JPH0245715A - 流体の速度を測定する方法 - Google Patents

流体の速度を測定する方法

Info

Publication number
JPH0245715A
JPH0245715A JP1158469A JP15846989A JPH0245715A JP H0245715 A JPH0245715 A JP H0245715A JP 1158469 A JP1158469 A JP 1158469A JP 15846989 A JP15846989 A JP 15846989A JP H0245715 A JPH0245715 A JP H0245715A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
fluid
heat
flowing fluid
temperature
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.)
Granted
Application number
JP1158469A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0778439B2 (ja
Inventor
Brian E Mickler
ブライアン・イー・ミツクラー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JPH0245715A publication Critical patent/JPH0245715A/ja
Publication of JPH0778439B2 publication Critical patent/JPH0778439B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/64Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by measuring electrical currents passing through the fluid flow; measuring electrical potential generated by the fluid flow, e.g. by electrochemical, contact or friction effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6847Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow where sensing or heating elements are not disturbing the fluid flow, e.g. elements mounted outside the flow duct
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • G01F1/692Thin-film arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/10Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Details Of Flowmeters (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に5流体流量を測定する装置に関し、そ
して特に、熱流体流量計(therma1口uidf 
lowmeter)に関する。
本発明を要約すれば、流れる流体の速度を測定する質量
流量計は温度センサーを使用する。電力を供給されたと
き、センサーは熱を発生する。ヒートシンクが、流れる
流体に直角に、センサーの真向いに流体の流れ中に位置
する。電力がセンサーに供給され、センサーからヒート
シンクに流れる熱束(thesal flux)を生じ
せしめる。流れる流体はこの束を変調(modulat
e)させる。回路がセンサーの温度を測定し、そしてそ
の測定値から流れる流体の速度を計算する。
の   び  が ゛ しようと る問流体の速度を測
定するために、多数の異なる形式の流量計がある0本明
細書において使用する用語[流体Jは、液体とガスの流
れの両方を意味する。流量計の1つの範晴は「熱」流量
計として公知である。2つの一般形式の熱流量計がある
一方の形式においては、流量管が、測定すべき流体の流
れのための通路と共に使用される。1つ以上の電気加熱
器を、流量管又は検出管内に位置させる。加熱器は、流
体が検出管中を流れるとき、流体に熱を与える。検出管
の異なる2点で温度を測定する。上流点と下流点との間
の温度の差を速度と相関させることができる。
熱MW流域計の第2の範晴においては、加熱器/温度セ
ンサーはブームに位置付けられ、そして流れる流体の流
れの中に沈められる。回路は、買被流体流量の関数とし
て、センサーの温度応答を感知する。
これらの熱流量計の各々は、センサーから流体への熱の
