單位體積的發(fā)熱量為Kd的話，則混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q為，各氣體成分的體積率乘以各氣體成分的單位體積的發(fā)熱量所得到的值的總和。從而、混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q為下述00)式所示。又，單位體積的發(fā)熱量的單位例如是MJ/m3。
Q = KaX Va+Kb X Vb+Kc X Vc+Kd XVd — (20) 又，設(shè)氣體A的散熱系數(shù)為Ma、氣體B的散熱系數(shù)為Mb、氣體C的散熱系數(shù)為M。、氣體D的散熱系數(shù)為Md的話，則混合氣體的散熱系數(shù)M1為各氣體成分的體積率乘以各氣體成分的散熱系數(shù)所得到的值的總和。從而，混合氣體的散熱系數(shù)M1由下述式求得。
M1 = MaX Va+Mb X Vb+Mc X Vc+Md XVd — (21) 進(jìn)一步的，氣體的散熱系數(shù)依存于發(fā)熱元件61的溫度TH，因此混合氣體的散熱系數(shù)M1作為發(fā)熱元件61的溫度Th的函數(shù)，如下述02)式所示。
M1 (Th) = Ma (Th) X Va+Mb (Th) X Vb+Mc (Th) X Vc+Md (Th) XVd - (22) 從而，發(fā)熱元件61的溫度為Thi時(shí)的混合氣體的散熱系數(shù)M11 (Thi)由下述Q3)式求得。又，發(fā)熱元件61的溫度為Th2時(shí)的混合氣體的散熱系數(shù)M12 (Th2)由下述04)式求得， 發(fā)熱元件61的溫度為Th3時(shí)的混合氣體的散熱系數(shù)M13 (Th3)由下述05)式求得。
M11 (Thi) = Ma (Thi) X Va+Mb (Thi) X Vb+Mc(Thi) X Vc+Md (Thi) XVd ... (23) M12(Th2) = Ma(Th2) XVa+Mb(TH2) XVb+Mc(TH2) XVc+Md(TH2) XVd ... (24) M13(Th3) = Ma(Th3) XVa+Mb(TH3) XVb+Mc(TH3) XVc+Md(Th3) XVd ... (25) 此處，相對(duì)于發(fā)熱元件61的溫度TH，各氣體成分的散熱系數(shù)禮(1^ ,Mb(Th) ,Mc(Th)， Md(Th)有非線性關(guān)系時(shí)，上述03)至05)式具有線性獨(dú)立的關(guān)系。又，相對(duì)于發(fā)熱元件61 的溫度TH，各氣體成分的散熱系數(shù)Ma(Th)，Mb (Th)，Mc (Th)，Md (Th)具有線性關(guān)系時(shí)，各氣體成分的散熱系數(shù)Ma(Th)，Mb(Th)，Mc(Th) ,Md(Th)相對(duì)于發(fā)熱元件61的溫度Th的變化率不同時(shí)， 上述03)至05)式具有線性獨(dú)立的關(guān)系。進(jìn)一步的，03)至05)式具有線性獨(dú)立的關(guān)系時(shí)，(19)和(23)至(25)式具有線性獨(dú)立關(guān)系。
圖5為顯示包含于天然氣體的甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)鈿?和二氧化碳(CO2) 的散熱系數(shù)和作為發(fā)熱電阻體的發(fā)熱元件61的溫度的關(guān)系的圖表。對(duì)于發(fā)熱元件61的溫度，甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)各個(gè)氣體成分的散熱系數(shù)具有線性關(guān)系。但是，散熱系數(shù)相對(duì)于發(fā)熱元件61的溫度的變化率，甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)各不相同。因此，構(gòu)成混合氣體的氣體成分為甲烷(CH4)、丙烷 (C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)時(shí)，上述03)至05)式具有線性獨(dú)立關(guān)系。
(23)至 0 式中的各氣體成分的散熱系數(shù) Ma (Thi)，Mb (Thi)，Mc (Tm)，Md (Thi)， Ma (Th2)，Mb (Th2)，Mc (Th2)，Md (Th2)，Ma (Th3)，Mb (Th3)，Mc (Th3)，Md (Th3)的值可通過計(jì)測(cè)等預(yù)先獲得。從而，解開(19)和至0 式的聯(lián)立方程式的話，氣體A的體積率Va、氣體B的體積率Vb、氣體C的體積率V。和氣體D的體積率Vd分別如下述06)至09)式所示，作為混合氣體的散熱系數(shù)M11 (Thi)，MI2(TH2) ,M13(Th3)的函數(shù)得到。又，下述06)至09)式中，η為自然數(shù)，fn是表示函數(shù)的符號(hào)。
Va = [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13(Th3) ]... (26) Vb = f2 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13(Th3)]... (27) Vc = f3[Mn (Thi)，M12 (Th2)，M13(Th3)]…(28) Vd = f4 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3) ]... (29) 此處，通過將06)至09)式代入上述OO)式，得到下述(30)式。
Q = KaX Va+Kb X Vb+Kc X Vc+Kd X Vd =K4Xf1 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)] +Kb X f2 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)] +Kc X f3 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)] +KdXf4 [M11 (Thi) ,M12(Th2) ,M13(Th3)]... (30) 如上述(30)式所示，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q通過以發(fā)熱元件61的溫度為TH1，Th2，Th3時(shí)的混合氣體的散熱系數(shù)M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)為變量的方程式求得。從而，混合氣體的發(fā)熱量Q由下述(31)式求出，g是表示函數(shù)的記號(hào)。
Q = g [M11 (TH1), M12 (TH2), M13 (Th3)] ...(31) 由此，關(guān)于由氣體A、氣體B、氣體C和氣體D構(gòu)成的混合氣體，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如果預(yù)先得到上述(31)式，則能夠容易計(jì)算出氣體A的體積率Va、氣體B的體積率Vb、氣體C的體積率V。和氣體D的體積率Vd未知的檢查對(duì)象混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q。具體的，計(jì)測(cè)發(fā)熱元件61的發(fā)熱溫度為Tm，Th2，Th3時(shí)的檢查對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M11 (Thi)，M12 (Th2)， M13(Th3),通過代入(31)式，可以唯一求得檢查對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q。
又，混合氣體的氣體成分不限定于四種。例如，混合氣體由η種氣體成分組成時(shí)， 首先，預(yù)先取得由下述(32)式給出的、將相對(duì)于發(fā)熱元件61的至少η-1種溫度ΤΗ1，ΤΗ2， ΤΗ3, -,THn-I 的混合氣體的散熱系數(shù) Mil (THl)，MI2(TH2)，MI3(TH3)，-,MIn-I (THn-I)作為變量的方程式。然后，計(jì)測(cè)相對(duì)于發(fā)熱元件61的η-1種溫度Thi，Th2，Th3，-,V1的η種氣體成分各自的體積率為未知的檢查對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)，…， Mllri (Tffiri),通過代入(32)式，可唯一地求得檢查對(duì)象混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q。
