JPH05149767A - Mass flowmeter - Google Patents
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- JPH05149767A JPH05149767A JP3331294A JP33129491A JPH05149767A JP H05149767 A JPH05149767 A JP H05149767A JP 3331294 A JP3331294 A JP 3331294A JP 33129491 A JP33129491 A JP 33129491A JP H05149767 A JPH05149767 A JP H05149767A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、産業用の流体搬送用設
備に使用される質量流量計に関し、さらに詳細には、導
管中を流れる少量の流体の質量流量を高精度かつ速い応
答性で計測する質量流量計に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass flow meter used for industrial fluid conveyance equipment, and more particularly, to a mass flow rate of a small amount of fluid flowing in a conduit with high accuracy and fast response. The present invention relates to a mass flow meter for measuring.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の質量流量計としては、定電流方式
と定温度駆動方式とが知られている。定電流方式とは、
内部を流体が流れる導管の上流側と下流側に各々温度係
数の大なる一対の自己加熱型測温体を巻き付け感熱コイ
ルを形成し、各感熱に供給する電流値を一定に保持し、
流体が流れることにより変化する感熱コイルの温度変化
を検出することにより流量計測を行うものである。しか
し、定電流方式は、感熱コイルの温度変化を利用してい
るため、応答性が悪いという問題があり、少量の流体を
高精度で供給するシステムで使用する質量流量計として
は不満足なものであった。2. Description of the Related Art As a conventional mass flow meter, a constant current method and a constant temperature driving method are known. What is the constant current method?
A pair of self-heating type temperature measuring elements each having a large temperature coefficient are wound around the upstream side and the downstream side of the conduit through which the fluid flows to form a heat sensitive coil, and the current value supplied to each heat sensitive is held constant,
The flow rate is measured by detecting the temperature change of the heat-sensitive coil which changes as the fluid flows. However, the constant current method has a problem of poor responsiveness because it utilizes the temperature change of the heat sensitive coil, and is not satisfactory as a mass flow meter used in a system that supplies a small amount of fluid with high accuracy. there were.
【0003】定電流方式における応答性の悪さを改良す
る手段として、定温度駆動方式が実用化されている。定
温度駆動方式とは、内部を流体が流れる導管の上流側と
下流側に各々温度係数の大なる一対の自己加熱型測温体
を巻き付け感熱コイルを形成し、各感熱コイルによりブ
リッジ回路を作り、感熱コイルの温度を一定値に制御し
て、流体の質量流量をブリッジ回路間の電位差より演算
するようにしたものである。As a means for improving the poor response in the constant current method, the constant temperature driving method has been put into practical use. The constant temperature drive method is to form a thermosensitive coil by wrapping a pair of self-heating type temperature measuring elements each having a large temperature coefficient on the upstream side and the downstream side of the conduit through which the fluid flows, to form a bridge circuit by each thermosensitive coil. The temperature of the heat sensitive coil is controlled to a constant value, and the mass flow rate of the fluid is calculated from the potential difference between the bridge circuits.
【0004】しかし、定温度駆動方式は、動作原理が熱
線流速計と同一であるため、周囲温度の変化や流体の熱
容量の違いにより、流体が全く流れていない状態でのブ
リッジ回路間の電圧を示すゼロ点が変動しやすいという
欠点がある。また、流体が流れている時も、流体温度の
変化等によりブリッジ回路間の電位差が変動しやすいと
いう欠点があった。However, since the operating principle of the constant temperature drive system is the same as that of the hot-wire anemometer, the voltage between the bridge circuits in the state where no fluid is flowing due to the change in ambient temperature and the difference in heat capacity of the fluid is There is a drawback that the zero point shown tends to fluctuate. Further, even when the fluid is flowing, the potential difference between the bridge circuits is likely to fluctuate due to changes in the fluid temperature and the like.
【0005】これらの問題を解決する手段の一つが、特
開昭61−128123号公報により図9に示すように
提案されている。ここで、導管1の内部を流体Fが矢印
で示す方向に流れている。導管1の上流側と下流側とに
2つの感熱コイルR1,R2がUV硬化樹脂等で接着さ
れ、センサ部2を構成している。感熱コイルR1,R2
は各々定温度制御回路3,4に接続しており、感熱コイ
ルR1,R2の温度が常に相等しくかつ一定になるよう
に制御している。従って、定温度制御回路3,4から出
力される電圧P1,P2は、各々の定温度制御回路にお
いて感熱コイルR1,R2を定温度に維持するために必
要なエネルギ量に比例している。One of means for solving these problems is proposed by Japanese Patent Laid-Open No. 61-128123 as shown in FIG. Here, the fluid F is flowing in the conduit 1 in the direction indicated by the arrow. The two heat sensitive coils R1 and R2 are bonded to the upstream side and the downstream side of the conduit 1 with UV curable resin or the like to form the sensor unit 2. Heat sensitive coil R1, R2
Are connected to constant temperature control circuits 3 and 4, respectively, and control them so that the temperatures of the heat sensitive coils R1 and R2 are always equal and constant. Therefore, the voltages P1 and P2 output from the constant temperature control circuits 3 and 4 are proportional to the amount of energy required to maintain the heat sensitive coils R1 and R2 at the constant temperature in each constant temperature control circuit.