流れる割合が流体の買置流量に正比例するという事実を
共通に有する。これらの従来の熱質量流量計の精度は、
比較的狭い範囲の流れ速度に制限される。低速度におい
ては、精度は、対流と環境への熱の漏れによる擬似的な
熱損失によって制限される。高速度に対しては、精度は
、1つ又は複数のセンサー要素の有限の熱抵抗によって
制限される。
広い速度範囲の制限を回避するために、一般的な技術は
、層流要素を含んだ主管を使用することである。これら
の層流要素は、測定すべき所望の速度範囲に対して、あ
る圧力降下を生ずるように配置される0層流要素の上流
と下流の圧力差は測定すべき流体の容積流量に比例する
検出管は主管から分岐しそして下流にて再入する。検出
管は加熱要素とセンサーを支持する。主管よりもずっと
少ない流体の流れが検出管を通って流れる。検出管にお
ける流れの速度が測定され、それは、主管を通って流れ
る主速度に比例する。
これは実行できるにしても、設計範囲外の流量は、層流
要素を修正することなしに、正確に測定することができ
ない。
ワチ他による米国特許箱4,517.838号(198
5年5月21日)において、熱伝達の事例が示される。
この事例においては、検出管内に細い溝が設けられてい
る。流体流量を測定するために、加熱手段が細い講に取
付けられている。そのような細い講によって必要とされ
る検出管の小さな寸法は、流量計の高い流体速度測定能
力をさらに制限する。
を   るための 本発明においては、センサーは流体の主たる流れの中に
置かれる。電力を供給するときセンサーは熱を発生する
ことができる。ヒートシンクが、流体の流れの方向と直
角に、センサーの真向いに流れる流体中に置かれる。
センサーに供給する電力は、センサーから、熱を吸収す
る熱シンクへと流れる熱束を生じさせる。
熱束は流れる流体によって変調される0回路は、センサ
ーの温度上昇を測定し、そして流れる流体の速度を測定
値から計算する。
第1図を参照すると、熱源と温度センサーを組み合わせ
た箔片11が示される。センサー11は、断熱材13上
に取付けられる。センサー11は、好ましくは、温度を
記録するために通常使用される従来形式のものである。
第4図に示すように、それは、カプトン(Kapton
)のような材料の薄い絶縁層又は基板15を有する。基
板15は導電性金属層17で被覆又は積層されている。
金属層は波状コイル・パターン19にエツチングされる
。コイル19を生成するために、微細な非常に細い線が
金属層17に入れられる。コイル19と基板15は平坦
な表面である。この一般的な形式のセンサーは従来から
入手可能である。
本発明において、センサー11のコイル19は、第1図
に示すように、センサー11から熱を放射するために電
源21に接続される。電源21はセンサー11のコイル
19(第4図)を流れる直流電力を提供する。センサー
11のコイル19は熱を発生し、熱はセンサーから放射
される。測定回路23は供給された電力を測定し、こう
して温度の指示を得る。
ヒートシンク25はセンサー11の真向いに取付けられ
る。ヒートシンク25は金属製であり、熱を容易に伝達
し、こうしてセンサー11で発生した熱を引き付けそし
て吸収する。ヒートシンク25の表面は平坦でありそし
てセンサー11に平行である。流体の流れは、センサー
11とヒートシンク25の垂線に垂直である。
挙動を分析しそして記載する目的のために、センサー1
1とヒートシンク25の間の有効容′HI28内に位置
する、流体の増分容積27が示される。
以下の定義を設ける。
2 =センサー11と増分容積27との間の距離 dz=増分容積27の厚さ A =増分容積27の面積 T、=センサー11の温度 T1−ヒートシンクと流量計を流れる流体の雰囲気温度 T =増分容積27内の流体の温度 Q =熱量 C=流体の熱容量又は比熱(BTtl / lb、 F
)D −+流体の密度(lb / cu、 1n)K 
=流体の熱伝導率(BTU in / hr、 sq、
ft。
F) d =微分演算子 t =時間 ■ =センサー11を通過して流れる流体の1背当たり
のフィートを単位とした平 均分子速度(fp輸) W =センサー11によって流体に供給されたワットを
単位とした電力 一定の流体速度プロファイルが、センサー11とヒート
シンク25の間のギャップを横切っていると仮定する。
増分容fi127に包含された熱jtQ1は、流体の熱
容量Cと、流体の質量(DAdz>と、温度Tに下式の
ように比例する。
Q1=CDTAdz 増分容積27における蓄熱率は、dQL/Dtから、速
度■で流れる流体によって熱が要素から除去される率を
引いた値であり、下式で表せる。
dQ1/dt =CDAdz (dT’/dt) −CDAdz (T−T、)V =CDAdz [dT/dt−(T−T、)V]センサ
ー11から増分容積27への熱流量又は熱束の率は、表
向Aの面積と、流体の熱伝導率にと、温度の外側への嬌
1σグラジェントd T / d zに比例し、下式で
表せる。
(I Q 2 / d t = −K A d T /