Q = g [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)，...，Mllri (Tffiri) ] ... (32) 但是，混合氣體的氣體成分除了含有甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)之外，以j為自然數(shù)， 還包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴(CjH2j+2)時(shí)，即使將甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴(CjH2j+2)視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，也不會(huì)對(duì)(32)式的計(jì)算造成影響。例如，也可如下述(33)至(36)式所示，分別將乙烷(C2H6)、丁烷(C4Hltl)、戊烷(C5H12)、 己烷(C6H14)視作乘上了規(guī)定系數(shù)的甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，來計(jì)算(32)式。
C2H6 = 0. 5CH4+0. 5C3H8... (33) C4H10 = -0. 5CH4+1. 5C3H8... (34) C5H12 = -1. 0CH4+2. OC3H8... (35) C6H14 = -1. 5CH4+2. 5C3H8... (36) 從而，設(shè)ζ為自然數(shù)，由η種氣體成分構(gòu)成的混合氣體的氣體成分除了含有甲烷 (CH4)、丙烷(C3H8)之外，還含有甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的ζ種烷烴(CjH2j+2)時(shí)，可以求得以至少n-z-1種溫度下混合氣體的散熱系數(shù)M1為變量的方程式。
又，用于(3 式的計(jì)算的混合氣體的氣體成分的種類和單位體積的發(fā)熱量Q為未知的檢查對(duì)象混合氣體的氣體成分的種類相同時(shí)，可利用(3 式計(jì)算檢查對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q。進(jìn)一步的，檢查對(duì)象混合氣體由種類比η種更少的氣體成分組成，而且種類比 η種少的氣體成分，包含有(32)式的計(jì)算所用的混合氣體中時(shí)，可利用(32)式。例如，用于 (32)式的計(jì)算的混合氣體包括甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)四種氣體成分時(shí)，檢查對(duì)象混合氣體不包含氮?dú)?N2)而僅包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)和二氧化碳 (CO2)三種氣體成分時(shí)，也可利用(3 式計(jì)算檢查對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q。
進(jìn)一步的，在用于(32)式的計(jì)算的混合氣體包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)作為氣體成分時(shí)，檢查對(duì)象混合氣體即使包括用于(3 式的計(jì)算的混合氣體中所不包含的烷烴 (CjH2j+2)，也可利用(32)式。這是因?yàn)?，如上所述的，甲?CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴 (CjH2jt2)可視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，不影響采用(32)式對(duì)單位體積的發(fā)熱量Q進(jìn)行計(jì)算。
此處，圖6所示的第一實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20包括填充有發(fā)熱量Q的值為已知的樣品混合氣體的腔室101、使用圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61和第一測(cè)溫元件62計(jì)測(cè)樣品混合氣體的多個(gè)散熱系數(shù)M1的值的圖6所示的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)10、基于發(fā)熱元件61的溫度和第一測(cè)溫元件62的溫度相等時(shí)的第一測(cè)溫元件62的電阻值，校正發(fā)熱元件61的電阻值的偏移的校正部301。進(jìn)一步的，氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)還包括根據(jù)樣品混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值和樣品混合氣體的多個(gè)散熱系數(shù)M1的計(jì)測(cè)值制作發(fā)熱量計(jì)算式的計(jì)算式制作模塊303，該發(fā)熱量計(jì)算式以相對(duì)于發(fā)熱元件61的多個(gè)溫度的氣體的散熱系數(shù)M1為獨(dú)立變量，以氣體的發(fā)熱量Q為從屬變量。又，樣品混合氣體包括多種氣體成分。
計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)10具有設(shè)置在注入有樣品混合氣體的腔室101內(nèi)的、采用圖1和圖2說明了的微芯片8。微芯片8通過隔熱部件18設(shè)置在腔室101內(nèi)。腔室101連接有將樣品混合氣體輸送到腔室101的流路102和，將樣品混合氣體從腔室101排出到外部的流路103。
在采用發(fā)熱量Q不同的四種樣品混合氣體的情況下，如圖7所示，準(zhǔn)備儲(chǔ)存第一樣品混合氣體的第一儲(chǔ)氣瓶50A、儲(chǔ)存第二樣品混合氣體的第二儲(chǔ)氣瓶50B、儲(chǔ)存第三樣品混合氣體的第三儲(chǔ)氣瓶50C和儲(chǔ)存第四樣品混合氣體的第四儲(chǔ)氣瓶50D。第一儲(chǔ)氣瓶50A通過流路91A連接有第一氣壓調(diào)節(jié)器31A，該第一氣壓調(diào)節(jié)器31A用于從第一儲(chǔ)氣瓶50A得到被調(diào)節(jié)為例如0. 2MPa等的低壓的第一樣品混合氣體。又，第一氣壓調(diào)節(jié)器31A通過流路 92A連接有第一流量控制裝置32A。第一流量控制裝置32A控制通過流路92A和流路102 輸送到氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20的第一樣品混合氣體的流量。
第二儲(chǔ)氣瓶50B通過流路91B連接有第二氣壓調(diào)節(jié)器31B。又，第二氣壓調(diào)節(jié)器 31B通過流路92B連接有第二流量控制裝置32B。第二流量控制裝置32B對(duì)通過流路92B， 93，102輸送到氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20的第二樣品混合氣體的流量進(jìn)行控制。
第三儲(chǔ)氣瓶50C通過流路91C連接有第三氣壓調(diào)節(jié)器31C。又，第三氣壓調(diào)節(jié)器 3IC通過流路92C連接有第三流量控制裝置32C。第三流量控制裝置32C控制通過流路92C， 93，102輸送到氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20的第三樣品混合氣體的流量。
第四儲(chǔ)氣瓶50D通過流路91D連接有第四氣壓調(diào)節(jié)器31D。又，第四氣壓調(diào)節(jié)器 31D通過流路92D連接有第四流量控制裝置32D。第四流量控制裝置32D控制通過流路92D， 93，102輸送到氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20的第四樣品混合氣體的流量。
第一至第四樣品混合氣體例如分別是天然氣。第一至第四樣品混合氣體分別包括
13例如甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)四種氣體成分。
圖6所示的第一實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20還包括校正信息存儲(chǔ)裝置401。校正信息存儲(chǔ)裝置401存儲(chǔ)，以上述(13)式計(jì)算得到的、發(fā)熱元件61產(chǎn)生電遷移前的發(fā)熱元件61的電阻值&相對(duì)于第一測(cè)溫元件62的電阻值R1的比Y1的預(yù)先獲得的值。
圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61和第一測(cè)溫元件62分別由圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路 310施加不會(huì)導(dǎo)致自己發(fā)熱的程度的較弱的驅(qū)動(dòng)電力Pm。校正部301根據(jù)上述( 式，計(jì)算施加自己不發(fā)熱程度的驅(qū)動(dòng)電力Pm時(shí)的發(fā)熱元件61的電阻值Rh D，和施加自己不發(fā)熱程度的驅(qū)動(dòng)電力Phci時(shí)的第一測(cè)溫元件62的電阻值民。又，校正部301從校正信息存儲(chǔ)裝置 401讀取比Y1的預(yù)先取得的值。校正部301，如上述(16)式所示，使發(fā)熱元件61的電阻值 Rhj除以第一測(cè)溫元件62的電阻值民和比Y工的預(yù)先得到的值的乘積，計(jì)算相對(duì)偏移發(fā)生時(shí)的發(fā)熱元件61的電阻值的初始值的變化率H。又進(jìn)一步的，校正部301取標(biāo)準(zhǔn)溫度Th std 下預(yù)先計(jì)測(cè)得到發(fā)熱元件61的電阻值Rh STD和變化率H的乘積，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD下發(fā)熱元件61的被校正得到電阻值HX Rh STD。
接著，腔室101中填充第一樣品混合氣體之后，圖1和圖2所示的微芯片8的第一測(cè)溫元件62檢測(cè)第一樣品混合氣體的溫度1\。之后，圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61被圖 6所示的驅(qū)動(dòng)電路310賦予驅(qū)動(dòng)電力Phi，Ph2，Ph30被賦予驅(qū)動(dòng)電力PH1，PH2，PH3時(shí)，發(fā)熱元件 61例如以IOO0C的溫度ThiU500C的溫度Th2和200°C的溫度Th3發(fā)熱。
從圖6所示的腔室101除去第一樣品混合氣體之后，第2至第4的樣品混合氣體依次填充入腔室101。第2至第4的樣品混合氣體分別填入腔室101之后，圖1和圖2所示的微芯片8的第一測(cè)溫元件62分別檢測(cè)第2至第4樣品混合氣體各自的溫度1\。又，發(fā)熱元件61以IOO0C的溫度TmU500C的溫度Th2和200°C的溫度Th3發(fā)熱。
又，各樣品混合氣體包括η種氣體成分時(shí)，微芯片8的圖1和圖2所示的發(fā)熱元件 61以至少η-1種不同的溫度發(fā)熱。但是，如上所述，甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴 (CjH2j.+2)可視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物。從而，Z為自然數(shù)，由η種氣體成分構(gòu)成的樣品混合氣體除了包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)作為氣體成分以外，還包含ζ種烷烴 (CjH2jt2)時(shí)，發(fā)熱元件61以至少n-z-1種不同的溫度發(fā)熱。
圖6所示的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)10具有連接于微芯片8的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302。散熱系數(shù)計(jì)算模塊302采用上述(18)式，基于圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度為Tm (此處為 IOO0C )時(shí)的發(fā)熱元件61的電阻值D、標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD下發(fā)熱元件61的被校正得到電阻值HX Rh STD、以及第一樣品混合氣體的溫度T1，計(jì)算與溫度Thi為100°C的發(fā)熱元件61熱平衡的第一樣品混合氣體的散熱系數(shù)M11的值。計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)10還分別計(jì)算與溫度Thi為100°C 的發(fā)熱元件61熱平衡的第二至第四樣品混合氣體各自的散熱系數(shù)M11的值。
又，圖6所示的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302采用上述(18)式，基于圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度為TH2 (此處為150°C )時(shí)發(fā)熱元件61的電阻值Rh2、標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD下發(fā)熱元件61的被校正后的電阻值HXRh STD和第一樣品混合氣體的溫度T1,計(jì)算與溫度Th2為 150°C的發(fā)熱元件61熱平衡的第一樣品混合氣體的散熱系數(shù)M12的值。計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)10還分別計(jì)算與溫度Th2為150°C的發(fā)熱元件61熱平衡的第二至第四樣品混合氣體各自的散熱系數(shù) M12的值。
進(jìn)一步的，圖6所示的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302采用上述(18)式，基于圖1和圖2 所示的發(fā)熱元件61的溫度為TH3 (此處為200°C )時(shí)發(fā)熱元件61的電阻值Rh3、標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD下發(fā)熱元件61的被校正后電阻值HXRh STD和第一樣品混合氣體的溫度T1,計(jì)算與溫度 Th3為200°C的發(fā)熱元件61熱平衡的第一樣品混合氣體的散熱系數(shù)MI3。計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)10還分別計(jì)算與溫度Th3為200°C的發(fā)熱元件61熱平衡的第二至第四樣品混合氣體各自的散熱系數(shù)M13的值。
圖6所示的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20進(jìn)一步包括連接于CPU300的散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402。散熱系數(shù)計(jì)算模塊302將計(jì)算得到的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的值保存于散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402。
計(jì)算式制作模塊303收集，例如第一至第四樣品混合氣體各自的已知發(fā)熱量Q的值、發(fā)熱元件61的溫度為100°C時(shí)的氣體的散熱系數(shù)M11的值、發(fā)熱元件61的溫度為150°C 時(shí)氣體的散熱系數(shù)M12的值、和發(fā)熱元件61的溫度為200°C時(shí)氣體的散熱系數(shù)M13的值。進(jìn)一步的，計(jì)算式制作模塊303基于所收集的發(fā)熱量Q和散熱系數(shù)Mn，M12，M13的值進(jìn)行多變量分析，算出以發(fā)熱元件61的溫度為100°C時(shí)的散熱系數(shù)Mn、發(fā)熱元件61的溫度為150°C 時(shí)的散熱系數(shù)M12和發(fā)熱元件61的溫度為200°C時(shí)的散熱系數(shù)M13為獨(dú)立變量、以發(fā)熱量Q 為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式。
又，多變量分析是指A. J Smola 和 B. scholkopf 所著的《A Tutorial on Support VectorRegression》(NeuroCOLT Technical Report (NC-TR-98-030)、1998 年)所揭示的支持矢量回歸、多元回歸分析，以及日本專利公開平5-141999號(hào)公報(bào)所公開的模糊量化理論II類等。又，散熱系數(shù)計(jì)算模塊302和計(jì)算式制作模塊303包括在中央運(yùn)算處理裝置 (CPU) 300 中。
氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20進(jìn)一步具有連接于CPU300的計(jì)算式存儲(chǔ)裝置403。計(jì)算式存儲(chǔ)裝置403保存計(jì)算式制作模塊303制作的發(fā)熱量計(jì)算式。而且，CPU300連接有輸入裝置312和輸出裝置313。輸入裝置312可以使用例如鍵盤和鼠標(biāo)等指向裝置等。輸出裝置313可以使用液晶顯示器、監(jiān)視器等圖像顯示裝置和打印機(jī)等。
接著，參考圖8的流程圖對(duì)第一實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量技術(shù)式的制作進(jìn)行說明。
