JPS60247169A - 半導体流速検出器 - Google Patents
半導体流速検出器Info
- Publication number
- JPS60247169A JPS60247169A JP59103028A JP10302884A JPS60247169A JP S60247169 A JPS60247169 A JP S60247169A JP 59103028 A JP59103028 A JP 59103028A JP 10302884 A JP10302884 A JP 10302884A JP S60247169 A JPS60247169 A JP S60247169A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow velocity
- semiconductor
- detection element
- temperature
- temp
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring 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
- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/698—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Fluid Mechanics (AREA)
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- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、流体の流れの二次元方向と流速を検出する半
導体流速検出器（−かかわり、特にその出力の検知法に
関する。
導体流速検出器（−かかわり、特にその出力の検知法に
関する。
従来技術を８１図乃至第３図を参照して説明する。第１
図は半導体基板１の中央Ｃ二発熱用トランジスタ２とこ
の発熱用トランジスタを挾んで両側の対称な位置ζ：温
度測定用トランジスタ３ｍ、３ｂが形成されている半導
体流速検出素子４であり、この半導体流速検出素子４と
流体の温度測定用トランジスタ５が第２図に示す様に半
導体流速検出器駆動回路に接続され、半導体流速検出器
が構成されている。半導体流速検出器駆動回路は、トラ
ンジスタのベース・エミッタ電圧が温度に比例すること
を利用して半導体流速検出素子４の温度測定用トランジ
スタ３ｍ 、３ｂと流体の温度測定用トランジスタ５か
らそれぞれ半導体流速検出素子４と流体の温度を検知し
、半導体流速検出素子４が流体の温度よりも一定温度高
い状態に保たれる様にオペアンプ６を介して発熱用トラ
ンジスタ２１＝流れる電流を変化させ発熱を制御するも
のである。
図は半導体基板１の中央Ｃ二発熱用トランジスタ２とこ
の発熱用トランジスタを挾んで両側の対称な位置ζ：温
度測定用トランジスタ３ｍ、３ｂが形成されている半導
体流速検出素子４であり、この半導体流速検出素子４と
流体の温度測定用トランジスタ５が第２図に示す様に半
導体流速検出器駆動回路に接続され、半導体流速検出器
が構成されている。半導体流速検出器駆動回路は、トラ
ンジスタのベース・エミッタ電圧が温度に比例すること
を利用して半導体流速検出素子４の温度測定用トランジ
スタ３ｍ 、３ｂと流体の温度測定用トランジスタ５か
らそれぞれ半導体流速検出素子４と流体の温度を検知し
、半導体流速検出素子４が流体の温度よりも一定温度高
い状態に保たれる様にオペアンプ６を介して発熱用トラ
ンジスタ２１＝流れる電流を変化させ発熱を制御するも
のである。
この半導体流速検出素子４では流速（二対応して変化す
る半導体流速検出素子４の２個の温度測定用トランジス
タ３ａ、３ｂのコレクタ電位の差■ｏを出力として検出
していた。第３因は、流体が３個のトランジスタ２，３
８，３ｂｔｌ横切る方向に流れる場合の流速−出力特性
であり、第４図は、流速が一定である場合の出力の流れ
方向に対する依存性を示したものである。この様に従来
の半導体流速検出器の出力は、流速と流れ方向に依存す
るため流速測定は流れ方向が決まっている場合にしか行
なえず、出力の方向依存性を利用して流れ方向を検知し
ようとする場合には、流速が一定でなければ検知ができ
ず、検出器としての使用条件が限られてしまう欠点があ
った。又、流速−出力特性に於いて、出力は流速が増す
と飽和する傾向が見られ直線性は悪く、その大きさも例
えば３ ｍ ／ ｍｅの風で１５ｎＬｖ程度の小さな出
力しか得られないという欠点もあった。この様な特性の
欠点の改善が望まれている。
る半導体流速検出素子４の２個の温度測定用トランジス
タ３ａ、３ｂのコレクタ電位の差■ｏを出力として検出
していた。第３因は、流体が３個のトランジスタ２，３
８，３ｂｔｌ横切る方向に流れる場合の流速−出力特性
であり、第４図は、流速が一定である場合の出力の流れ
方向に対する依存性を示したものである。この様に従来
の半導体流速検出器の出力は、流速と流れ方向に依存す
るため流速測定は流れ方向が決まっている場合にしか行
なえず、出力の方向依存性を利用して流れ方向を検知し
ようとする場合には、流速が一定でなければ検知ができ
ず、検出器としての使用条件が限られてしまう欠点があ
った。又、流速−出力特性に於いて、出力は流速が増す