 d z増分容M27から流出する熱流量の率は、下式
%式% 熱の保存により、 d Q 2 / d t−d Q 3 / d t =
 d Q ] / d を従って、 K A d T / d z + K A d ’1’
 / d z + d / d z(KAdT/dz)
dz =CDAdz [d’T”/dt−(T’−′T’、)
Vl故に、 d2T/dz2=CD/K [dT/dt−(T−T、
)V] 定常状態においては、dT/dt=0なので、d 2T
 / d z 2= CD V / K (−T + 
T 、 )この微分方程式は、次の境界条件と共に、セ
ンサー11とヒートシンク25の閏の有効容82B内の
熱環境を一意的に記述する。
(])  z =0(センサー11)において、(a)
  dT/dz=−(1/KA)(センサー11に供給
された電力) =−W/KA (b)  T=T。
(2>  z=G(ヒートシンク25表面)において、
T=T。
こうして、有効容積28内の任意の位9zに対する温度
を記述する定常状態方程式は、T=T、+[(G−z)
W/KAIEXPC(Gz>Fσvy7玉−〕 z=0におけるセンサーの温度を記述する定常状態方程
式は、 i”o=”I”−ト[GW/KAEEXP[(G )、
rで−W乙[] このため、雰囲気を超えるセンサー11の温度上昇1’
 R= T 、 −T、は、次のように表現される。
1’ R−(定数1 *Q*W/A)*EXP[−G*
J−π■)=−V−] この場合定数1と定数2は、流体の特性のみによって決
定される。この分析において選ばれた測定値のユニット
に対して、 定数1=482.4/K、 定数2=103,000 <CD/I()である。
この方程式は、流体速度に対する′FR(′a、れる流
体の雰囲気温度を超えるセンサー11の温度上昇)の全
体変動と感度が、単にギャップの寸法Gを指定すること
により、所望の流体のタイプ又は速度範囲に対して指定
することができるという顕著な特性を有する。
上記の好ましいエツチングされたセンサー11ではなく
、以下に記載する例においては、プロトタイプのセンサ
ーを使用した。それは、2つの真ちゅう円板の間に挟ま
れた直径0.0018インチ(約0−.046mm)の
アニールした銅線を60回巻いたコイルを有する。
実施例1: P=0.4ワツト G=0.025インチ(約0.635mm)A=0.3
平方インチ(約1.94cm”)流体のタイプ−標準温
度及び圧力の空気に対して、 V=ofpm (Om/分)におけるTRは、100.
5” F (約55.83℃)v=2ofpm(約6.
1m/分)におけるTRは、74.5@F (約41゜
4℃)V=5000fpm (約1524m/分)にお
けるTRは、0.8’ F (約0.44℃)である。
実施例2: P=2ワット G=0.04インチ(約1.02mm)A=0.3平方
インチ(約1.94cm”)流体のタイプ−水 に対して、 V=Ofpm (On/分)におけるTRは、30.9
9°F(約17.22℃) V=0.1 f pm (約3.05cm/分)におけ
るTRは、21.23°F(約11.79℃) V=2Ofpm(約6.1m/分)におけるTRは、0
.7°F(約0.39℃)である。
これらの両実施例は、本発明の使用により、空気と水の
両方に対して低い流量における利用可能な高い分解能と
共に、高い流量における測定データを獲得する能力を示
す、速度ゼロにおける本発明の有効容積における流体の
平均温度上昇は従来の熱流量計に比較して非常に小さい
ために、姿勢(posture)及び対流の誤差は無視
できる。
第25!Uの第2の実施態様は、第1図の断熱付表th
i13による擬似的な熱損失を鰻小にする方法を示す、
第2図において、センサー29は、第1図のセンサー1
1と同一であるが、2つのヒートシンク31.33の間
に等距緋に吊される。流体はセンサー29の両側を流れ
る。ヒートシンクの表面31.33は、流れる流体の温
度と同じ雰囲気温度である。センサー29の両面又は側
面の面積は、温度/流体速度の関係を計算する際に使用
される。センサー29の基板の厚さのために、実質的に
等しい熱量がセンサー29から両方向に流れる。
第3閏は第3の実施態様を示す、この実施態様において
は、熱束流体流量計に入る流体の変化する温度を補償す
ることができる。この実施態様において、センサー35
は、第1図又は第2図のセンサー11又はセンサー29
に類似する測定又は活動センサーである。センサー35
は、2つのヒートシンク39と41との間に等距離に位
置する。
第2のセンサー37が、ヒートシンク41と別のヒート
シンク43との間に等距離に間隔をあけて配置される。
センサー37はセンサー35と同一構造であるが、それ
は基準センサーである。基準センサー37は活動センサ
ー35と同一の熱特性を有するが、基準センサー37の
温度測定を行う際に使用される電力は、活動センサー3
5において使用される電力の百分の−よりも小さく設定
される。この場合、DTは、活動センサー35の温度か
ら基準センサー37の温度を引いた値である。
第3図を更に参照すると、バッテリー45又は直流電源