(a)步驟S100中，保持圖7所示的第二至第四流量控制裝置32B-32D的閥閉合， 第一流量控制裝置32A的閥打開，將第一樣品混合氣體導(dǎo)入圖6所示的腔室101內(nèi)。步驟 SlOl中，校正部301計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD下發(fā)熱元件61的被校正后的電阻值HXRh STD。接著，第一測(cè)溫元件62檢測(cè)第一樣品混合氣體的溫度1\。之后，圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路310對(duì)圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61施加驅(qū)動(dòng)電力Pm，使得發(fā)熱元件61以100°C發(fā)熱。進(jìn)一步的，圖6所示的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302采用上述(18)式，計(jì)算發(fā)熱元件61的溫度為100°C 時(shí)的第一樣品混合氣體的散熱系數(shù)M11的值。又，散熱系數(shù)計(jì)算模塊302將發(fā)熱元件61的溫度為100°C時(shí)的第一樣品混合氣體的散熱系數(shù)M11的值保存在散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402。
(b)步驟S102中，驅(qū)動(dòng)電路310判定圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度切換是否完成。如果至溫度150°C以及溫度200°C的切換未完成，則返回步驟S101，圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路310使得圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61以150°C發(fā)熱。圖6所示的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302采用上述(18)式，計(jì)算發(fā)熱元件61的溫度為150°C時(shí)的第一樣品混合氣體的散熱系數(shù)M12的值，保存于散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402。
(c)在步驟S102中，判定圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度的切換是否完成。 在沒有完成到溫度200°C的切換的時(shí)候，返回步驟S101，如圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路310使得圖 1和圖2所示的發(fā)熱元件61以200°C發(fā)熱。圖6所示的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302采用上述 (18)式計(jì)算發(fā)熱元件61的溫度為200°C時(shí)的第一樣品混合氣體的散熱系數(shù)M13的值，并保存到散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402。
(d)發(fā)熱元件61的溫度的切換完成時(shí)，從步驟S102進(jìn)到步驟S103。步驟S103中， 判定樣品混合氣體的切換是否完成。至第二至第四樣品混合氣體的切換未完成時(shí)，返回步驟S100。步驟SlOO中，關(guān)閉圖7所示的第一流量控制裝置32A，維持第三至第四流量控制裝置32C 32D的閥關(guān)閉而打開第二流量控制裝置32B的閥，將第二樣品混合氣體導(dǎo)入圖 6所示的腔室101內(nèi)。
(e)與第一樣品混合氣體一樣地，重復(fù)步驟SlOl至步驟S102的循環(huán)。散熱系數(shù)計(jì)算模塊302計(jì)算發(fā)熱元件61的溫度為100°C時(shí)的第二樣品混合氣體的散熱系數(shù)M11的值， 發(fā)熱元件61的溫度為150°C時(shí)的第二樣品混合氣體的散熱系數(shù)M12的值和發(fā)熱元件61的溫度為200°C時(shí)的第二樣品混合氣體的散熱系數(shù)M13的值。散熱系數(shù)計(jì)算模塊302將計(jì)算得到的第二樣品混合氣體的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的值保存于散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402。
(f)之后，重復(fù)步驟SlOO至步驟S103的循環(huán)。這樣，發(fā)熱元件61的溫度為100°C、 150°C、20(TC時(shí)第三樣品混合氣體的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的值和發(fā)熱元件61的溫度為 100°C、15(TC、20(rC時(shí)第四樣品混合氣體的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的值都保存在散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402中。步驟S104中，從輸入裝置312將第一樣品混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值、 第二樣品混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值、第三樣品混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值和第四樣品混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值輸入到計(jì)算式制作模塊303。又，計(jì)算式制作模塊 303從散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402讀取發(fā)熱元件61的溫度為100°C、150°C、20(rC時(shí)第一至第四樣品混合氣體各自的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的值。
(g)步驟S105中，計(jì)算式制作模塊303基于第一至第四樣品混合氣體的發(fā)熱量Q 的值、發(fā)熱元件61的溫度為100°C、15(TC、20(rC時(shí)的第一至第四樣品混合氣體的散熱系數(shù) M11, M12，M13的值，進(jìn)行多元回歸分析。通過多元回歸分析，計(jì)算式制作模塊303算出以發(fā)熱元件61的溫度為100°C時(shí)的散熱系數(shù)Mn、發(fā)熱元件61的溫度為150°C時(shí)的散熱系數(shù)M12和發(fā)熱元件61的溫度為200°C時(shí)的散熱系數(shù)M13為獨(dú)立變量、以發(fā)熱量Q為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式。然后，在步驟S106中，計(jì)算式制作模塊303將所制作的發(fā)熱量計(jì)算式保存在計(jì)算式存儲(chǔ)裝置403中，完成第一實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法。
如上所述，可以根據(jù)第一實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法，制作能夠唯一地計(jì)算計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q的值的發(fā)熱量計(jì)算式。
(第二實(shí)施方式) 如圖9所示，第二實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20的CPU300連接有熱傳導(dǎo)率存儲(chǔ)裝置411。此處，圖10顯示發(fā)熱元件中流過2mA、2. 5mA和3mA的電流時(shí)的、混合氣體的散熱系數(shù)M1和熱傳導(dǎo)率的關(guān)系。如圖10所示，混合氣體的散熱系數(shù)M1和熱傳導(dǎo)率為一般的比例關(guān)系。然后，圖9所示的熱傳導(dǎo)率存儲(chǔ)裝置411以近似式或表格等形式預(yù)存導(dǎo)入腔室101中的氣體的散熱系數(shù)M1和熱傳導(dǎo)率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
第二實(shí)施方式涉及的CPU300進(jìn)一步包括熱傳導(dǎo)率計(jì)算模塊322。熱傳導(dǎo)率計(jì)算模塊322從散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402讀取散熱系數(shù)M1的值、從熱傳導(dǎo)率存儲(chǔ)裝置411讀取氣體的散熱系數(shù)M1和熱傳導(dǎo)率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。進(jìn)一步的，熱傳導(dǎo)率計(jì)算模塊322基于氣體的散熱系數(shù)M1的值、和氣體的散熱系數(shù)M1和熱傳導(dǎo)率的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算導(dǎo)入腔室101的氣體的熱傳導(dǎo)率。
