JPS61133866A - 流動状態検出センサ - Google Patents
流動状態検出センサInfo
- Publication number
- JPS61133866A JPS61133866A JP25618084A JP25618084A JPS61133866A JP S61133866 A JPS61133866 A JP S61133866A JP 25618084 A JP25618084 A JP 25618084A JP 25618084 A JP25618084 A JP 25618084A JP S61133866 A JPS61133866 A JP S61133866A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spherical body
- fluid
- circuit
- heat generating
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 49
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 24
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は流動状態検出センナ、特に流体の流動状態を三
次元的に測定する流動状態検出センサに関する。
次元的に測定する流動状態検出センサに関する。
[従来技術]
従来より、流体の流動状態を電気的に検出する流動状態
検出センサが周知であり、気体又は液体等の流体の流速
、方向等の流動状態の測定に幅広く用いられていた。
検出センサが周知であり、気体又は液体等の流体の流速
、方向等の流動状態の測定に幅広く用いられていた。
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、従来の流動状態検出センサは、流体の流動状態
を単に2次元的に測定することができるに過ぎず、流動
状態の変化を三次元的に測定する場合には、3個のセン
サを90度異なる角度となるよう配置しなければならな
いという欠点があった。
を単に2次元的に測定することができるに過ぎず、流動
状態の変化を三次元的に測定する場合には、3個のセン
サを90度異なる角度となるよう配置しなければならな
いという欠点があった。
また、このようにして3個のセンサを組合せ流動状態を
測定しても、従来のセンサは測定可能な流れ方向の方位
角、迎角が共に90度以内と狭いため、その測定精度が
流れ方向に依存してしまい、流動状態の流れ方向が大き
く変化するような場合にはこれを正確に測定することが
できないという欠点があった。
測定しても、従来のセンサは測定可能な流れ方向の方位
角、迎角が共に90度以内と狭いため、その測定精度が
流れ方向に依存してしまい、流動状態の流れ方向が大き
く変化するような場合にはこれを正確に測定することが
できないという欠点があった。
発明の目的
本発明はこのような従来の課題に鑑み為されたものであ
り、その目的は、流体の流動状態を三次元的に正確に測
定することの可能な流動状態検出センナを提供すること
にある。
り、その目的は、流体の流動状態を三次元的に正確に測
定することの可能な流動状態検出センナを提供すること
にある。
[問題点を解決するための手段]
本発明のセンサは、略球状体の表面全域を略同形状をし
た複数の単位発熱領域に区画形成し、これら各単位発熱
領域に互いに接続され分圧回路を形成する同一配線パタ
ーンの発熱抵抗体を設ける。
た複数の単位発熱領域に区画形成し、これら各単位発熱
領域に互いに接続され分圧回路を形成する同一配線パタ
ーンの発熱抵抗体を設ける。
そして、前記分圧回路を通電し各発熱抵抗体を通電加熱
することにより得られる分圧回路の出力に基づき、略球
状体表面における流体の流動状態を3次元的に測定する
。
することにより得られる分圧回路の出力に基づき、略球
状体表面における流体の流動状態を3次元的に測定する
。
ここにおいて、前記略球状体は、流体の流れを乱すこと
の少ない球体に形成することが好ましいが、これ以外に
も例えば16面体、36面体というような球体に近い形
状の正多面体を用いることも可能である。
の少ない球体に形成することが好ましいが、これ以外に
も例えば16面体、36面体というような球体に近い形
状の正多面体を用いることも可能である。
また、この略球状体は、その表面に形成された各単位発
熱領域をそれぞれ独立した発熱体とじで償能させるため
、熱電導率の低い材料を用いて形成することが好ましく
、例えばガラス材料等を用いて形成することができる。
熱領域をそれぞれ独立した発熱体とじで償能させるため
、熱電導率の低い材料を用いて形成することが好ましく
、例えばガラス材料等を用いて形成することができる。
また、略球状体として正多面体を用いる場合には、正多
面体を構成する各面を単位発熱領域として用いることが
好ましい。
面体を構成する各面を単位発熱領域として用いることが
好ましい。
また、前述したように各単位発熱領域に設けられた各発
熱抵抗体は、対応する各単位発熱領域を発熱体として機
能させるものであり、該発熱抵抗体は、例えば各単位発
熱領域内に所定の配線パターンに沿って被覆形成しても
よく、また抵抗体そのものを配線パターンに沿って接着
固定することにより形成しても良い。
熱抵抗体は、対応する各単位発熱領域を発熱体として機
能させるものであり、該発熱抵抗体は、例えば各単位発
熱領域内に所定の配線パターンに沿って被覆形成しても
よく、また抵抗体そのものを配線パターンに沿って接着
固定することにより形成しても良い。
そして、このようにして設けられた発熱抵抗体からなる
分圧回路への通電は、直流、交流のいずれを用いること