と飽和する傾向が見られ直線性は悪く、その大きさも例
えば３ ｍ ／ ｍｅの風で１５ｎＬｖ程度の小さな出
力しか得られないという欠点もあった。この様な特性の
欠点の改善が望まれている。
本発明の目的は、上記の様な、半導体流速検出器の欠点
である流れ方向による出力の変化、出力の非直線性を改
良し、流速（二対して直線性の良い大きな出力が得られ
、かつ流れ方向の検知が行なえる半導体流速検出器を提
供することにある。
である流れ方向による出力の変化、出力の非直線性を改
良し、流速（二対して直線性の良い大きな出力が得られ
、かつ流れ方向の検知が行なえる半導体流速検出器を提
供することにある。
本発明は半導体基板の中央に発熱用素子と、この発熱用
素子を挾んで両側に温度測定用素子が形成されている半
導体流速検出素子の温度が流体の温度よりも一定温度高
く保持される様に発熱用素子を発熱させ、流体の流速に
応じて変化する発熱用素子に流れる電流、又は、その電
流に対応して変化する電位あるいは電圧を検知し、同時
に、２個の温度測定用素子間に生じる温度差を電流差あ
るいは電圧差として検知することにより、流体の流速と
流れ方向を検出するものである。
素子を挾んで両側に温度測定用素子が形成されている半
導体流速検出素子の温度が流体の温度よりも一定温度高
く保持される様に発熱用素子を発熱させ、流体の流速に
応じて変化する発熱用素子に流れる電流、又は、その電
流に対応して変化する電位あるいは電圧を検知し、同時
に、２個の温度測定用素子間に生じる温度差を電流差あ
るいは電圧差として検知することにより、流体の流速と
流れ方向を検出するものである。
本発明によれは、従来と同様な検出器構成を用いて、精
度のよい流速検出とともに、流体の二次的な流れ方向の
検出を行うことができる。
度のよい流速検出とともに、流体の二次的な流れ方向の
検出を行うことができる。
本発明の実施例を第５図乃至第８図を参照して説明する
。第５図は本実施例の半導体流速方向検出器である。そ
の半導体流速検出素子４は第１図に示した従来の半導体
流速検出器におけるものと同じ構造をもつものである。
。第５図は本実施例の半導体流速方向検出器である。そ
の半導体流速検出素子４は第１図に示した従来の半導体
流速検出器におけるものと同じ構造をもつものである。
半導体流速検出器の駆動回路も、従来例と同じで、半導
体流速検出素子４が流体の温度よりも一定温度高い状態
に保たれる様（二発熱用トランジスタ２を発熱させるも
のである。発熱用トランジスタ２に流れる電流工０は流
速により変化するものであり、本実施例では、電流工ｏ
に対応して変化する発熱用トランジスタ２のコレクタ電
位■０を出力の１つとして検知している。同時に流速に
対応して変化する半導体流速検出素子の２個の温度測定
用トランジスタ３ａ 、Ｊｂのコレクタ電位の差■。も
出力として検知している。
体流速検出素子４が流体の温度よりも一定温度高い状態
に保たれる様（二発熱用トランジスタ２を発熱させるも
のである。発熱用トランジスタ２に流れる電流工０は流
速により変化するものであり、本実施例では、電流工ｏ
に対応して変化する発熱用トランジスタ２のコレクタ電
位■０を出力の１つとして検知している。同時に流速に
対応して変化する半導体流速検出素子の２個の温度測定
用トランジスタ３ａ 、Ｊｂのコレクタ電位の差■。も
出力として検知している。
本発明の特徴は、上記の２つの出力を同時に検知してい
る点にある。
る点にある。
第６図は、流速νｆと流速（二応じて変化するコレクタ
電位ｖＯの流速−出力特性であり、従来の半導体流速検
出器の出力よりも、大きく直線性の良い出力が得られる
。父、この出方は、従来の半導体流速検出器の様な流れ
方向に対する依存性は殆ど示さない特徴を持つので、出
力から精度よく流速ｖｆを測ることができる。
電位ｖＯの流速−出力特性であり、従来の半導体流速検
出器の出力よりも、大きく直線性の良い出力が得られる
。父、この出方は、従来の半導体流速検出器の様な流れ
方向に対する依存性は殆ど示さない特徴を持つので、出
力から精度よく流速ｖｆを測ることができる。
第７図は、温度測定用トランジスタ３ａ。
３ｂのコレクタ間に得られる出力■。の流体の方向依存
性を示したものであり、流速ｖｆ、流体の流れ方向（０
）と出力■ｏは、次に示す様な関係をもつ。
性を示したものであり、流速ｖｆ、流体の流れ方向（０
）と出力■ｏは、次に示す様な関係をもつ。
Ｖｏ＝ｔ’ｆＣｘＩｓθ
前述のように発熱用トランジスタ２のコレクタ電位ｖＯ
の変化からｕｆ＝Ａ・Δ■ｏとしてｖｆがめられるので
、これと出力Ｖ。とから上式より流れ方向θ（−０≦θ
≦１８０）をめることができる。すなわち第８図に示す
様にｖＯと■。を演算回路に入力し、演算をさせれば、
従来の半導体流速検出器ではできなかった流速υｆと流
れ方向θ（１８０°の範囲内）の同時検出ができる。
の変化からｕｆ＝Ａ・Δ■ｏとしてｖｆがめられるので
、これと出力Ｖ。とから上式より流れ方向θ（−０≦θ
≦１８０）をめることができる。すなわち第８図に示す
様にｖＯと■。を演算回路に入力し、演算をさせれば、
従来の半導体流速検出器ではできなかった流速υｆと流
れ方向θ（１８０°の範囲内）の同時検出ができる。
本発明は上記実施例（１限られるものではなく、以下に
別記するように種々変形して実施することができる。
別記するように種々変形して実施することができる。
（１）トランジスタの特性より、コレクタ電流工ｏ−２
エミッタ電流工ｎであるので第５因に示す様に、出力と