第二實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20的其他構(gòu)成要素與第一實(shí)施方式相同，省略對(duì)其說明。根據(jù)第二實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20，可基于散熱系數(shù)M1, 計(jì)算氣體的正確的熱傳導(dǎo)率的值。
(第三實(shí)施方式) 如圖11所示，第三實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20的CPU300進(jìn)一步連接有濃度存儲(chǔ)裝置412。此處，圖12顯示氣體溫度T1為0°C、20°C和40°C時(shí)的丙烷氣體的散熱系數(shù)M1和濃度的關(guān)系。如圖12所示，氣體的散熱系數(shù)M1和氣體的濃度為一般的比例關(guān)系。然后，圖11所示的濃度存儲(chǔ)裝置412以近似式或表格的形式預(yù)存導(dǎo)入腔室101的氣體的散熱系數(shù)M1和濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
第三實(shí)施方式涉及的CPU300進(jìn)一步包括濃度計(jì)算模塊323。濃度計(jì)算模塊323從散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402讀取散熱系數(shù)M1的值，從濃度存儲(chǔ)裝置412讀取氣體的散熱系數(shù)M1 和濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。濃度計(jì)算模塊323基于氣體的散熱系數(shù)M1的值、氣體的散熱系數(shù) M1和濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算導(dǎo)入腔室101的氣體的濃度。
第三實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20的其他構(gòu)成要素和第一實(shí)施方式的相同，故省略其說明。根據(jù)第三實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20，可基于氣體的散熱系數(shù)M1,計(jì)算氣體的濃度的正確的值。
(第四實(shí)施方式) 如圖13所示，第四實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)21包括填充有發(fā)熱量Q 的值為未知的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的腔室101、以及采用圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61和第一測(cè)溫元件62計(jì)測(cè)計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的多個(gè)散熱系數(shù)M1的值的圖13所示的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)10。 進(jìn)一步的，氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)21包括保存以相對(duì)于發(fā)熱元件61的多個(gè)發(fā)熱溫度的氣體的散熱系數(shù)M1為獨(dú)立變量、以發(fā)熱量Q為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式的計(jì)算式存儲(chǔ)裝置403， 以及將相對(duì)于發(fā)熱元件61的多個(gè)發(fā)熱溫度的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M1的測(cè)定值代入發(fā)熱量計(jì)算式的相對(duì)于發(fā)熱元件61的多個(gè)發(fā)熱溫度的氣體的散熱系數(shù)M1的獨(dú)立變量， 計(jì)算計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q的值的發(fā)熱量計(jì)算模塊305。
計(jì)算式存儲(chǔ)裝置403保存第一實(shí)施方式中說明的發(fā)熱量計(jì)算式。此處，例如，為了制作發(fā)熱量計(jì)算式，對(duì)采用包括甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)的天然氣體作為樣品混合氣體的情況進(jìn)行說明。又，發(fā)熱量計(jì)算式，以發(fā)熱元件61的溫度Tm為 100°C時(shí)的氣體的散熱系數(shù)Mn、發(fā)熱元件61的溫度Th2為150°C時(shí)的氣體的散熱系數(shù)M12、發(fā)熱元件61的溫度Th3為200°C時(shí)的氣體的散熱系數(shù)M13作為獨(dú)立變量。
第四實(shí)施方式中，例如，包括未知體積率的甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)鈿?和二氧化碳(CO2)、且發(fā)熱量Q未知的天然氣作為計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體被導(dǎo)入腔室101。發(fā)熱元件 61和第一測(cè)溫元件62分別從圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路310被施加自己不發(fā)熱的程度的弱驅(qū)動(dòng)電力PH(I。校正部301根據(jù)上述⑵式，計(jì)算施加自己不發(fā)熱的程度的驅(qū)動(dòng)電力Phci時(shí)的發(fā)熱元件61的電阻值Rh D，和施加自己不發(fā)熱的程度的驅(qū)動(dòng)電力Phci時(shí)的第一測(cè)溫元件62的
17電阻值民。又，校正部301從校正信息存儲(chǔ)裝置401讀取比Y1的預(yù)先得到的值。校正部 301如上述(16)式所示，對(duì)發(fā)熱元件61的電阻值Rh d除以第一測(cè)溫元件62的電阻值民和比Y1的預(yù)先取得的值的乘積，計(jì)算偏移發(fā)生時(shí)的發(fā)熱元件61的電阻值偏離初始值的變化率H。進(jìn)一步的，校正部301求得標(biāo)準(zhǔn)溫度Th std下預(yù)先計(jì)測(cè)得到發(fā)熱元件61的電阻值Rh STD和變化率H的乘積，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD下發(fā)熱元件61的被校正得到的電阻值HX Rh STD。
接著，圖1和圖2所示的微芯片8的第一測(cè)溫元件62檢測(cè)計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的溫度1\。又，發(fā)熱元件61被施加來自圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路310的驅(qū)動(dòng)電力IV，PH2，PH3°在被施加驅(qū)動(dòng)電力IV，PH2，Ph3時(shí)，發(fā)熱元件61以例如100°C的溫度TH1、150°C的溫度TH2和200°C 的溫度Th3發(fā)熱。
圖13所示的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302，采用上述(18)式，基于圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度為Tm (此處為100°C )時(shí)發(fā)熱元件61的電阻值Rm D、標(biāo)準(zhǔn)溫度Th STD下發(fā)熱元件61的被校正得到的電阻值HX Rh STD和計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的溫度T1,計(jì)算與以溫度 100°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61熱平衡的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M11的值。又，散熱系數(shù)計(jì)算模塊302計(jì)算，與以溫度150°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61熱平衡的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M12的值，以及與以溫度200°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61熱平衡的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M13的值。散熱系數(shù)計(jì)算模塊302將計(jì)算得到的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的值保存在散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402中。