【0006】ここで、電圧の差P1−P2は、図10に
実線で示すように流体Fの質量流量に比例するものであ
り、P1−P2を計測することにより質量流量を計測す
ることができる。しかし、流体Fのガス温度が上昇する
と、図9に点線で示すようにP1,P2の値が変動し、
P1´,P2´となる。従ってP1−P2の値を補正し
ないと正確な流量が計測できない。一方、電圧の和P1
+P2が流体Fの温度と比例的に変動することに着目し
て、P1−P2をP1+P2により除した値を用いるこ
とによりP1−P2の値の補正を行っていた。Here, the voltage difference P1-P2 is proportional to the mass flow rate of the fluid F as shown by the solid line in FIG. 10, and the mass flow rate can be measured by measuring P1-P2. .. However, when the gas temperature of the fluid F rises, the values of P1 and P2 change as shown by the dotted line in FIG.
P1 'and P2'. Therefore, an accurate flow rate cannot be measured unless the values of P1 and P2 are corrected. On the other hand, the sum of the voltages P1
Focusing on the fact that + P2 fluctuates in proportion to the temperature of the fluid F, the value of P1-P2 is corrected by using the value obtained by dividing P1-P2 by P1 + P2.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
62−132120号公報に記載された従来技術におい
ては、温度補正が十分でなく、高精度かつ速い応答性で
流量を計測することができなかった。すなわち、流体が
流れていないときのゼロ点を補正するゼロドリフト補償
と、流体が流れているときの温度補正とを一つの演算回
路で行っているため、周囲温度の変化やガス温度の変化
に応じた精確かつ応答性の高い質量流量計測を行うこと
ができなかったのである。However, in the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-132120, the temperature correction is not sufficient, and the flow rate cannot be measured with high accuracy and fast responsiveness. It was That is, since the zero drift compensation that corrects the zero point when the fluid is not flowing and the temperature correction when the fluid is flowing are performed by one arithmetic circuit, it is possible to reduce the ambient temperature change and the gas temperature change. It was not possible to measure the mass flow rate with high accuracy and high responsiveness.
【0008】従来技術は、P1+P2の値が流体Fのガ
ス温度変化に対応して変化することに着目してP1−P
2をP1+P2で除することにより、P1−P2の値の
温度補正を行っている。しかし、実際の質量流量計にお
いては、上流側、下流側の感熱コイルR1,R2の特性
の不均一性(感熱コイルR1,R2の抵抗のばらつき、
伝熱係数のばらつき等)のため、流体Fが全く流れてい
ない状態においても出力(P1−P2)は完全にゼロで
はないので、ゼロ調整が必要である。また、そのゼロ点
が温度変化するゼロドリフトの補正が必要となる。その
ため、従来技術のようにガス温度の指標としてP1+P
2を用いて、それのみでそれら2種類の温度補正を同時
に行なうと、精確な補正を行うことができず、計測する
質量流量に誤差や時間遅れが発生してしまっている。In the prior art, attention is paid to the fact that the value of P1 + P2 changes in accordance with the change in the gas temperature of the fluid F, P1-P
By dividing 2 by P1 + P2, the temperature of the value of P1-P2 is corrected. However, in the actual mass flowmeter, the nonuniformity of the characteristics of the upstream and downstream heat-sensitive coils R1 and R2 (variation in resistance of the heat-sensitive coils R1 and R2,
Due to the heat transfer coefficient variation, etc., the output (P1-P2) is not completely zero even when the fluid F is not flowing at all, so zero adjustment is necessary. Further, it is necessary to correct the zero drift in which the zero point changes in temperature. Therefore, as in the prior art, P1 + P is used as an index of gas temperature.
If the two kinds of temperature corrections are simultaneously performed by using No. 2 as described above, accurate correction cannot be performed, and an error or a time delay occurs in the measured mass flow rate.
【0009】従来技術により、P1−P2をP1+P2
で除して補正したデータを図11に示す。温度が25度
以下では流量が0cc/minの出力が0Vになってい
るが、25度以上では僅かにマイナスとなっている。こ
れは少量の流体を精度よく搬送することを目的とする供
給系で使用される質量流量計としては問題がある。According to the prior art, P1-P2 is replaced by P1 + P2
The data corrected by dividing by is shown in FIG. The output at a flow rate of 0 cc / min is 0 V when the temperature is 25 degrees or lower, but is slightly negative when the temperature is 25 degrees or higher. This is problematic as a mass flow meter used in a supply system for the purpose of accurately conveying a small amount of fluid.