も可能である。
分圧回路への通電は、直流、交流のいずれを用いること
も可能である。
次に本発明のセンサの原理について説明する。
第2図(a)に示すごとく、所定の形状をした発熱体を
流速U、流動方向(方位角θ、迎角φ)の流体内に設置
した場合を想定する。
流速U、流動方向(方位角θ、迎角φ)の流体内に設置
した場合を想定する。
ここにおいて、発熱体の発熱温度Twを一定保つように
ジュール熱を発生させた場合には、前述したように温度
Tf、流速Uの流体により奪われる熱fllQは次式に
より与えられることが知られている。
ジュール熱を発生させた場合には、前述したように温度
Tf、流速Uの流体により奪われる熱fllQは次式に
より与えられることが知られている。
Q=(A+BU” )(Tw−Tf) ・・
・・(1)尚、A、nは発熱体の形状、流体の物性等に
より定まる定数であり、Bは発熱体から流速Uの流体へ
の熱の奪われ易さを表すものであり、流動方向、すなわ
ち方位角θ、迎角φの関数どして与えられる。
・・(1)尚、A、nは発熱体の形状、流体の物性等に
より定まる定数であり、Bは発熱体から流速Uの流体へ
の熱の奪われ易さを表すものであり、流動方向、すなわ
ち方位角θ、迎角φの関数どして与えられる。
流速の検出原理
ここにおいて、前記定数Bは、発熱体の形状がほぼ球形
状をしている場合には、流動方向くθ。
状をしている場合には、流動方向くθ。
φ)に対する方向依存性を示さない一定の値となること
が知られている。
が知られている。
従って、本発明にがかるセンサの略球状体を1個の球形
状をした発熱体として考えると、前記第1式に基づき、
略球状体の周囲を流れる流体の流速Uは流動方向(θ、
φ)に対する方向依存性を示さない値として次式によっ
て与えられる。
状をした発熱体として考えると、前記第1式に基づき、
略球状体の周囲を流れる流体の流速Uは流動方向(θ、
φ)に対する方向依存性を示さない値として次式によっ
て与えられる。
U−[((−) −A ) −−] ・・・(2)
Tw−Tf B ここにおいて、A、B、nは定数であり、略球状体から
流体により奪われる熱ff1Qは、各発熱抵抗体から発
生する全ジュール熱Qと等しくなる。
Tw−Tf B ここにおいて、A、B、nは定数であり、略球状体から
流体により奪われる熱ff1Qは、各発熱抵抗体から発
生する全ジュール熱Qと等しくなる。
従って、本発明のセンサによれば、温度TV。
Tfを測定し、かつ各発熱抵抗体からの仝ジュール熱電
を分圧回路の分圧出力に基づき電気的に演算し、該演弾
値を用い前記第2式の演算を行うことにより、略球状体
の周囲を流れる流体の流速すをその3次元的な流動方向
に関わりなく正確に検出することができる。
を分圧回路の分圧出力に基づき電気的に演算し、該演弾
値を用い前記第2式の演算を行うことにより、略球状体
の周囲を流れる流体の流速すをその3次元的な流動方向
に関わりなく正確に検出することができる。
流動方向(θ、φ)の検出原理
次に略球状体の周囲流れる流体の流動方向(θ。
φ)を検出する原理について説明する。
略球状体の表面に区画形成された各単位発熱領域をそれ
ぞれ独立した1つの発熱体として考えると、各中位発熱
領域から流体により奪われる熱量Q1は前記第1式に基
づき次のようにして現わされる。
ぞれ独立した1つの発熱体として考えると、各中位発熱
領域から流体により奪われる熱量Q1は前記第1式に基
づき次のようにして現わされる。
Qi=(Ai+Bi(θ、 φ)U” )(Tw−Tf
) ! ’ CI (3)但し、 。
) ! ’ CI (3)但し、 。
Q−Σ、Qi
−t1
なお、mは略球状体表面に区画形成された単位発熱gA
滅の区画数でありm≧ 4である。また八iはAi =
□ である。
滅の区画数でありm≧ 4である。また八iはAi =
□ である。
本発明において、各単位発熱領域はほぼ同形状に形成さ
れているため、前記第3式に示す発熱体の形状、物性等
により定まる定数A、nは全ての単位発熱領域において
等しい値となり、従って各単位発熱領域において流動方
向(Q、φ)の関ダとして与えられる定数Bは、前記第
3式に基づき次式より与えられる。
れているため、前記第3式に示す発熱体の形状、物性等
により定まる定数A、nは全ての単位発熱領域において
等しい値となり、従って各単位発熱領域において流動方
向(Q、φ)の関ダとして与えられる定数Bは、前記第
3式に基づき次式より与えられる。
Qi A I
Bi(θ、φ)・((−) −−) □ −Tw−T
f m II ft。
・ ・・ ・ ・ (4)但し、□=^l=^2=・
・・=Am ここにおいて、流体の流動方向(θ、φ)は3次元の3
個の未知数をもって現わされることがら独立した3個の
定数B(を求めることにより流体の流動方向(θ、φ)
を特定することができ、従って、前記第4式に基づき3
つの独立した単位発熱領域の定数Bを求めればよい。
f m II ft。
・ ・・ ・ ・ (4)但し、□=^l=^2=・
・・=Am ここにおいて、流体の流動方向(θ、φ)は3次元の3
個の未知数をもって現わされることがら独立した3個の
定数B(を求めることにより流体の流動方向(θ、φ)
を特定することができ、従って、前記第4式に基づき3
つの独立した単位発熱領域の定数Bを求めればよい。
ところで、各単位発熱領域表面から奪われる熱ff1Q
iは、その発熱領域に設けられた発熱抵抗体の発熱量と
ほぼ等しい。
iは、その発熱領域に設けられた発熱抵抗体の発熱量と
ほぼ等しい。
従って、本発明のセンサによれば、略球体体の表面に形
成された各中位発熱領域から任意に選択された少なくと
も3つの領域における発熱量Qiを、分圧回路の分圧出
力に基づき電気的に演算し、これを前第4式に代入し3