發(fā)熱量計(jì)算模塊305將計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的測(cè)定值代入發(fā)熱量計(jì)算式的氣體的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的獨(dú)立變量，計(jì)算計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q 的值。CP U 300進(jìn)一步連接有發(fā)熱量存儲(chǔ)裝置404。發(fā)熱量存儲(chǔ)裝置404保存發(fā)熱量計(jì)算模塊305計(jì)算得到的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q的值。第四實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)21的其他構(gòu)成要件和圖6所說明的第一實(shí)施方式涉及的氣體物性值測(cè)定系統(tǒng)20 相同，故省略其說明。
接著參考圖14所示的流程圖對(duì)第四實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量的測(cè)定方法進(jìn)行說明。
(a)步驟S200中，將計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體導(dǎo)入圖13所示的腔室101內(nèi)。步驟S201 中，校正部301計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溫度Th std下發(fā)熱元件61的被校正得到電阻值HXRh STD。接著，第一測(cè)溫元件62檢測(cè)計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的溫度1\。之后，圖13所示的驅(qū)動(dòng)電路310對(duì)圖1 和圖2所示的發(fā)熱元件61施加驅(qū)動(dòng)電力IV，使發(fā)熱元件61以100°C發(fā)熱。進(jìn)一步的，圖13 所示的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302采用上述(18)式，計(jì)算發(fā)熱元件61的溫度為100°C時(shí)的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M11的值。又，散熱系數(shù)計(jì)算模塊302將發(fā)熱元件61的溫度為 100°C時(shí)的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M11的值保存于散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402中。
(b)步驟S202中，圖13所示的驅(qū)動(dòng)電路310判斷圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61 的溫度切換是否完成。當(dāng)至溫度150°C和溫度200°C的切換沒有完成時(shí)，返回步驟S201，圖 13所示的驅(qū)動(dòng)電路310使得圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61以150°C發(fā)熱。圖13所示的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302采用上述(18)式，計(jì)算發(fā)熱元件61的溫度為150°C時(shí)的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M12的值，并保存到散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402。
(c)再次在步驟S202中，判定圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度的切換是否完成。在沒有完成至溫度200°C的切換的情況下，返回步驟S201，圖13所示的驅(qū)動(dòng)電路310
18使得圖1和圖2所示的發(fā)熱元件61以200°C發(fā)熱。圖13所示的散熱系數(shù)計(jì)算模塊302采用上述(18)式，計(jì)算發(fā)熱元件61的溫度在200°C時(shí)的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)M13的值，保存到散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402中。
(d)在發(fā)熱元件61的溫度切換完成時(shí)，從步驟S202進(jìn)到步驟S203。步驟S203 中，圖13所示的發(fā)熱量計(jì)算模塊305從計(jì)算式存儲(chǔ)裝置403讀取以發(fā)熱元件61的溫度為 100°C、150°C和200°C時(shí)的氣體的散熱系數(shù)Mn，M12，M13為獨(dú)立變量的發(fā)熱量計(jì)算式。又，發(fā)熱量計(jì)算模塊305從散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置402讀取發(fā)熱元件61的溫度為100°C、15(TC和200°C 時(shí)的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的計(jì)測(cè)值。
(e)步驟S204中，發(fā)熱量計(jì)算模塊305將計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)Mn，M12， M13的計(jì)測(cè)值代入發(fā)熱量計(jì)算式的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的獨(dú)立變量，計(jì)算計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q的值。之后，發(fā)熱量計(jì)算模塊305將計(jì)算得到的發(fā)熱量Q的值保存至發(fā)熱量存儲(chǔ)裝置404，以完成第四實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量的測(cè)定方法。
根據(jù)以上說明的第四實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量計(jì)算方法，不采用昂貴的氣相色譜儀裝置和音速傳感器，就能夠根據(jù)計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)Mn，M12，M13的計(jì)測(cè)值，測(cè)定計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的混合氣體的發(fā)熱量Q的值。
天然氣由于出產(chǎn)的氣田不同其烴的成分比率也不同。又，天然氣中除了烴之外，還包括有，氮?dú)?N2)或碳酸氣體(CO2)等。因此，由于不同的出產(chǎn)氣田，包含于天然氣的氣體成分的體積率不同，即使氣體成分的種類已知，天然氣的發(fā)熱量Q未知的情況也很多。又， 即使是同一氣田來的天然氣，其發(fā)熱量Q也不一定是不變的，其可能隨著開采時(shí)期而變化。
以往，在征收天然氣的使用費(fèi)的時(shí)候，采用的是不是根據(jù)天然氣的使用發(fā)熱量Q 而是根據(jù)使用體積來進(jìn)行收費(fèi)的方法。然而由于天然氣隨著生產(chǎn)氣田的不同其發(fā)熱量Q不同，因此根據(jù)使用體積來收費(fèi)是不公平的。對(duì)此，根據(jù)第四實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量計(jì)算方法，對(duì)氣體成分的種類為已知，但是氣體成分的體積率未知，因此發(fā)熱量Q未知的天然氣等的混合氣體的發(fā)熱量Q可簡(jiǎn)單地計(jì)算得到。因此，能夠公平地征收使用費(fèi)。