【0010】さらに、ゼロドリフト補償を行うために、
流体が流れていないときに、ブリッジ回路間の電圧を等
しくしているが、この方法でゼロドリフト補償を行なう
と、間熱コイルR1,R2の温度に差が発生し、応答性
が悪くなるという欠点があった。一方、近年例えば半導
体の製造工程において少量の腐食ガス等を流量で1%以
下の精度で供給すること等が必要とされており、精度の
要求はさらに厳しくなってきている。従って、従来技術
ではその要求を満たすことができなかったのである。Further, in order to perform zero drift compensation,
When the fluid is not flowing, the voltage between the bridge circuits is made equal, but if the zero drift compensation is performed by this method, a difference occurs in the temperatures of the inter-heating coils R1 and R2, and the responsiveness deteriorates. There was a flaw. On the other hand, in recent years, for example, in the manufacturing process of semiconductors, it has been required to supply a small amount of corrosive gas or the like at a flow rate with an accuracy of 1% or less, and the accuracy requirement is becoming more severe. Therefore, the prior art could not meet the demand.
【0011】また、流体の性質により、流体のガス温度
が変動したときのP1−P2の変動値は異なっているに
もかかわらず、従来技術では単純に(P1−P2)/
(P1+P2)の値により流量を計測しているため、異
なった流体に使用する質量流量計であっても温度補正が
一定となっていて、流体の性質に応じた適切な温度補正
を行うことができなかった。Further, although the variation value of P1-P2 when the gas temperature of the fluid varies due to the property of the fluid, in the prior art, it is simply (P1-P2) /
Since the flow rate is measured by the value of (P1 + P2), the temperature correction is constant even for mass flowmeters used for different fluids, and it is possible to perform appropriate temperature correction according to the nature of the fluid. could not.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の質量流量計は以下の様な構成を有してい
る。 (1)内部を流体が流れる導管と、導管の周囲に互いに
独立して巻かれ流体の温度に応じて抵抗値が変化する2
つの抵抗体と、抵抗体の温度を一定に保ちながら抵抗体
に与えられるエネルギの差から導管を流れる流体の質量
流量を演算する制御手段とを有するものであって、前記
制御手段が、流体の質量流量がゼロのときには、周囲温
度が変化してもエネルギ差が一定になるようにゼロドリ
フト演算を行う。In order to achieve this object, the mass flowmeter of the present invention has the following construction. (1) A conduit through which a fluid flows, and the resistance value changes depending on the temperature of the fluid, which is wound around the conduit independently of each other.
One resistor and a control means for calculating the mass flow rate of the fluid flowing through the conduit from the difference in energy applied to the resistor while keeping the temperature of the resistor constant, wherein the control means is When the mass flow rate is zero, zero drift calculation is performed so that the energy difference becomes constant even if the ambient temperature changes.
【0013】(2)上記(1)に記載するものであっ
て、前記制御手段が、さらに前記流体が流されたときで
あって流体温度が変化した場合に、エネルギの差を補正
する温度補正演算を行なう。 (3)上記(1)または(2)に記載するものであっ
て、前記制御手段が抵抗体に与えられたエネルギの和に
所定の係数を乗じた値をエネルギ差に加減算した値に基
づいて、前記流体のゼロドリフト演算を行なう。(2) In the above-mentioned (1), the control means corrects the energy difference when the fluid temperature is changed when the fluid is further flown. Calculate. (3) According to the above (1) or (2), based on a value obtained by adding or subtracting an energy difference to a value obtained by multiplying a sum of energy given to the resistor by a predetermined coefficient by the control means. , Performing zero drift calculation of the fluid.
【0014】(4)上記(2)に記載するものであっ
て、前記制御手段が抵抗体に与えられたエネルギの和を
変数とする一次関数を、エネルギの差に乗ずることによ
り温度補正演算を行なう。(4) In the above-mentioned (2), the temperature correction calculation is performed by multiplying the energy difference by a linear function whose variable is the sum of energy given to the resistor by the control means. To do.
【0015】[0015]
【作用】上記の構成よりなる本発明の質量流量計の導管
は、内部に流体を流して流体を搬送する。また、2つの
抵抗体は、導管の周囲に互いに独立して巻かれ流体の温
度に応じて抵抗値が変化する。制御手段は、抵抗体の温
度を一定に保ちながら抵抗体に与えられるエネルギの差
から導管を流れる流体の質量流量を演算する。さらに、
制御手段は、流体の質量流量がゼロのときには、周囲温
度が変化してもエネルギ差が一定になるようにゼロドリ
フト演算を行う。The conduit of the mass flowmeter according to the present invention having the above-mentioned structure causes a fluid to flow inside and conveys the fluid. Further, the two resistors are wound around the conduit independently of each other, and the resistance value changes according to the temperature of the fluid. The control means calculates the mass flow rate of the fluid flowing through the conduit from the difference in energy applied to the resistor while keeping the temperature of the resistor constant. further,
When the mass flow rate of the fluid is zero, the control means performs the zero drift calculation so that the energy difference becomes constant even if the ambient temperature changes.