つの独立した単位発熱領域の定数Bを求めることにより
、略球状体表面を流れる流体の流動方向(θ、φ)を3
次元的に求めることができる。
成された各中位発熱領域から任意に選択された少なくと
も3つの領域における発熱量Qiを、分圧回路の分圧出
力に基づき電気的に演算し、これを前第4式に代入し3
つの独立した単位発熱領域の定数Bを求めることにより
、略球状体表面を流れる流体の流動方向(θ、φ)を3
次元的に求めることができる。
[作用]
以上の構成とすることにより、本発明のセンサを用いて
流体の流動状態を測定する場合には、まず発熱体どして
機能する略球状体を流体内に設置する。
流体の流動状態を測定する場合には、まず発熱体どして
機能する略球状体を流体内に設置する。
そして、この略球状体の発熱温度Twを一定に保つよう
に分圧回路に通電し、各発熱抵抗体の通電加熱を行う。
に分圧回路に通電し、各発熱抵抗体の通電加熱を行う。
このようにすることにより、略球状体は全体として1個
の略球状体表面体として機能し、また各単位発熱領域は
それぞれ独立した発熱体として機能する。ここにおいて
、この略球状体の周囲に流体の流れが存在すると、略球
状体から奪われる熱量は、流体の正面位置において多く
、その周辺にいくに従って減少する。すなわち、略球状
体表面から奪われる熱ωの分布は、流体の流速、流動方
向(θ、φ)に対応した3次元的なものとなる。このと
き、略球状体表面に設けられた全発熱抵抗のジュール熱
を測定し、この測定値を前記第2式に代入することによ
り、略球状体の周囲を流れる流体の流速を検出すること
ができる。
の略球状体表面体として機能し、また各単位発熱領域は
それぞれ独立した発熱体として機能する。ここにおいて
、この略球状体の周囲に流体の流れが存在すると、略球
状体から奪われる熱量は、流体の正面位置において多く
、その周辺にいくに従って減少する。すなわち、略球状
体表面から奪われる熱ωの分布は、流体の流速、流動方
向(θ、φ)に対応した3次元的なものとなる。このと
き、略球状体表面に設けられた全発熱抵抗のジュール熱
を測定し、この測定値を前記第2式に代入することによ
り、略球状体の周囲を流れる流体の流速を検出すること
ができる。
また、分圧回路の任意の分圧出力に基づき、略球状体表
面に区画形成された少なくとも3個以上の単位発熱領域
におけるジュール熱を演算し、この演算値を前記第4式
に代入し独立した3個の定数Biを求めることにより、
略球状体表面を流れる流体の流動方向(θ、ψンを検出
することができる。
面に区画形成された少なくとも3個以上の単位発熱領域
におけるジュール熱を演算し、この演算値を前記第4式
に代入し独立した3個の定数Biを求めることにより、
略球状体表面を流れる流体の流動方向(θ、ψンを検出
することができる。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、流体の流動状態
、例えば流体の流速及び流動方向等の3次元的な流動変
化をその流れ方向に依存することなく正確に測定するこ
とができる。
、例えば流体の流速及び流動方向等の3次元的な流動変
化をその流れ方向に依存することなく正確に測定するこ
とができる。
[実施例]
次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。
本発明の検出センサでは、略球状体の表面を、少なくと
も4つの単位発熱領域に区画う成し、これら各単位発熱
領域における発熱聞を求めることにより、流体の流速の
みならず、その流動方向も正確に測定することができる
。
も4つの単位発熱領域に区画う成し、これら各単位発熱
領域における発熱聞を求めることにより、流体の流速の
みならず、その流動方向も正確に測定することができる
。
従って、略球状体を球形に形成し、単にその表面を4個
の同形状とした単位発熱領域に区画形成することにより
、本発明のセンサを形成することができる。
の同形状とした単位発熱領域に区画形成することにより
、本発明のセンサを形成することができる。
そして、このようにして本発明の検出センサを形成した
場合には、センタの構造が極めて簡単なものとなり、し
かも分圧回路の出力に極めて簡(11な演算処理を施す
ことにより、流体の流動方向を3次元的に正確に測定づ
“ることかできる。
場合には、センタの構造が極めて簡単なものとなり、し
かも分圧回路の出力に極めて簡(11な演算処理を施す
ことにより、流体の流動方向を3次元的に正確に測定づ
“ることかできる。
第1図にはこのような本発明の流動状態検出センサの好
適な実施例が示されており、本発明のセンナは、発熱体
として機能する略球状体10を含み、該略記球状体10
を支持棒12により所望の流動状態測定部位に設置して
いる。
適な実施例が示されており、本発明のセンナは、発熱体
として機能する略球状体10を含み、該略記球状体10
を支持棒12により所望の流動状態測定部位に設置して
いる。
ここにおいて、流体のレイノルズ数が大きくなると#j
1球状休1体の表面における流れ状態が変化し測定精度
が低Fするため、略球状体10の大きさは流体の性質に
併せて適当な大きさに設定することが好ましい。実施例
において、略球状体10は、直径が約3111111の
ガラス球体を用いて形成されている。
1球状休1体の表面における流れ状態が変化し測定精度
が低Fするため、略球状体10の大きさは流体の性質に
併せて適当な大きさに設定することが好ましい。実施例
において、略球状体10は、直径が約3111111の
ガラス球体を用いて形成されている。
また、前記支持棒12は中空ガラス棒を用いて形成され
ている。ここにおいて、前記支持棒12は、流体の流れ
を乱し測定誤差を引起すことがないよう十分に細く形成
することが好ましい。