は、センサー35.37のコイルの一方の側に接続され
た正のリード線を有する。活動センサー35は、コイル
の他方の端部を抵抗器47に接続される。1つの実施態
様において、抵抗器47は10オームの抵抗器である。
基準センサー37は、他方の側を抵抗器49に接続され
る。1つの実施態様において、抵抗器49は200オー
ムの抵抗器である。
抵抗器47.49の反対側は、電源45の負の側に接続
される。電源45の負の側は又、従来のアナログ対デジ
タル電圧データ取得システム又はコンバーター51の端
子C1に接続される。A/Dコンバーター51の端子C
2は、抵抗器47と活動センサー35の間に接続される
。端子C3はバッテリー45の正の側に接続される。端
子c4は抵抗器49と基準センサー37との間に接続さ
れる。A/Dコンバーター51は、従来のコンピュータ
53に接続される。A/Dコンバータ51は、端子C1
、C2、C3及びC4においてアナログ電圧を収集し、
そして速度を計算するためにデジタル・データをコンピ
ュータ53に供給する。
第3図の実施態様において、ヒートシンク39と41と
の間、及びヒートシンク41と43との間のギャップは
、0.025インチ(約0.635mm)となるように
選択される。抵抗器47.49の値は、活動センサー3
5に対して約0.4ワツト、基準センサー37に対して
その値の約百分の−を生じさせる。次の方程式は、所望
の量を生み出すために、コンピュータ53にプログラム
される。
活動センサー35の抵抗値: R,=10 (C3−C2>/(C2−CI)[オーム
] 活動センサー35に送り出される電カニW=  (C3
−C2)  (C2−C1)/10[ワット] 基準センサー37の抵抗値: R,=200 (C3−C4)/(C4−CI)[オー
ム] 活動センサー35の雰囲気温度より上の温度:DT、=
458.01 (電力を供給されたときのR1−雰囲気
温度におけるR、) /〈雰囲気温度におけるR、)[” F]基準センサー
37の雰囲気温度より上の温度=DT、=458.01
 <電力を供給されたときのR,−雰囲気温度における
R、) /(雰囲気温度におけるR、)  じF]温度上昇: TR=DT、−r)T、  [”F] 一般に、見掛けの流体速度に対する式は、V= (K/
103000CD>[LOG <482.4gw/AK
TR)/G] ” で表される。
70°F(約21.1℃)及び1気圧における空気の熱
特性に対して次の値を使用する。
C=0.24BTLJ/I bF D=0.00004641b/cu  1nK−0,1
6BTU  in/hr  sq  ftそして流体速
度計として本発明の実現のために選ばれた設計定数は、 A=0.4  sq、in(約2 、58 c m”)
G=0.025in   (約0.635mm)プログ
ラムされた特定の見掛けの流体速度方程式は、 V=2230  [LOG  (188W/TR)  
コ 2である。
結果として得られる出力速度は、毎分2フイートく約0
.61m/分)から毎分2000フイートく約610n
/分)の範囲にわたる入力に対して5パ一セント以内で
直線的であり、そして本発明のこの実施態様に対するゼ
ロ安定性と姿勢誤差は、70〜110°F(約21.1
〜43.3℃)の雰囲気温度範囲にわたってプラス又は
マイナス0.5fpm(約0.152/分)よりも小さ
い。
さらに良い直線性は、粘性又は他の因子による流体の仮
定された一定速度プロファイルからの偏向と共に活動セ
ンサー35の測定可能な直列及び分路熱インピーダンス
のような因子を修正するように、前述のアルゴリズムを
一層洗練することによって得ることが=T能である。
本発明は重要な利点を有する1本発明の熱¥i量流量計
は、広範囲の流体のタイプと速度の適応を可能にするユ
ニークな熱束変調技術を使用することによって、従来の
質量流量計の高い及び低い速度制限を改良する。
本発明を3つの形式にて示したが、本発明はそれらに制
限されず、本発明の範囲を逸脱することなしに多様な変
形が可能であることが本技術分野における熟練者には明
らかであろう。
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
1、流れる流体の速度を測定するM量流破計であって、 流れる流体に置かれるのに適し、電力を供給されたとき
熱を発生することができるセンサーと、流れる流体に実
質的に直角の方向に、センサーからの選択された距離に
て流れる流体に置かれるのに適したヒートシンクと、 センサーからヒートシンクへと流れそして流れる流体に
よって変調させられる熱束を生じさせるために、電力を
センサーに供給する手段と、流れる流体の雰囲気温度を
超えるセンサーの温度増加を測定し、そしてその測定値
から流れる流体の速度を計算する手段との組み合わせを
具備する質鰻流員計。
2、センサーとヒートシンクは、流れる流体に位置付け
られたとき、互いに平行な対向する表面を有する上記1
に記載の流量針。
3、センサーとヒートシンクは、流れる流体に位置付け
られたとき、互いに平行な対向する平坦な表面を有する