してコレクタ電位ｖＯではなくベース電位ＶＢあるいは
エミッタ電位Ｖｍを検知することもできる。
エミッタ電流工ｎであるので第５因に示す様に、出力と
してコレクタ電位ｖＯではなくベース電位ＶＢあるいは
エミッタ電位Ｖｍを検知することもできる。
（２）半導体流速検出器駆動回路の構成のうち定電流源
を第９図に示す様（−抵抗（−置き換えることもできる
。
を第９図に示す様（−抵抗（−置き換えることもできる
。
（３） 本発明の半導体流速検出器を液体の温度変動が
少ない条件下で使用する場合や方向検知のみに使用する
場合等には、温度測定用トランジスタを抵抗に置きかえ
ることもできる。
少ない条件下で使用する場合や方向検知のみに使用する
場合等には、温度測定用トランジスタを抵抗に置きかえ
ることもできる。
（４）第ｉｏ図は本発明の半導体流速方向検出器を２組
用い、０〜３６０９．７．の流速と流れ方向を検出する
応用例の半導体流速検出素子の配置を示したものである
。半導体流速検出素子は、互いに９０°ずれて配置され
ている。２組の半導体流速検出器からの出力を演算する
と流速と流れ方向（θ〜３６０°）をめることができる
。
用い、０〜３６０９．７．の流速と流れ方向を検出する
応用例の半導体流速検出素子の配置を示したものである
。半導体流速検出素子は、互いに９０°ずれて配置され
ている。２組の半導体流速検出器からの出力を演算する
と流速と流れ方向（θ〜３６０°）をめることができる
。
第１図は、流速検出要素である半導体流速検出素子の構
造図、第２図は従来の半導体流速検出器の回路構成図、
第３図はその流速−出力特性図、第４図は同じく出力の
方向依存特性図、第５図は本発明の一実施例の半導体流
速検出器の回路構成図、第６図はその流速−出力特性図
、第７図は同じく出力の方向依存特性図、第８図は出力
の信号処理法を示す図、第９図および第１０図は、本発
明の他の実施例の半導体流速検出器の構成図である。 １・・・半導体基板、２・・・発熱用トランジスタ、３
８．３ｂ・・・温度測定用トランジスタ、４・・・半導
体流速検出素子、５・・・流体の温度測定用トランジス
タ、６・・・オにアンプ、７ｍ、７ｂ・・・定電流源。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦図面りＩ′Ｉ］
シ（内存に変更なし） 第１図 乞 第２図 Ｖ＋ 第３図 第４図 第６図 り Ｖｌ 特許庁長官 若杉和夫 殿 １．事件の表示 特願昭５９＝１０３０２８号 ２、発明の名称 半導体流速検出器 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 αｍ 株式会社 東 芝 ４、代理人 ５、自発補正
造図、第２図は従来の半導体流速検出器の回路構成図、
第３図はその流速−出力特性図、第４図は同じく出力の
方向依存特性図、第５図は本発明の一実施例の半導体流
速検出器の回路構成図、第６図はその流速−出力特性図
、第７図は同じく出力の方向依存特性図、第８図は出力
の信号処理法を示す図、第９図および第１０図は、本発
明の他の実施例の半導体流速検出器の構成図である。 １・・・半導体基板、２・・・発熱用トランジスタ、３
８．３ｂ・・・温度測定用トランジスタ、４・・・半導
体流速検出素子、５・・・流体の温度測定用トランジス
タ、６・・・オにアンプ、７ｍ、７ｂ・・・定電流源。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦図面りＩ′Ｉ］
シ（内存に変更なし） 第１図 乞 第２図 Ｖ＋ 第３図 第４図 第６図 り Ｖｌ 特許庁長官 若杉和夫 殿 １．事件の表示 特願昭５９＝１０３０２８号 ２、発明の名称 半導体流速検出器 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 αｍ 株式会社 東 芝 ４、代理人 ５、自発補正
Claims (3)
- （１） 同一半導体基板の中央（二発熱用素子と該発熱
用素子を挾んで両側の対称な位置に温度測定用素子が形
成されている半導体流速検出素子と、この半導体流速検
出素子を流体の温度よりも一定温度高い状態に保持する
様に前記発熱用素子を発熱させる動作を行なう駆動回路
と・を備えた半導体流速検出器において、前記発熱用素
子に流れて発熱に寄付する電流又は該電流Ｃ二対応して
変化する電位あるいは電圧を検知する手段と、前記半導
体流速検出素子の２個の温度測定用素子間に生じる温度
差を電流差あるいは電位差〜〆検知する手段とを備え、
これらの検知手段による出力を演算して流体の流速の測
定と流れの二次元方向の測定を行なうようにしたことを
特徴とする半導体流速検出器。 - （２） 半導体流速検出素子に形成されている発熱用素
子がトランジスタであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の半導体流速検出器。 - （３） 半導体流速検出素子に形成されている温度測定
用素子がトランジスタであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の半導体流速検出器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103028A JPS60247169A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 半導体流速検出器 |