ている。ここにおいて、前記支持棒12は、流体の流れ
を乱し測定誤差を引起すことがないよう十分に細く形成
することが好ましい。
本発明の特徴的事項は、略球状体10の表面を全域を略
同形状をした複数の単位発熱領域に区画形成し、これら
各単位発熱領域に同一配線パターンの発熱抵抗体14を
設けたことにある。このようにすることにより、抵抗体
14が形成された各単位発熱領域は、抵抗体14を通電
加味することにより良好な発熱体として機能する。
同形状をした複数の単位発熱領域に区画形成し、これら
各単位発熱領域に同一配線パターンの発熱抵抗体14を
設けたことにある。このようにすることにより、抵抗体
14が形成された各単位発熱領域は、抵抗体14を通電
加味することにより良好な発熱体として機能する。
ここにおいて、前記略球状体10の表面は任意の数の単
位発熱領域に区画形成することが11能であり、実施例
においては第2図に示すごとく4個の単位発熱領域A+
、A2 、As 、A4に区画形成している。
位発熱領域に区画形成することが11能であり、実施例
においては第2図に示すごとく4個の単位発熱領域A+
、A2 、As 、A4に区画形成している。
そして、略球状体10の各単位発熱領域Al1A2 、
A3 、A+に第3図に示すごとく、膜厚1000人の
同一配線パターンの発熱抵抗体14−1゜14−2.1
4−3.14−4が直列に接続されるように被覆形成し
、第4図に示す分圧回路22を形成している。
A3 、A+に第3図に示すごとく、膜厚1000人の
同一配線パターンの発熱抵抗体14−1゜14−2.1
4−3.14−4が直列に接続されるように被覆形成し
、第4図に示す分圧回路22を形成している。
ここにおいて、抵抗体14が設けられた各単位発熱領域
A+、△2 、A3.A4が良好な発熱体として機能す
るためには、低抗体14のスリットはなるべく狭く形成
されることが好ましく、実施例において、そのスリット
幅は約50μmに設定されている。
A+、△2 、A3.A4が良好な発熱体として機能す
るためには、低抗体14のスリットはなるべく狭く形成
されることが好ましく、実施例において、そのスリット
幅は約50μmに設定されている。
また、本実施例において、分圧回路の両端電極端子、す
なわち抵抗体14−1及び14−4の一方の電極端子1
6−1.16−2は支持棒12に近接して設けられてい
る。また、略球状体10の表面には、各抵抗体14−1
.14−2.14−3.14−4の各接続点20−1.
20−2゜20−3から支持棒12に向は分圧出力取出
し用のリード層18−1.18−2.18−3が被覆形
成され、そのリード層18の信号取出し端は支持棒12
に近接してそれぞれ形成されている。
なわち抵抗体14−1及び14−4の一方の電極端子1
6−1.16−2は支持棒12に近接して設けられてい
る。また、略球状体10の表面には、各抵抗体14−1
.14−2.14−3.14−4の各接続点20−1.
20−2゜20−3から支持棒12に向は分圧出力取出
し用のリード層18−1.18−2.18−3が被覆形
成され、そのリード層18の信号取出し端は支持棒12
に近接してそれぞれ形成されている。
なお、略球状体10の表面上において、支持棒12の取
付は位置、各抵抗体14−1.14−2゜14−3の接
続点20−1.20−2.20−3はそれぞれ等間隔と
なるよう形成されている。
付は位置、各抵抗体14−1.14−2゜14−3の接
続点20−1.20−2.20−3はそれぞれ等間隔と
なるよう形成されている。
製造方法
ここにおいて、前記略球状体10上へのPL薄膜抵抗体
14及びリード818の形成は、実施例において、電子
線ビームによるレジストのパターニングと、P(の電子
ご−ム蒸着、リフトオフにより行われている。
14及びリード818の形成は、実施例において、電子
線ビームによるレジストのパターニングと、P(の電子
ご−ム蒸着、リフトオフにより行われている。
まず、ガラス略球状体10の表面にレジストを塗付し、
その112電子線ビームにより低抗体14のスリットパ
ターンをレジスト上に露光する。このとき、スリットパ
ターンのスリット幅はなるべく狭いほうが好ましい。
その112電子線ビームにより低抗体14のスリットパ
ターンをレジスト上に露光する。このとき、スリットパ
ターンのスリット幅はなるべく狭いほうが好ましい。
その後略球状体10の表面から未露光のレジストを除去
し、略球状体10の表面にptを電子ご一ム蒸着する。
し、略球状体10の表面にptを電子ご一ム蒸着する。
そして、このような蒸着が終了した後、略球状体表面1
0の表面からレジストを除去することによりレジスト上
の不要なPt薄膜は除去され、ガラス略球状体10の表
面に抵抗体14−1.14−2.14−3.14−4及
び各リード層18が被覆形成されることになる。
0の表面からレジストを除去することによりレジスト上
の不要なPt薄膜は除去され、ガラス略球状体10の表
面に抵抗体14−1.14−2.14−3.14−4及
び各リード層18が被覆形成されることになる。
また、本発明のセンサの製造方法としては、前述した方
法以外にも、例えば略球状体10の表面全滅に薄膜を形
成した後、i抗体ゴ4の配線パターンに沿ってレーザビ
ームで不要な部分の簿膜を除去することによりセンサの
製造を行うことも可能である。
法以外にも、例えば略球状体10の表面全滅に薄膜を形
成した後、i抗体ゴ4の配線パターンに沿ってレーザビ
ームで不要な部分の簿膜を除去することによりセンサの
製造を行うことも可能である。
また、前記実施例では、抵抗体14の材料としてP[を
用いた場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限ら
ず、他の抵抗材料、例えばNi等も用いることができる