上記1に記載の流量計。
4、センサーはコイルを具備し、センサーは、流れる流
体に位置付けられたとき、ヒートシンクに面する平坦な
表面を更に有する上記1に記載の流量計。
5、センサーは、コイルを提供するためにエツチングさ
れた金属層を有する基板積層板から成り、コイルは、流
れる流体に位置付けられたとき、ヒートシンクに面する
平坦な表面を有する上記1に記載の流量計。
6、流れる体の速度を測定する質量流量計であって、 流量計に取付けられ、そして流れる流体に実質的に直角
方向に位置付けられるのに適した一対の金属製のヒート
シンクと、 ヒートシンクの間で等距離に流量計によって保持され、
ヒートシンクに向かって対向する方向に熱を放射するた
めに各側に放射表面を有し、電力を供給されたとき、放
射表面において熱を発生することができるセンサーと、 センサーの放射表面からヒートシンクに流れそして流れ
る流体によって変調させられる熱束を生じさせるために
、センサーに電力を供給する手段と、 流れる流体の雰囲気湯度を超えるセンサーの放射表面の
温度増加を測定し、そしてその温度測定値に基づいて流
れる流体の速度を計算する手段との組み合わせを具備す
る質量流量計。
7、放射表面は平坦であり、そしてヒートシンクは放射
表面に平行な平坦な表面を有する上記6に記載の流量計
8、センサーは、コイルを形成するためにエツチングさ
れた金m肩で被覆された基板から成る上記6に記載の流
量計。
9、流れる体の速度を測定する質量流量計であって、 基準センサー及び活動センサーと、 ここで、各センサーは流れる流体に置かれるのに適し、
各センサーは、対向する方向に熱を放射するために各側
において平坦な放射表面を有し、センサーは、電力を供
給されたとき、放射表面において熱を発生することがで
き、センサーは、流れる流体に実質的に直角な方向に互
いに間隔をあけられ、放射表面は互いに平行であり、 センサーを支持する3つの金属ヒートシンクと、ここで
、ヒートシンクの1つは2つのセンサーの間に位置付け
られ、別のヒートシンクは暴挙センサーの反対側に位置
付けられ、そして更に別のヒートシンクは活動センサー
の反対側に位置付けられ、ヒートシンクはすべて平行で
あり、そして流れる流体の方向に直角な方向に放射表面
の一方から同一距離間隔をあけられ、 活動センサーの放射表面から活動センサーの各側のヒー
トシンクへと流れそして流れる流体によって変調させら
れる熱束を生じさせるために、活動センサーに電力を供
給する手段と、 活動センサーに供給される電力よりも実質的に低いレベ
ルにおいて、基準センサーに電力を供給する手段と、 活動センサーの放射表面と基準センサーの放射表面の温
度を測定し、活動センサーの温度から基準センサーの温
度を引き算し、そして温度差に基づいて流れる流体の速
度を計算する手段との組み合わせを具備する質嶽流員計
10、流れる流体の速度を測定する方法であって、 電力を供給されたとき熱を発生することができるセンサ
ーを流れる流体に配置し、 流れる流体に実質的に直角な方向に、センサーから選択
された距離にてヒートシンクを配置し、センサーからヒ
ートシンクへと流れそして流れる流体によって変調させ
られる熱束を生じさせるために、センサーに電力を供給
し、 流れる流体の雰囲気温度を超えるセンサーの温度上昇を
測定し、そして測定された温度から流れる流体の速度を
計算することから成る方法。
11、前記センサーの前記第1のヒートシンクとは反対
側であって等距離の位置の、流れる流体に第2のヒート
シンクを配置することを更に含む上記10に記載の方法
12、前記第2のヒートシンクの前記第1のセンサーと
は反対側の同一距離の位置の、流れる流体に第2のセン
サーを配置し、 第2のセンサーの第2ヒートシンクとは反対側の同一距
離の位置の5流れる流体に第3のヒートシンクを配置し
、 第1のセンサーに供給される電力よりもずっと低い率に
て第2のセンサーの電力を供給し、第2のセンサーの温
度を測定し、第1のセンサーの温度の測定値からその測
定値を引き算し、そしてその差を使用して流れる流体の
速度を計算することを更に含む上記11に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施態様の概略図。 第2図は、本発明の第2の実施態様の概略図。 第3図は、本発明の第3の実施態様の概略図。 第4図は、本発明のセンサーの1つを分解形式において
示す概略図。 11.29・・・センサー 13・・・断熱材 15・・・基板 17・・・金属層 19・・・コイル 21・・・電源 23・・・測定回路 25.31.33・・・ヒートシンク 27・・・増分体積 28・・・有効体積 35・・・活動センサー 37・・・基準センサー 45・・・電源 47.49・・・抵抗器 51・・・A/Dコンバーター 53・・・コンピューター 特許出願人 ブライアン・イー・ミツクラ−α;:=に
6し29 1佼2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、流れる流体の速度を測定する質量流量計であつて、 流れる流体に置かれるのに適し、電力を供給されたとき