| US06/733,796 US4637253A (en) | 1984-05-22 | 1985-05-14 | Semiconductor flow detector for detecting the flow rate and flowing direction of fluid |
| DE19853518409 DE3518409A1 (de) | 1984-05-22 | 1985-05-22 | Halbleiter-stroemungsmesser zur bestimmung von stroemungsmenge und -richtung eines stroemungsmittels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103028A JPS60247169A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 半導体流速検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247169A true JPS60247169A (ja) | 1985-12-06 |
| JPH0338545B2 JPH0338545B2 (ja) | 1991-06-11 |
Family
ID=14343190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103028A Granted JPS60247169A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 半導体流速検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60247169A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5717136A (en) * | 1994-02-28 | 1998-02-10 | Unisia Jecs Corporation | Hot film type air flow quantity detecting apparatus applicable to vehicular internal combustion engine |
| JP2019510965A (ja) * | 2016-02-04 | 2019-04-18 | メディリア アクチェンゲゼルシャフト | センサ配列体及びセンサ配列体を備えるカテーテル |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343574A (en) * | 1976-10-01 | 1978-04-19 | Rion Co | Thermal flow meter |
| JPS55103466A (en) * | 1979-02-01 | 1980-08-07 | Nippon Denso Co Ltd | Semiconductor device for flow speed electric conversion |
| JPS56143915A (en) * | 1980-04-11 | 1981-11-10 | Nippon Soken Inc | Measuring device for gas flow rate |
-
1984
- 1984-05-22 JP JP59103028A patent/JPS60247169A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343574A (en) * | 1976-10-01 | 1978-04-19 | Rion Co | Thermal flow meter |
| JPS55103466A (en) * | 1979-02-01 | 1980-08-07 | Nippon Denso Co Ltd | Semiconductor device for flow speed electric conversion |
| JPS56143915A (en) * | 1980-04-11 | 1981-11-10 | Nippon Soken Inc | Measuring device for gas flow rate |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5717136A (en) * | 1994-02-28 | 1998-02-10 | Unisia Jecs Corporation | Hot film type air flow quantity detecting apparatus applicable to vehicular internal combustion engine |
| JP2019510965A (ja) * | 2016-02-04 | 2019-04-18 | メディリア アクチェンゲゼルシャフト | センサ配列体及びセンサ配列体を備えるカテーテル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0338545B2 (ja) | 1991-06-11 |
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