。
用いた場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限ら
ず、他の抵抗材料、例えばNi等も用いることができる
。
作用
本発明の検出センサを第2図(a)に示すごとく、流体
内に設置することにより、前記定温度法を用い略球状体
1Qの周囲における流体の流速U及び流れ方向くθ、φ
)を以下に述べるごとく三次元的に測定することができ
る。
内に設置することにより、前記定温度法を用い略球状体
1Qの周囲における流体の流速U及び流れ方向くθ、φ
)を以下に述べるごとく三次元的に測定することができ
る。
まず、本発明の検出センサを流体内に設置し、略球状体
10の表面における温度Twが一定になるように各領域
A+ 、A2 、△1.A、に設けられた抵抗体14−
1.14−2.14−3.14−4を直列に通電加熱す
る。
10の表面における温度Twが一定になるように各領域
A+ 、A2 、△1.A、に設けられた抵抗体14−
1.14−2.14−3.14−4を直列に通電加熱す
る。
このとき、各抵抗体14−1.14−2.14−3.1
4−4から発生する全ジュール熱Qを分圧回路の出力に
基づき電気的に演算し、前記第(2)式に代入すること
により、流体の流速Uをその三次元的な流動す向に関わ
りなく正確に検出することができる。
4−4から発生する全ジュール熱Qを分圧回路の出力に
基づき電気的に演算し、前記第(2)式に代入すること
により、流体の流速Uをその三次元的な流動す向に関わ
りなく正確に検出することができる。
また、略球状体10におシブる各領域A+’□A+から
任意に選択された3つの領域におけるQl(i−1〜4
)を分圧回路の出力に基づき演算し、次にこのようにし
て求めた3つの測定値を前記第4式に代入することによ
り得られる3個の方程式を演算することにより、流体の
流動方向(θ、φ)を三次元的に検出することができる
。
任意に選択された3つの領域におけるQl(i−1〜4
)を分圧回路の出力に基づき演算し、次にこのようにし
て求めた3つの測定値を前記第4式に代入することによ
り得られる3個の方程式を演算することにより、流体の
流動方向(θ、φ)を三次元的に検出することができる
。
以上説明したように、本発明の検出センサによれば、流
体の流速及びその流動方向を三次元的に正確に検出する
ことができる。
体の流速及びその流動方向を三次元的に正確に検出する
ことができる。
従って、例えば本発明の検出センサを両者のトルクコン
バータ内に組込むことにより、トルクコンバータ内にお
いて三次元的に変化するオイルの流動状態を正確に検出
してトルクコンバータの効率を改善することができ、こ
の結果、車両の燃費を改善することが可能となる。
バータ内に組込むことにより、トルクコンバータ内にお
いて三次元的に変化するオイルの流動状態を正確に検出
してトルクコンバータの効率を改善することができ、こ
の結果、車両の燃費を改善することが可能となる。
次に、前記定温度法を用いて本発明の検出センサを駆動
する駆動回路及びこのようにして駆動される検出センI
すの出力に基づき流動状態を演算する演算回路の具体的
な実施例を説明する。
する駆動回路及びこのようにして駆動される検出センI
すの出力に基づき流動状態を演算する演算回路の具体的
な実施例を説明する。
センサ駆動回路
第5図には測定法として定温度法を用いたときのセンサ
の駆動回路が示されており、実施例の駆動回路は、セン
サの各抵抗体14−1.14−2゜14−3.14−4
を直列に接続した分圧回路22から成る全抵抗Rと、抵
抗24.26.28とによりブリッジ回路を構成してお
り、このブリッジ回路の出力を増幅して該ブリッジ回路
の電源とする差動増幅器30が図示のごとく接続されて
フィードバック回路が形成されているものである。
の駆動回路が示されており、実施例の駆動回路は、セン
サの各抵抗体14−1.14−2゜14−3.14−4
を直列に接続した分圧回路22から成る全抵抗Rと、抵
抗24.26.28とによりブリッジ回路を構成してお
り、このブリッジ回路の出力を増幅して該ブリッジ回路
の電源とする差動増幅器30が図示のごとく接続されて
フィードバック回路が形成されているものである。
この構成の駆動回路は、ホットワイヤやホットフィルム
センサの定温度駆動回路として一般的に周知のものであ
るが、以下にその動作を概略説明する。
センサの定温度駆動回路として一般的に周知のものであ
るが、以下にその動作を概略説明する。
例えば、本発明のけンサをトルクコンバータ内に設置し
オイルの流動状態を測定する場合には、センサ周囲のオ
イルの流速が増しセンサの全抵抗Rから奪われる熱量が
増え全抵抗の温度がさがるとこの温度の低下は全抵抗R
の抵抗値の減少として現れ、その結果、抵抗24と全抵
抗Rとの接続部32にお(プる電位が低下づる。
オイルの流動状態を測定する場合には、センサ周囲のオ
イルの流速が増しセンサの全抵抗Rから奪われる熱量が
増え全抵抗の温度がさがるとこの温度の低下は全抵抗R
の抵抗値の減少として現れ、その結果、抵抗24と全抵
抗Rとの接続部32にお(プる電位が低下づる。
この接続部32には差動増幅器30の角入力端子が接続
されているため、該差動増幅器30の電圧値は上昇しブ
リッジ回路へのへ力電辻が上昇する。
されているため、該差動増幅器30の電圧値は上昇しブ
リッジ回路へのへ力電辻が上昇する。
これにより、全抵抗Rへ加わる電圧が1臂し、その公金
抵抗Rの発するジュール熱による熱エネルギが上昇し、
全抵抗Rの発熱温度が上昇することになる。
抵抗Rの発するジュール熱による熱エネルギが上昇し、
全抵抗Rの発熱温度が上昇することになる。
この結果、全抵抗Rの抵抗値は上昇し流速が増す前の抵