【0016】また、制御手段は、さらに前記流体が流さ
れたときであって周囲温度が変化した場合に、エネルギ
の差を補正する温度補正演算を行なう。また、制御手段
は、抵抗体に与えられたエネルギの和に所定の係数を乗
じた値をエネルギ差に加減算した値に基づいて、前記流
体のゼロドリフト演算を行なう。Further, the control means further performs a temperature correction calculation for correcting the energy difference when the fluid is further flowed and the ambient temperature changes. Further, the control means performs the zero drift calculation of the fluid based on the value obtained by adding or subtracting the value obtained by multiplying the sum of the energy given to the resistor by a predetermined coefficient to the energy difference.
【0017】また、入力手段により、使用者は任意の値
を入力する。また、制御手段は、入力手段からの入力値
を前記所定の係数として演算する。また、制御手段は、
抵抗体に与えられたエネルギの和を変数とする一次関数
を、エネルギの差に乗ずることにより温度補正演算を行
なう。Further, the user inputs an arbitrary value by the input means. Further, the control means calculates the input value from the input means as the predetermined coefficient. Further, the control means is
The temperature correction calculation is performed by multiplying the difference in energy by a linear function having the sum of energy given to the resistor as a variable.
【0018】[0018]
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例である質量
流量計について図面を参照しながら説明する。本発明の
一実施例である質量流量計の制御回路を図1に示す。こ
こで、従来の制御回路と同じ機能を持つ構成要素につい
ては、従来の説明で用いた番号を使用している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A mass flowmeter which is an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a control circuit of a mass flowmeter which is an embodiment of the present invention. Here, the numbers used in the conventional description are used for the components having the same functions as those of the conventional control circuit.
【0019】導管1の内部を流体Fが矢印で示す方向に
流れている。導管1は内径0.5mm、長さ20mmの
SUS316製のチューブである。導管1の上流側と下
流側とに、直径25μmの感熱抵抗線を70ターン巻き
付けて2つの感熱コイルR1,R2が形成されている。
感熱抵抗線は、鉄、ニッケル合金等の温度係数の大なる
材質で作られている。感熱コイルR1,R2は導管1に
UV硬化樹脂等で接着され、センサ部2を構成してい
る。The fluid F flows in the conduit 1 in the direction indicated by the arrow. The conduit 1 is a SUS316 tube having an inner diameter of 0.5 mm and a length of 20 mm. Two heat sensitive coils R1 and R2 are formed on the upstream side and the downstream side of the conduit 1 by winding a heat sensitive resistance wire having a diameter of 25 μm for 70 turns.
The heat-sensitive resistance wire is made of a material having a large temperature coefficient such as iron or nickel alloy. The heat sensitive coils R1 and R2 are bonded to the conduit 1 with UV curable resin or the like to form the sensor unit 2.
【0020】感熱コイルR1,R2は各々定温度制御回
路3,4に接続している。定温度制御回路3,4は、感
熱コイルR1,R2が常に相等しくかつ一定になるよう
に制御している。定温度制御回路3,4から出力される
電圧P1,P2は、各々の定温度制御回路において感熱
コイルR1,R2を定温度に維持するために必要なエネ
ルギ量を示している。電圧P1,P2は、トランジスタ
により電流値として増幅され減算回路5及び加算回路6
に供給される。The heat sensitive coils R1 and R2 are connected to constant temperature control circuits 3 and 4, respectively. The constant temperature control circuits 3 and 4 control the heat sensitive coils R1 and R2 so that they are always equal and constant. The voltages P1 and P2 output from the constant temperature control circuits 3 and 4 indicate the amount of energy required to maintain the heat sensitive coils R1 and R2 at constant temperature in each constant temperature control circuit. The voltages P1 and P2 are amplified as current values by the transistors and are subtracted by the subtraction circuit 5 and the addition circuit 6.
Is supplied to.
【0021】加算回路6には、P1とP2とを加算した
値に所定の係数値mを乗算するための抵抗R3,R4が
接続されている。本実施例の場合、R3=30kΩ,R
4=1kΩであり、m=0.033となっている。ま
た、減算回路5には、P1とP2の差をそのまま出力す
るためにR4=10kΩの抵抗が3つ取り付けられてい
る。The adder circuit 6 is connected to resistors R3 and R4 for multiplying a value obtained by adding P1 and P2 by a predetermined coefficient value m. In the case of this embodiment, R3 = 30 kΩ, R
4 = 1 kΩ and m = 0.033. Further, the subtractor circuit 5 is provided with three resistors of R4 = 10 kΩ for outputting the difference between P1 and P2 as it is.