又，玻璃加工品制造業(yè)中，在對(duì)玻璃進(jìn)行加熱加工時(shí)，為了將加工精度保持一定， 希望能夠提供具有一定發(fā)熱量Q的天然氣。因此，正研究能夠正確地掌握來自多種氣田的天然氣各自的發(fā)熱量Q，調(diào)整使得全部的天然氣的發(fā)熱量Q相同，并在此基礎(chǔ)上對(duì)玻璃的加熱加工工程提供天然氣的方案。對(duì)此，根據(jù)第四實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量計(jì)算方法，能夠正確掌握來自多種氣田的天然氣各自的發(fā)熱量Q，從而能夠?qū)⒉ＡУ募訜峒庸ぞ缺３譃橐欢ā?br> 進(jìn)一步的，根據(jù)第四實(shí)施方式涉及的發(fā)熱量計(jì)算方法，能夠容易地得知天然氣等的混合氣體的正確的發(fā)熱量Q，從而可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定燃燒混合氣體時(shí)所需要的空氣量。由此， 可削減無益的二氧化碳(CO2)的排出量。
(實(shí)施例1) 首先，如圖15所示，準(zhǔn)備了發(fā)熱量Q的值為已知的觀種樣品混合氣體。觀種樣品混合氣體分別包括甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(C02)中的任意種或全部作為氣體成分。例如No. 7的樣品混合氣體包括90VOl% 的甲烷、3vol %的乙烷、Ivol %的丙烷、Ivol %的丁烷、4vol %的氮?dú)夂虸vol %的二氧化碳。 又，No. 8的樣品混合氣體包括85V01%的甲烷、10VOl%的乙烷、3V01%的丙烷和2V01%的丁烷，不包括氮?dú)夂投趸?。又，No. 9的樣品混合氣體包括85Vol%的甲烷、Svol%的乙烷、2vol %的丙烷、Ivol %的丁烷、2vol %的氮?dú)夂?vol %的二氧化碳。
接著二8種樣品混合氣體各自散熱系數(shù)M1的值，分別在發(fā)熱元件的溫度設(shè)定為 100°C、150°C和200°C時(shí)進(jìn)行計(jì)測(cè)。另外，例如No. 7的樣品混合氣體包括6種氣體成分，如上所述，乙烷(C2H6)和丁烷(C4Hltl)可視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，這樣即使在三種溫度下計(jì)測(cè)散熱系數(shù)M1的值也沒有問題。之后，基于觀種樣品混合氣體的發(fā)熱量Q的值和計(jì)測(cè)得到的散熱系數(shù)M1的值，通過支持矢量回歸，制作以散熱系數(shù)叫為獨(dú)立變量、以發(fā)熱量Q為從屬變量的計(jì)算發(fā)熱量Q的1次方程式、2次方程式和3次方程式。
在制作計(jì)算發(fā)熱量Q的的1次方程式時(shí)，校準(zhǔn)點(diǎn)可以3至5個(gè)為基準(zhǔn)適當(dāng)確定。制作得到的1次方程式由下述(37)式得到。觀種樣品混合氣體的發(fā)熱量Q以(37)式計(jì)算， 和實(shí)際發(fā)熱量Q比較，其最大誤差為2. 1 %。
Q = 39. 91-20. δθΧΜ^ΙΟΟΓ )-0. 89X1^(1501 )+19. 73XMj200°C ) ... (37) 在制作技術(shù)發(fā)熱量Q的2次方程式時(shí)，校準(zhǔn)點(diǎn)可以8至9個(gè)為基準(zhǔn)適當(dāng)確定。以制作得到2次方程式計(jì)算觀種樣品混合氣體的發(fā)熱量Q，和實(shí)際發(fā)熱量Q相比，最大誤差為 1. 2 至 1. 4%。
在制作計(jì)算發(fā)熱量Q的3次方程式時(shí)，校準(zhǔn)點(diǎn)可以10至14個(gè)為基準(zhǔn)適當(dāng)確定。用制作得到的3次方程式計(jì)算觀種樣品混合氣體的發(fā)熱量Q，并與實(shí)際發(fā)熱量Q比較，發(fā)現(xiàn)最大誤差不到1. 2%。如圖16和圖17所示的，取10個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)制作的3次方程式計(jì)算得到的發(fā)熱量Q和實(shí)際發(fā)熱量Q近似良好。
符號(hào)說明 8微芯片 10計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu) 18隔熱部件 20，21氣體物性值測(cè)定系統(tǒng) 31A，31B，31C，31D 氣壓調(diào)節(jié)器 32A，32B，32C，32D 流量控制裝置 50A，50B，50C，50D 儲(chǔ)氣瓶 60 基板 61發(fā)熱元件 62第一測(cè)溫元件 63第二測(cè)溫元件 64保溫元件 65絕緣膜 66空月空 91A，91B，91C，91D，92A, 92B, 92C, 92D, 93，102，103 流路 101 腔室 160，161，162，163，164，165，166，181，182，183 電阻元件 170，171運(yùn)算放大器 301校正部 302散熱系數(shù)計(jì)算模塊 303計(jì)算式制作模塊 305發(fā)熱量計(jì)算模塊 310驅(qū)動(dòng)電路 312輸入裝置 313輸出裝置 322熱傳導(dǎo)率計(jì)算模塊 323濃度計(jì)算模塊 401校正信息存儲(chǔ)裝置 402散熱系數(shù)存儲(chǔ)裝置 403計(jì)算式存儲(chǔ)裝置 404發(fā)熱量存儲(chǔ)裝置 411熱傳導(dǎo)率存儲(chǔ)裝置 412濃度存儲(chǔ)裝置
權(quán)利要求
1.一種發(fā)熱量計(jì)算式制作系統(tǒng)，其特征在于，包括 被注入多種混合氣體的容器；設(shè)置于所述容器的發(fā)熱元件；設(shè)置于所述容器的、計(jì)測(cè)所述多種混合氣體的各自的溫度的測(cè)溫元件； 基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正的校正部；基于所述多種混合氣體的各自的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件以多種發(fā)熱溫度發(fā)熱時(shí)的所述多種混合氣體的各自的散熱系數(shù)的值的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)；和基于所述多種混合氣體的已知發(fā)熱量的值和對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的所述散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值，制作以相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以所述發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式的計(jì)算式制作模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)熱量計(jì)算式制作系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)熱元件和所述測(cè)溫元件由同一部件構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)熱量計(jì)算式制作系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)熱元件的多個(gè)發(fā)熱溫度的數(shù)量至少是從所述多種混合氣體各自所包含的氣體成分的數(shù)量減去1的數(shù)。
4.一種發(fā)熱量計(jì)算式制作方法，其特征在于，包括 準(zhǔn)備多種混合氣體；以測(cè)溫元件計(jì)測(cè)所述多種混合氣體的各自的溫度；基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正；基于所述多種混合氣體的各自的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件以多種發(fā)熱溫度發(fā)熱時(shí)的所述多種混合氣體的各自的散熱系數(shù)的值；和基于所述多種混合氣體的已知發(fā)熱量的值和對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的所述散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值，制作以相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以所述發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)熱量計(jì)算式制作方法，其特征在于，所述發(fā)熱元件和所述測(cè)溫元件由同一部件構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求4或5所述的發(fā)熱量計(jì)算式制作方法，其特征在于，所述發(fā)熱元件的多個(gè)發(fā)熱溫度的數(shù)量至少是從所述多種混合氣體各自所包含的氣體成分的數(shù)量減去1的數(shù)。
7.如權(quán)利要求4或5所述的發(fā)熱量計(jì)算式制作方法，其特征在于，在制作所述發(fā)熱量計(jì)算式時(shí)，采用的是支持矢量回歸。