抗値に戻り、ブリッジ回路が平衡することになる。
抗値に戻り、ブリッジ回路が平衡することになる。
このようにして、実施例の駆動回路においては、オイル
の流速が変動してもフィードバック回路の動きにより全
抵抗Rの発熱温度が一定に保たれ、全抵抗Rから発生す
るジュール熱の総熱flikQは差動増幅器30の出力
電圧Vに対応することとなる。
の流速が変動してもフィードバック回路の動きにより全
抵抗Rの発熱温度が一定に保たれ、全抵抗Rから発生す
るジュール熱の総熱flikQは差動増幅器30の出力
電圧Vに対応することとなる。
このとき、全抵抗Rから発生する総熱量Qは全抵抗Rへ
の印加電圧を■−とすると次式0式%(5) として与えられる。
の印加電圧を■−とすると次式0式%(5) として与えられる。
従って、このようにして求めた総熱ff1Qを前記第2
式に代入することによりオイルの流速Uを検出すること
ができる。
式に代入することによりオイルの流速Uを検出すること
ができる。
また、本発明のセンサにおける各領域A+ 。
A2 、・・・A4内の任意の3領域における熱ff1
Qi。
Qi。
Q j 、 Qk (i、j、K =1.2,3,4
゜1≠j f−k )は、各領域Δr、Aj、Akに被
ヱさレタ抵抗体14−it14−j、1/l−にへの両
端印加電圧vi、vJ。
゜1≠j f−k )は、各領域Δr、Aj、Akに被
ヱさレタ抵抗体14−it14−j、1/l−にへの両
端印加電圧vi、vJ。
Vkにより次式により与えられる。
Vi
Q、=□ ・・・・・(7)
R24÷R
Vj
Q、= □ ・・・・・(8)R2a+R
Vk
Q k =
・ ・ ・ ・ ・ く 9
)R24+R 従って、このようにして求めたQi、Qj 、Qkを]
11′J述したように演算処理することにより、オイル
の流動方向(θ、φ)を三次元的に正確に検出すること
ができる。
・ ・ ・ ・ ・ く 9
)R24+R 従って、このようにして求めたQi、Qj 、Qkを]
11′J述したように演算処理することにより、オイル
の流動方向(θ、φ)を三次元的に正確に検出すること
ができる。
演算回路
第6図には全第5図に示す駆動回路の出力に基づき流体
の流動状態を演算する演算回路が示されており、実施例
の演算回路は、流体流速Uを演算する流速演算回路40
と、流体の流動方向(θ。
の流動状態を演算する演算回路が示されており、実施例
の演算回路は、流体流速Uを演算する流速演算回路40
と、流体の流動方向(θ。
φ)を演算する流動方向演算回路42と、を含む。
前記流速演算回路40は、第5図に示す差動増幅器30
の出力電圧■を用い前記第2式に基づき流速Uを演算す
るものであり、乗算回路44.増幅回路46.減算回路
48.べき級数回路50と、を含む。そして、差動増幅
器30の出力電圧Vを乗算回路44にて2乗し、この値
v2を増幅器46により 増幅率G=(□・□)で (R”R24)’ 7w−Tr 増幅しQ/ (Tv−Tf)を演算出力する。
の出力電圧■を用い前記第2式に基づき流速Uを演算す
るものであり、乗算回路44.増幅回路46.減算回路
48.べき級数回路50と、を含む。そして、差動増幅
器30の出力電圧Vを乗算回路44にて2乗し、この値
v2を増幅器46により 増幅率G=(□・□)で (R”R24)’ 7w−Tr 増幅しQ/ (Tv−Tf)を演算出力する。
減算回路24は、このような増幅回路46の出力Q/
(Tw−TNから定数Aを減算し、その減算データを1
/Bf?iに増幅してUの0乗の演ロデー夕を出力する
。
(Tw−TNから定数Aを減算し、その減算データを1
/Bf?iに増幅してUの0乗の演ロデー夕を出力する
。
べさ級数回路50は、このように減p回路48から出力
される。、tJのl′l東の演算データを1/口乗し、
前記第2式に示される流速(jを出カッる。
される。、tJのl′l東の演算データを1/口乗し、
前記第2式に示される流速(jを出カッる。
このようにして、実施例の流速演算回路40は、差動増
幅器30の出力電圧Vを用い前記第2式に用い流体の流
速Uを演算出力する。
幅器30の出力電圧Vを用い前記第2式に用い流体の流
速Uを演算出力する。
また、実施例の流動方向演算回路42は、各抵抗体14
の印加電圧vi、Vj、■kを増幅する増幅回路52と
、この増幅回路52の出力を演粋し流体の流動方向を演
算するマイクロコンピュータ54と、からなる。
の印加電圧vi、Vj、■kを増幅する増幅回路52と
、この増幅回路52の出力を演粋し流体の流動方向を演
算するマイクロコンピュータ54と、からなる。
前記増幅回路52は、前記M5図に示す4個の抵抗体1
4−1〜14−4から選択された任意の3個の抵抗体1
4−i、14−j、14−にの印加電圧Vi、Vj、V
kをそれぞれ増幅するゲイン1のアンプ52 i、52
j、52kから成る。
4−1〜14−4から選択された任意の3個の抵抗体1
4−i、14−j、14−にの印加電圧Vi、Vj、V
kをそれぞれ増幅するゲイン1のアンプ52 i、52
j、52kから成る。
また、実施例のマイクロコンピュータ549よ、I10
インターフェース56.CPIJ58.RAM60.R
OM62.表示回路64から成り、入力データを第7図
示ずフローチV−トに従い′a痺処J!I!(、、流体
の流動方向(θ、φ]を演算用ツノする。
インターフェース56.CPIJ58.RAM60.R
OM62.表示回路64から成り、入力データを第7図
示ずフローチV−トに従い′a痺処J!I!(、、流体
の流動方向(θ、φ]を演算用ツノする。
すなわち、このマイクロコンピュータ54には、増幅回
路52から電圧Vi、Vj、Vkが入力されガとともに
、差動増幅器30がら電圧Vが入力される。
路52から電圧Vi、Vj、Vkが入力されガとともに