【0022】減算回路5の出力と加算回路6の出力と一
定電圧回路8の出力とが補正回路9に接続されている。
減算回路5、加算回路6、一定電圧回路8及び補正回路
9によりゼロドリフト補償回路10が構成されている。
ゼロドリフト補償回路10はVsを出力する。補正回路
9の出力は、ゲイン補償により温度補償を行う温度補償
回路11に接続されている。温度補償回路11は周辺温
度を測定するセンサーであるサーミスタ12を構成要素
としている。温度補償回路11はVoを出力する。The output of the subtraction circuit 5, the output of the addition circuit 6 and the output of the constant voltage circuit 8 are connected to the correction circuit 9.
The subtraction circuit 5, the addition circuit 6, the constant voltage circuit 8 and the correction circuit 9 constitute a zero drift compensation circuit 10.
The zero drift compensation circuit 10 outputs Vs. The output of the correction circuit 9 is connected to a temperature compensation circuit 11 that performs temperature compensation by gain compensation. The temperature compensation circuit 11 has a thermistor 12, which is a sensor for measuring the ambient temperature, as a constituent element. The temperature compensation circuit 11 outputs Vo.
【0023】次に、本実施例の作用について説明する。
感熱コイルR1,R2には、電流が流され感熱コイルR
1,R2は一定温度に保持されるよう制御されている。
導管1の管内を流体Fが矢印の方向に流されたとき、導
管1の上流側に巻かれた感熱コイルR1は、流体により
熱を奪われるため温度が低くなる。それを高くするため
に、出力電圧P1は、流体Fが流れていない時の出力電
圧Poより大きくなる。また、導管1の下流側に巻かれ
た感熱コイルR2は、感熱コイルR1により温められた
流体Fによって熱を与えられるため、温度が高くなる。
それを低くするために、出力電圧P2は、流体Fが流れ
ていない時の出力電圧Poより小さくなる。Next, the operation of this embodiment will be described.
An electric current is applied to the heat sensitive coils R1 and R2, and the heat sensitive coil R
1 and R2 are controlled to be maintained at a constant temperature.
When the fluid F is flown in the direction of the arrow in the conduit 1, the temperature of the heat sensitive coil R1 wound on the upstream side of the conduit 1 becomes low because the heat is taken away by the fluid. In order to raise it, the output voltage P1 becomes larger than the output voltage Po when the fluid F is not flowing. Further, since the heat-sensitive coil R2 wound on the downstream side of the conduit 1 is given heat by the fluid F heated by the heat-sensitive coil R1, the temperature thereof becomes high.
In order to lower it, the output voltage P2 becomes smaller than the output voltage Po when the fluid F is not flowing.
【0024】図5に示すように、上流側の感熱コイルR
1の出力電圧P1は、流体Fの流量と正比例して増加す
る。一方、下流側の感熱コイルR2の出力電圧P2は、
流体Fの流量が10cc/minまでは流量と反比例し
て減少し、10cc/min付近より上昇する。流量が
少ない領域では、流体Fが感熱コイルR1により高い温
度に加熱されており、感熱コイルR2は、感熱コイルR
1とは逆に流体Fから熱を与えられるため、感熱コイル
R2の出力電圧P2は減少する。しかし、流量が多くな
ると、流体Fは低い温度のままで感熱コイルR2に至る
ため、感熱コイルR2は流体Fに熱を奪われるため、出
力電圧P2が増加し始めるのである。As shown in FIG. 5, the heat-sensitive coil R on the upstream side
The output voltage P1 of 1 increases in direct proportion to the flow rate of the fluid F. On the other hand, the output voltage P2 of the thermal coil R2 on the downstream side is
The flow rate of the fluid F decreases inversely with the flow rate up to 10 cc / min, and rises from around 10 cc / min. In the region where the flow rate is small, the fluid F is heated to a high temperature by the heat sensitive coil R1, and the heat sensitive coil R2 is
Contrary to 1, the heat is applied from the fluid F, so that the output voltage P2 of the heat sensitive coil R2 decreases. However, when the flow rate increases, the fluid F reaches the heat sensitive coil R2 at a low temperature, and the heat is absorbed in the heat sensitive coil R2, so that the output voltage P2 starts to increase.