8.一種發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，包括 被注入發(fā)熱量未知的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的容器； 設(shè)置于所述容器的發(fā)熱元件；設(shè)置于所述容器的、計(jì)測(cè)所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的溫度的測(cè)溫元件； 基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正的校正部；基于所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件以多種發(fā)熱溫度發(fā)熱時(shí)的所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)；保存以相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的所述散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以所述發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式的計(jì)算式存儲(chǔ)裝置；和將所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的所述散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值代入所述發(fā)熱量計(jì)算式的所述散熱系數(shù)的獨(dú)立變量，計(jì)算所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量的值的發(fā)熱量計(jì)算模塊。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)，所述發(fā)熱元件和所述測(cè)溫元件由同一部件構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求8或9所述的發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)發(fā)熱溫度的數(shù)量至少是從包含于所述多種混合氣體的多種氣體成分的數(shù)量減去1的數(shù)。
11.一種發(fā)熱量測(cè)定方法，其特征在于，包括 準(zhǔn)備發(fā)熱量未知的計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體；以測(cè)溫元件計(jì)測(cè)所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的溫度；基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正；基于所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件以多種發(fā)熱溫度發(fā)熱時(shí)的所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值；準(zhǔn)備以相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以所述發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式；將所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的所述散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值代入所述發(fā)熱量計(jì)算式的所述散熱系數(shù)的獨(dú)立變量，計(jì)算所述計(jì)測(cè)對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量的值。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)熱量測(cè)定方法，所述發(fā)熱元件和所述測(cè)溫元件由同一部件構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求11或12所述的發(fā)熱量測(cè)定方法，其特征在于，所述多個(gè)發(fā)熱溫度的數(shù)量至少是從包含于所述多種混合氣體的多種氣體成分的數(shù)量減去1的數(shù)。
14.如權(quán)利要求11或12所述的發(fā)熱量測(cè)定方法，其特征在于，基于包括多種氣體成分的多種樣品混合氣體的發(fā)熱量的值和相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的所述多種樣品混合氣體的散熱系數(shù)的值，制作以相對(duì)于所述多種發(fā)熱溫度的散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以所述發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)熱量測(cè)定方法，其特征在于，為了制作所述發(fā)熱量計(jì)算式而采用支持矢量回歸。
16.一種物性計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括 被注入氣體的容器；設(shè)置于所述容器的發(fā)熱元件；設(shè)置于所述容器的、計(jì)測(cè)所述氣體的溫度的測(cè)溫元件；基于所述發(fā)熱元件的溫度和所述測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的所述測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)所述發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正的校正部；和基于所述氣體的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件發(fā)熱時(shí)的所述氣體的散熱系數(shù)的值的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求16所述的物性計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括基于所述被計(jì)測(cè)到的散熱系數(shù)的值，計(jì)算所述氣體的熱傳導(dǎo)率的熱傳導(dǎo)率計(jì)算模塊。
18.如權(quán)利要求17所述的物性計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括基于所述被計(jì)測(cè)到的散熱系數(shù)的值，計(jì)算所述氣體的濃度的濃度計(jì)算模塊。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種能夠容易地測(cè)定氣體發(fā)熱量的發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)。該發(fā)熱量測(cè)定系統(tǒng)，包括被注入氣體的腔室(101)；包括設(shè)置于腔室(101)的發(fā)熱元件和計(jì)測(cè)氣體的溫度的測(cè)溫元件的微芯片(8)；基于發(fā)熱元件的溫度和測(cè)溫元件的溫度相等時(shí)的測(cè)溫元件的電阻值，對(duì)發(fā)熱元件的電阻值的偏移進(jìn)行校正的校正部(301)；基于氣體的被計(jì)測(cè)到的溫度，計(jì)測(cè)使得所述發(fā)熱元件以多種發(fā)熱溫度發(fā)熱時(shí)的氣體的散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值的計(jì)測(cè)機(jī)構(gòu)(10)；保存以相對(duì)于多個(gè)發(fā)熱溫度的散熱系數(shù)為獨(dú)立變量、以發(fā)熱量為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式的計(jì)算式存儲(chǔ)裝置(402)；將氣體的散熱系數(shù)的計(jì)測(cè)值代入發(fā)熱量計(jì)算式的散熱系數(shù)的獨(dú)立變量，計(jì)算氣體的發(fā)熱量的值的發(fā)熱量計(jì)算模塊(305)。
文檔編號(hào)G01N25/20GK102192923SQ201110026690
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者武藤裕行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社山武