、差動増幅器30がら電圧Vが入力される。
そして、これら各人力データはr10インターフェース
56によりデジタル信号に変換され、RAM60内に占
込み記憶される。
56によりデジタル信号に変換され、RAM60内に占
込み記憶される。
また、ROM62内には、予め定数A、B、口。
温度Tw、丁t、抵抗値R,R24及び第7図に示すプ
ログラムが記憶されている。
ログラムが記憶されている。
そして、CPU58は、このようなROM62内の記憶
データ及びRAM60内への書込みデータに基づき前記
第2式の演算を行い、次式に示すUf′の(直を演算す
る。
データ及びRAM60内への書込みデータに基づき前記
第2式の演算を行い、次式に示すUf′の(直を演算す
る。
R’ 1 +u
’−r−−一 ・ ■2 ・ □ −^)□(R”R2
4)’ Tv−Tf Bそし
て、CPU58はこのような演算を11つだ後に、次に
前記第4式、第7〜9式に基づき、次式に示す演算を行
い、B’i、 B j、 B kを求める。
’−r−−一 ・ ■2 ・ □ −^)□(R”R2
4)’ Tv−Tf Bそし
て、CPU58はこのような演算を11つだ後に、次に
前記第4式、第7〜9式に基づき、次式に示す演算を行
い、B’i、 B j、 B kを求める。
V−Vi I A IV−Vj
I A IV−Vk
I A 1ここにおいて、前記ROM
62内には、前記データ以外に流速LJ =−1m/
secにおける流動方向(θ、φ)を変化させた時のB
i、Bj、Bkの値が検出データどして予め記憶されて
おり、CPU58はθ、φを変化させながらROM62
から検出データBi、Bj、Bkを読出し、前記演算デ
ータBi、Bj、Bkとが一致するか否かを比較判別し
、この読出し判別動作を読出しデータと演算データとが
Bi、Bj、Bkの全てにおいて一致するまで繰返して
行う。
I A IV−Vk
I A 1ここにおいて、前記ROM
62内には、前記データ以外に流速LJ =−1m/
secにおける流動方向(θ、φ)を変化させた時のB
i、Bj、Bkの値が検出データどして予め記憶されて
おり、CPU58はθ、φを変化させながらROM62
から検出データBi、Bj、Bkを読出し、前記演算デ
ータBi、Bj、Bkとが一致するか否かを比較判別し
、この読出し判別動作を読出しデータと演算データとが
Bi、Bj、Bkの全てにおいて一致するまで繰返して
行う。
そして、演算データと読出しデータとがBi。
Bj、Bkの全てにおいて一致したときのθ、φを、流
体の流動方向として表示回路64上に画像表承ケる。
体の流動方向として表示回路64上に画像表承ケる。
このようにして、実施例のマイクロコンピュータ54は
、本発明の検出センサからの出力に基づき流体の流動方
向(θ、φ)三次元的に検出し、その値を表示すること
ができる。
、本発明の検出センサからの出力に基づき流体の流動方
向(θ、φ)三次元的に検出し、その値を表示すること
ができる。
第1図は本発明に係る流動状態検出センサを、その上面
、底面及び側面から見た外観図、第2図は球体表面の中
位発熱領域をセンサの上面、正面及び側面から表わした
説明図、第3図は抵抗体が波音形成された球体を各単位
発熱領域に沿って展開した展開図、 第4図は検出センサを構成する各抵抗体の電気回路図、 第5図は第4図に示す電気回路を用いて構成された検出
センサの駆動回路図、 第6図は第5図に示す駆動回路の出力に基づき流体の流
動状態を演算する演算回路図、第7図は第6図に示す演
算回路の動作を示すフローチセート図である。 10 ・・・ 略球状体 ]4 ・・・ 発熱抵抗体
、底面及び側面から見た外観図、第2図は球体表面の中
位発熱領域をセンサの上面、正面及び側面から表わした
説明図、第3図は抵抗体が波音形成された球体を各単位
発熱領域に沿って展開した展開図、 第4図は検出センサを構成する各抵抗体の電気回路図、 第5図は第4図に示す電気回路を用いて構成された検出
センサの駆動回路図、 第6図は第5図に示す駆動回路の出力に基づき流体の流
動状態を演算する演算回路図、第7図は第6図に示す演
算回路の動作を示すフローチセート図である。 10 ・・・ 略球状体 ]4 ・・・ 発熱抵抗体
Claims (2)
- (1)略球状体の表面全域を略同形状をした複数の単位
発熱領域に区画形成し、これら各単位発熱領域に互いに
接続され分圧回路を形成する同一配線パターンの発熱抵
抗体を設け、前記分圧回路を通電し各発熱抵抗体を通電
加熱することにより得られる分圧回路の出力に基づき球
状体表面における流体の流動状態を三次元的に測定する
ことを特徴とする流動状態検出センサ。 - (2)特許請求の範囲(1)記載のセンサにおいて、 略球状体表面を4つの単位発熱領域に区画し、各領域に
同一パターンの発熱抵抗体を設けて成ることを特徴とす
る流動状態検出センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25618084A JPS61133866A (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 流動状態検出センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25618084A JPS61133866A (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 流動状態検出センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61133866A true JPS61133866A (ja) | 1986-06-21 |
Family