【0025】ところで、減算回路5で演算される電圧の
差P1−P2は、図2に実線で示すように流体Fの質量
流量に比例するものであり、P1−P2を計測すること
により質量流量を計測することができる。しかし、流体
Fのガス温度が上昇すると、図2に点線で示すようにP
1,P2の値が変動しP1−P2の値を補正しないと正
確な流量が計測できない。By the way, the voltage difference P1-P2 calculated by the subtraction circuit 5 is proportional to the mass flow rate of the fluid F as shown by the solid line in FIG. 2, and the mass flow rate is measured by measuring P1-P2. Can be measured. However, if the gas temperature of the fluid F rises, as shown by the dotted line in FIG.
The values of 1 and P2 vary and the accurate flow rate cannot be measured unless the values of P1 and P2 are corrected.
【0026】一方、図2に示すように、P1+P2の値
は流体Fのガス温度が変化したときに点線で示す位置に
変化する。本実施例では、質量流量の量として計測して
いるブリッジ回路間の電位差P1−P2が図6に示すよ
うに、0cc/minにおける変化が周囲の温度変化に
対して一次元的に変化していることに着目して、温度変
化の指標としてP1+P2を用いて、ゼロドリフト補償
を行っている。On the other hand, as shown in FIG. 2, the value of P1 + P2 changes to the position shown by the dotted line when the gas temperature of the fluid F changes. In this embodiment, as shown in FIG. 6, the potential difference P1-P2 between the bridge circuits, which is measured as the mass flow rate, changes at 0 cc / min in a one-dimensional manner with respect to the ambient temperature change. Paying attention to the fact that P1 + P2 is used as an index of temperature change, zero drift compensation is performed.
【0027】次に、ゼロドリフト補償について詳細に説
明する。定温度制御回路3,4は、感熱コイルR1,R
2が常に相等しくかつ一定になるように制御している。
ここで、定温度制御回路3,4から出力される電圧P
1,P2は、各々の定温度制御回路において感熱コイル
R1,R2を定温度に維持するために必要なエネルギ量
を示している。これらのことは従来装置と同じであり詳
しい説明は省略する。電圧P1,P2は、各々トランジ
スタにより電流値として増幅され減算回路5及び加算回
路6に供給される。Next, the zero drift compensation will be described in detail. The constant temperature control circuits 3 and 4 are heat sensitive coils R1 and R.
2 is controlled so that they are always equal and constant.
Here, the voltage P output from the constant temperature control circuits 3 and 4
Reference numerals 1 and P2 indicate the amounts of energy required to maintain the thermosensitive coils R1 and R2 at constant temperatures in the respective constant temperature control circuits. These are the same as in the conventional device, and detailed description thereof will be omitted. The voltages P1 and P2 are amplified as current values by the respective transistors and supplied to the subtraction circuit 5 and the addition circuit 6.
【0028】加算回路6により、P1とP2とを加算し
た値に所定の係数値mが乗算される。本実施例の場合、
R3=30kΩ,R4=1kΩであり、m=0.033
となっている。従って、−0.033*(P1+P2)
が加算回路6から出力される。また、減算回路5は、P
1とP2の差−(P1−P2)を出力する。The addition circuit 6 multiplies the value obtained by adding P1 and P2 by a predetermined coefficient value m. In the case of this embodiment,
R3 = 30 kΩ, R4 = 1 kΩ, and m = 0.033
Has become. Therefore, -0.033 * (P1 + P2)
Is output from the adder circuit 6. Further, the subtraction circuit 5 has a P
The difference between 1 and P2- (P1-P2) is output.
【0029】補正回路9により、減算回路5の出力と加
算回路6の出力とに、一定電圧回路8の出力が加算され
る。本実施例では、一定電圧回路は、−0.275Vを
出力している。従って、ゼロドリフト補償回路10が出
力するVsは、Vs=(P1−P2)+m*(P1+P
2)−nとなる。ここで、本実施例では、m=0.03
3,n=0.275である。The correction circuit 9 adds the output of the constant voltage circuit 8 to the output of the subtraction circuit 5 and the output of the addition circuit 6. In this embodiment, the constant voltage circuit outputs -0.275V. Therefore, the Vs output by the zero drift compensation circuit 10 is Vs = (P1-P2) + m * (P1 + P
2) -n. Here, in this embodiment, m = 0.03
3, n = 0.275.
【0030】次に、mとnの算出方法を説明する。すな
わち、上記装置において流体Fを全く流さない状態でP
1+P2を計測し、図3に示すデータを作成し、直線で
近似して、P1−P2=0とおいて、できた2次方程式
をm,nについて解いたものである。Vsを上記計算式
でゼロドリフト補正したデータを図4に示す。当然なが
ら、流体Fの質量流量が0cc/minのデータは全て
の温度に対して0となっている。これにより、流量Fが
0cc/minにきわめて近い値であっても、精度よく
ブリッジ回路間の電位差を温度補正できるので、少量の
流体Fを温度変化がある状態で搬送しても送られた流体
Fの質量流量を精度よく把握し、調整することができ
る。Next, a method of calculating m and n will be described. That is, in the above device, P without flowing the fluid F at all
1 + P2 is measured, the data shown in FIG. 3 is created, approximated by a straight line, P1-P2 = 0 is set, and the resulting quadratic equation is solved for m and n. Data in which Vs is zero-drift corrected by the above calculation formula is shown in FIG. As a matter of course, the data of the mass flow rate of the fluid F of 0 cc / min is 0 for all temperatures. As a result, even if the flow rate F is a value very close to 0 cc / min, the potential difference between the bridge circuits can be accurately temperature-corrected, so that even if a small amount of the fluid F is transported in a state where the temperature changes, the fluid sent is sent. The mass flow rate of F can be accurately grasped and adjusted.