    熱を発生することができるセンサーと、流れる流体に実
    質的に直角の方向に、センサーからの選択された距離に
    て流れる流体に置かれるのに適したヒートシンクと、 センサーからヒートシンクへと流れそして流れる流体に
    よって変調させられる熱束を生じさせるために、電力を
    センサーに供給する手段と、流れる流体の雰囲気温度を
    超えるセンサーの温度増加を測定し、そしてその測定値
    から流れる流体の速度を計算する手段との組み合わせを
    具備する質量流量計。 2、流れる体の速度を測定する質量流量計であって、 流量計に取付けられ、そして流れる流体に実質的に直角
    方向に位置付けられるのに適した一対の金属製のヒート
    シンクと、 ヒートシンクの間で等距離に流量計によって保持され、
    ヒートシンクに向かって対向する方向に熱を放射するた
    めに各側に放射表面を有し、電力を供給されたとき、放
    射表面において熱を発生することができるセンサーと、 センサーの放射表面からヒートシンクに流れそして流れ
    る流体によって変調させられる熱束を生じさせるために
    、センサーに電力を供給する手段と、 流れる流体の雰囲気温度を超えるセンサーの放射表面の
    温度増加を測定し、そしてその温度測定値に基づいて流
    れる流体の速度を計算する手段との組み合わせを具備す
    る質量流量計。 3、流れる体の速度を測定する質量流量計であって、 基準センサー及び活動センサーと、 ここで、各センサーは流れる流体に置かれるのに適し、
    各センサーは、対向する方向に熱を放射するために各側
    において平坦な放射表面を有し、センサーは、電力を供
    給されたとき、放射表面において熱を発生することがで
    き、センサーは、流れる流体に実質的に直角な方向に互
    いに間隔をあけられ、放射表面は互いに平行であり、 センサーを支持する3つの金属ヒートシンクと、ここで
    、ヒートシンクの1つは2つのセンサーの間に位置付け
    られ、別のヒートシンクは基準センサーの反対側に位置
    付けられ、そして更に別のヒートシンクは活動センサー
    の反対側に位置付けられ、ヒートシンクはすべて平行で
    あり、そして流れる流体の方向に直角な方向に放射表面
    の一方から同一距離間隔をあけられ、 活動センサーの放射表面から活動センサーの各側のヒー
    トシンクへと流れそして流れる流体によって変調させら
    れる熱束を生じさせるために、活動センサーに電力を供
    給する手段と、 活動センサーに供給される電力よりも実質的に低いレベ
    ルにおいて、基準センサーに電力を供給する手段と、 活動センサーの放射表面と基準センサーの放射表面の温
    度を測定し、活動センサーの温度から基準センサーの温
    度を引き算し、そして温度差に基づいて流れる流体の速
    度を計算する手段との組み合わせを具備する質量流量計
    。 4、流れる流体の速度を測定する方法であって、電力を
    供給されたとき熱を発生することができるセンサーを流
    れる流体に配置し、 流れる流体に実質的に直角な方向に、センサーから選択
    された距離にてヒートシンクを配置し、センサーからヒ
    ートシンクへと流れそして流れる流体によって変調させ
    られる熱束を生じさせるために、センサーに電力を供給
    し、 流れる流体の雰囲気温度を超えるセンサーの温度上昇を
    測定し、そして測定された温度から流れる流体の速度を
    計算することから成る方法。
JP1158469A 1988-06-27 1989-06-22 流体の速度を測定する方法 Expired - Lifetime JPH0778439B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/211,891 US4876887A (en) 1988-06-27 1988-06-27 Thermal flux mass flowmeter
US211891 1988-06-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0245715A true JPH0245715A (ja) 1990-02-15
JPH0778439B2 JPH0778439B2 (ja) 1995-08-23

Family

ID=22788714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1158469A Expired - Lifetime JPH0778439B2 (ja) 1988-06-27 1989-06-22 流体の速度を測定する方法

Country Status (16)

Country Link
US (1) US4876887A (ja)
EP (1) EP0349174B1 (ja)