ID=17289016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25618084A Pending JPS61133866A (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 流動状態検出センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61133866A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63243885A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Sharp Corp | 流速検知装置 |
JPH0217451A (ja) * | 1988-07-06 | 1990-01-22 | Yokokawa Nabitetsuku Kk | 流向流速計 |
WO2022004373A1 (ja) * | 2020-07-01 | 2022-01-06 | Koa株式会社 | 流量センサ素子 |
WO2022244653A1 (ja) * | 2021-05-20 | 2022-11-24 | Koa株式会社 | センサ素子 |
-
1984
- 1984-12-03 JP JP25618084A patent/JPS61133866A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63243885A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-11 | Sharp Corp | 流速検知装置 |
JPH0217451A (ja) * | 1988-07-06 | 1990-01-22 | Yokokawa Nabitetsuku Kk | 流向流速計 |
JPH0769342B2 (ja) * | 1988-07-06 | 1995-07-26 | 横河ナビテック株式会社 | 流向流速計 |
WO2022004373A1 (ja) * | 2020-07-01 | 2022-01-06 | Koa株式会社 | 流量センサ素子 |
JP2022012232A (ja) * | 2020-07-01 | 2022-01-17 | Koa株式会社 | 流量センサ素子 |
US12264954B2 (en) | 2020-07-01 | 2025-04-01 | Koa Corporation | Flow sensor element |
WO2022244653A1 (ja) * | 2021-05-20 | 2022-11-24 | Koa株式会社 | センサ素子 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3175887B2 (ja) | 測定装置 | |
US5463899A (en) | Simultaneous measurement of gas thermal conductivity and mass flow | |
JPS59136620A (ja) | 流体の流量測定装置 | |
JPS63243885A (ja) | 流速検知装置 | |
JP3457826B2 (ja) | 薄膜式抵抗体及びその製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度センサ | |
NO155218B (no) | Direktiv anemometer-transduser basert paa varmetap. | |
US6232618B1 (en) | Sensor with temperature-dependent measuring resistor and its use for temperature measurement | |
JPH03210443A (ja) | 荷重検出装置、及び荷重検出装置の温度補償方法 | |
Herin et al. | Measurements on the thermoelectric properties of thin layers of two metals in electrical contact. Application for designing new heat-flow sensors | |
JP3460749B2 (ja) | 検出装置 | |
JP2003106887A (ja) | 流量計測装置 | |
JPS61133866A (ja) | 流動状態検出センサ | |
JPH1038652A (ja) | 熱式質量流量計 | |
RU2408857C1 (ru) | Датчик давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы с частотным выходным сигналом | |
JP2585681B2 (ja) | 金属薄膜抵抗ひずみゲ―ジ | |
JP3293469B2 (ja) | 熱式流速センサ | |
CN101995297A (zh) | 一种红外桥式测温传感器 | |
JP3501746B2 (ja) | 流体の計測方法 | |
JP3454265B2 (ja) | 熱式流速センサ | |
JP3153787B2 (ja) | 抵抗体による熱伝導パラメータセンシング方法及びセンサ回路 | |
JPH0472523A (ja) | フローセンサ | |
JPH0493768A (ja) | 流速センサ | |
JP3348256B2 (ja) | 奪熱雰囲気検出装置 | |
JP2965464B2 (ja) | 流量計 | |
JPS645260B2 (ja) |