【0031】ゼロドリフト補正された出力Vsは、ゲイ
ン補償により温度補償を行う温度補償回路11に接続さ
れている。温度補償回路11は周辺温度を測定するセン
サーであるサーミスタ12を構成要素としている。温度
補償回路11はVoを出力する。Voは、サーミスタ1
2の出力R7によりゲインの補正が行われ、ブリッジ回
路間の電位差の温度変化による傾きの変動が補正され
る。The zero-drift corrected output Vs is connected to a temperature compensating circuit 11 which performs temperature compensation by gain compensation. The temperature compensation circuit 11 has a thermistor 12, which is a sensor for measuring the ambient temperature, as a constituent element. The temperature compensation circuit 11 outputs Vo. Vo is the thermistor 1
The gain is corrected by the output R7 of 2 and the fluctuation of the inclination due to the temperature change of the potential difference between the bridge circuits is corrected.
【0032】ゲイン補正によるブリッジ回路間の電位差
の温度変化による傾きの変動の補正に、サーミスタを使
用せずに、P1+P2を周囲温度の指標として使用し、
図7に示すように、P1+P2を変数とする一次関数を
ゼロドリフト補正されたエネルギの差に乗ずることによ
り、次の式 Vo=Vs*{P−(P1+P2)*Q} により補正してもよい。これによれば、サーミスタを使
用することなく、温度補正ができるのでコストを低くす
ることができる。In order to correct the variation of the inclination due to the temperature change of the potential difference between the bridge circuits by the gain correction, P1 + P2 is used as an index of the ambient temperature without using the thermistor,
As shown in FIG. 7, by multiplying the zero-drift-corrected energy difference by a linear function having P1 + P2 as a variable, correction may be performed by the following formula Vo = Vs * {P- (P1 + P2) * Q}. .. According to this, the temperature can be corrected without using the thermistor, so that the cost can be reduced.
【0033】本実施例では、ゼロドリフト補正を、周囲
温度の指標としてP1+P2を利用して行っているが、
サーミスタにより測定した周囲温度にを用いてゼロドリ
フト補正を行ってもよい。その時の制御回路図を図8に
示す。サーミスタの出力を上記実施例におけるP1+P
2の代わりに使用して演算するものであり、詳細な説明
は省略する。In this embodiment, the zero drift correction is carried out by using P1 + P2 as an index of the ambient temperature.
Zero drift correction may be performed using the ambient temperature measured by a thermistor. The control circuit diagram at that time is shown in FIG. The output of the thermistor is P1 + P in the above embodiment.
It is used instead of 2 for calculation, and detailed description thereof will be omitted.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の質量流量計は、導管の周囲に互いに独立して巻か
れ流体の温度に応じて抵抗値が変化する2つの抵抗体の
温度を一定に保ちながら抵抗体に与えられるエネルギの
差から導管を流れる流体の質量流量を演算する制御手段
が、流体の質量流量が零のときには、周囲温度が変化し
てもエネルギ差が一定になるようにゼロドリフト演算を
行っているので、少量の流体を計測する場合であっても
温度変化による質量流量の変動を精度よく補正できるた
め、少量の流体を精度よくかつ高い応答性で計測するこ
とができる。As is apparent from the above description, the mass flowmeter of the present invention has the temperature of two resistors which are wound around the conduit independently of each other and whose resistance value changes according to the temperature of the fluid. When the mass flow rate of the fluid is zero, the control means for calculating the mass flow rate of the fluid flowing through the conduit from the difference in the energy applied to the resistor while keeping the constant value becomes constant even if the ambient temperature changes. Since the zero drift calculation is performed like this, even when measuring a small amount of fluid, it is possible to accurately correct the change in mass flow rate due to temperature changes, so it is possible to measure a small amount of fluid accurately and with high responsiveness. You can
【0035】また、制御手段が、さらに前記流体が流さ
れたときであって流体温度が変化した場合に、エネルギ
の差を補正する温度補正演算を行なっているので、少量
の流体を計測する場合であっても温度変化による質量流
量の変動を精度よく補正できるため、少量の流体を精度
よく計測することができる。Further, since the control means performs the temperature correction calculation for correcting the energy difference when the fluid temperature is changed when the fluid is further flown, a small amount of fluid is measured. Even in this case, since the fluctuation of the mass flow rate due to the temperature change can be accurately corrected, a small amount of fluid can be accurately measured.