JP (1) JPH0778439B2 (ja)
KR (1) KR0151723B1 (ja)
AT (1) ATE99412T1 (ja)
AU (1) AU608716B2 (ja)
CA (1) CA1326557C (ja)
DE (1) DE68911767T2 (ja)
ES (1) ES2049817T3 (ja)
IL (1) IL90692A0 (ja)
LT (1) LT3493B (ja)
LV (1) LV10981B (ja)
MD (1) MD1014G2 (ja)
RU (1) RU2087870C1 (ja)
UA (1) UA25921A1 (ja)
ZA (1) ZA894318B (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5780736A (en) * 1996-11-27 1998-07-14 Sierra Instruments, Inc. Axial thermal mass flowmeter
US6257354B1 (en) 1998-11-20 2001-07-10 Baker Hughes Incorporated Drilling fluid flow monitoring system
US6776817B2 (en) * 2001-11-26 2004-08-17 Honeywell International Inc. Airflow sensor, system and method for detecting airflow within an air handling system
US7874208B2 (en) * 2007-10-10 2011-01-25 Brooks Instrument, Llc System for and method of providing a wide-range flow controller
US9134186B2 (en) * 2011-02-03 2015-09-15 Kla-Tencor Corporation Process condition measuring device (PCMD) and method for measuring process conditions in a workpiece processing tool configured to process production workpieces
US9243943B2 (en) * 2013-04-10 2016-01-26 International Business Machines Corporation Air-flow sensor for adapter slots in a data processing system
GB2533936B (en) 2015-01-07 2017-10-25 Homeserve Plc Flow detection device
GB201501935D0 (en) 2015-02-05 2015-03-25 Tooms Moore Consulting Ltd And Trow Consulting Ltd Water flow analysis
CA3103598A1 (fr) 2020-12-21 2022-06-21 Federico Torriano Debitmetre electronique a bilan thermique

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2451022A2 (fr) * 1979-03-08 1980-10-03 Onera (Off Nat Aerospatiale) Perfectionnements aux procedes et dispositifs de mesure de debit de fluide
US4245503A (en) * 1979-08-23 1981-01-20 Teledyne, Inc. Thermal flowmeter
DE3035769A1 (de) * 1980-09-23 1982-05-06 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Vorrichtung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit von gasen und fluessigkeiten
JPS5988622A (ja) * 1982-11-12 1984-05-22 Ohkura Electric Co Ltd 熱式質量流量計
JPS6053813A (ja) * 1983-09-02 1985-03-27 Nippon Denso Co Ltd 熱式空気流量検出装置
US4691566A (en) * 1984-12-07 1987-09-08 Aine Harry E Immersed thermal fluid flow sensor
JPS61274222A (ja) * 1985-05-30 1986-12-04 Sharp Corp 流量センサ
US4735082A (en) * 1986-07-14 1988-04-05 Hewlett-Packard Company Pulse modulated thermal conductivity detector
US4735086A (en) * 1987-06-26 1988-04-05 Ford Motor Company Thick film mass airflow meter with minimal thermal radiation loss

Also Published As

Publication number Publication date
AU608716B2 (en) 1991-04-11
US4876887A (en) 1989-10-31
ATE99412T1 (de) 1994-01-15
DE68911767D1 (de) 1994-02-10
IL90692A0 (en) 1990-01-18
MD1014G2 (ro) 1999-04-30
LTIP783A (en) 1995-01-31
KR0151723B1 (ko) 1998-12-01
UA25921A1 (uk) 1999-02-26
DE68911767T2 (de) 1994-04-28
JPH0778439B2 (ja) 1995-08-23
AU3637989A (en) 1990-01-04
RU2087870C1 (ru) 1997-08-20
EP0349174A1 (en) 1990-01-03
EP0349174B1 (en) 1993-12-29
KR900000686A (ko) 1990-01-31
LV10981A (lv) 1995-12-20
LV10981B (en) 1996-04-20
CA1326557C (en) 1994-01-25
ZA894318B (en) 1990-02-28
LT3493B (en) 1995-11-27
ES2049817T3 (es) 1994-05-01
MD950066A (ro) 1995-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3175887B2 (ja) 測定装置
US5187674A (en) Versatile, overpressure proof, absolute pressure sensor
US5463899A (en) Simultaneous measurement of gas thermal conductivity and mass flow
US6223593B1 (en) Self-oscillating fluid sensor
RU2290610C2 (ru) Массовый расходомер с датчиками температуры
US7000464B2 (en) Measuring and control of low fluid flow rates with heated conduit walls
JP2796174B2 (ja) 流量計
US4548075A (en) Fast responsive flowmeter transducer
US4779458A (en) Flow sensor
JPH03175334A (ja) 流体の比重測定方法
Ferreira et al. Hot-wire anemometer with temperature compensation using only one sensor
JPH0245715A (ja) 流体の速度を測定する方法
JPS6150028A (ja) 流体用のソリツドステ−ト形温度測定装置および該温度測定装置を利用する装置
JPH1038652A (ja) 熱式質量流量計
US3286174A (en) Apparatus and method for measuring high temperature corrosion and fluid flow rates
JP2001165739A (ja) 測定装置の動作方法
EP1705463B1 (en) Sensing device for measuring a fluid flow and a liquid level
JPS61133866A (ja) 流動状態検出センサ
JPH0224567A (ja) 流速センサ及びそれを用いた流速測定装置
JP2002340647A (ja) 熱式流量計
JPH04116464A (ja) 流速センサ
Pandey Low Cost Sensor for Low Flow-Rate Measurement
Creitz Gas density balance design considerations
JPS61231415A (ja) マスフロ−検出装置
Harris A cold tip velocity meter for the measurement of turbulence in water