【0036】また、制御手段が抵抗体に与えられたエネ
ルギの和を変数とする一次関数を、エネルギの差に乗ず
ることにより温度補正演算を行なっているので、余分な
サーミスタ等を使う必要がないため、コストを低くする
ことができる。Further, since the control means performs the temperature correction calculation by multiplying the energy difference by a linear function having the sum of energy given to the resistors as a variable, it is not necessary to use an extra thermistor or the like. Therefore, the cost can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の一実施例である質量流量計の制御構成
を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a control configuration of a mass flowmeter that is an embodiment of the present invention.
【図2】導管に流体が流れる時の質量流量、出力電圧及
び温度変化との関係を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a mass flow rate, an output voltage, and a temperature change when a fluid flows through a conduit.
【図3】ガス温度と出力電圧の関係を示す特性図であ
る。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between gas temperature and output voltage.
【図4】ゼロドリフト補正された電圧の特性を示す特性
図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a characteristic of zero-drift-corrected voltage.
【図5】導管に流体が流れる時の質量流量と出力電圧の
関係を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a mass flow rate and an output voltage when a fluid flows through a conduit.
【図6】ゼロドリフト補正や温度補正をする前の出力電
圧と温度との関係を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between output voltage and temperature before zero drift correction and temperature correction.
【図7】本発明の第二の実施例である質量流量計の制御
構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a control configuration of a mass flowmeter according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第三の実施例である質量流量計の制御
構成を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a control configuration of a mass flowmeter that is a third embodiment of the present invention.
【図9】従来技術である質量流量計の制御構成を示す回
路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a control configuration of a mass flowmeter which is a conventional technique.
【図10】従来技術である質量流量計の出力電圧を示す
特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing an output voltage of a conventional mass flowmeter.
【図11】従来技術である質量流量計の温度補正された
出力電圧を示す特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram showing a temperature-corrected output voltage of a conventional mass flowmeter.
1 導管 2 センサ部 3 定温度制御回路 4 定温度制御回路 5 減算回路 6 加算回路 8 一定電圧回路 9 補正回路 10 ゼロドリフト補償回路 11 温度補償回路 12 サーミスタ F 流体 R1 感熱コイル R2 感熱コイル 1 conduit 2 sensor part 3 constant temperature control circuit 4 constant temperature control circuit 5 subtraction circuit 6 addition circuit 8 constant voltage circuit 9 correction circuit 10 zero drift compensation circuit 11 temperature compensation circuit 12 thermistor F fluid R1 heat sensitive coil R2 heat sensitive coil
Claims (4)
囲に互いに独立して巻かれ流体の温度に応じて抵抗値が
変化する2つの抵抗体と、該抵抗体の温度を一定に保ち
ながら抵抗体に与えられるエネルギの差から該導管を流
れる流体の質量流量を演算する制御手段とを有する質量
流量計において、 前記制御手段が、前記流体の質量流量がゼロのときに
は、周囲温度が変化しても前記エネルギ差が一定になる
ようにゼロドリフト演算を行うことを特徴とする質量流
量計。1. A conduit through which a fluid flows, two resistors which are independently wound around the conduit and whose resistance value changes according to the temperature of the fluid, and the temperature of the resistor is kept constant. While controlling the mass flow rate of the fluid flowing through the conduit from the difference in energy applied to the resistor, the control means controls the ambient temperature to change when the mass flow rate of the fluid is zero. Even if the energy difference is constant, the zero drift calculation is performed.
て流体温度が変化した場合に、前記エネルギの差を補正
する温度補正演算を行なうことを特徴とする質量流量
計。2. The device according to claim 1, wherein the control means performs a temperature correction calculation for correcting the energy difference when the fluid is further flowed and the fluid temperature changes. A mass flowmeter characterized by the above.
において、 前記抵抗体に与えられたエネルギの和に所定の係数を乗
じた値を前記エネルギの差に加減算した値に基づいて、
前記流体のゼロドリフト演算を行なうことを特徴とする
質量流量計。3. The method according to claim 1 or 2, wherein a value obtained by multiplying a sum of energy given to the resistor by a predetermined coefficient is added to or subtracted from the energy difference,
A mass flowmeter for performing zero drift calculation of the fluid.
変数とする一次関数を、前記エネルギの差に乗ずること
により前記温度補正演算を行なうことを特徴とする質量
流量計。4. The temperature correction calculation according to claim 2, wherein the control means multiplies a linear function having a variable of a sum of energy given to the resistor by the energy difference. A mass flowmeter characterized by the above.
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