JPS60247170A - 半導体流速検出器 - Google Patents
半導体流速検出器Info
- Publication number
- JPS60247170A JPS60247170A JP59103029A JP10302984A JPS60247170A JP S60247170 A JPS60247170 A JP S60247170A JP 59103029 A JP59103029 A JP 59103029A JP 10302984 A JP10302984 A JP 10302984A JP S60247170 A JPS60247170 A JP S60247170A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow speed
- temp
- transistor
- semiconductor
- detection element
- 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
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Classifications
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measuring Volume Flow (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〕
本発明は流体の流速を検出する半導体流速検出器にかか
わり、特に出力の検出法に関する。
わり、特に出力の検出法に関する。
従来技術を第１図乃至第３図を参照して説明する。
従来の半導体流速検出器は、第１図に示す様な半導体基
板１の中央に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に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が、第２図に示す半導体流速検出駆動回路に接続され
たものである。半導体流速検出器駆動回路は、トランジ
スタのペース・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
３ａ 、Ｊｂと流体の温度−゛測定用トランジスタ５か
ら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
保たれる様にオベア′ンｆ６を介して発熱用トランジス
タ２に流れる電流を変化させ、発熱を制御するものであ
る。従来の半導体流速検出器では、流速に対応して変化
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Ｖ。を出力として検
出していた。第３図は、従来の半導体流速検出器の流速
−出力特性である。流体の流れる方向が３個のトランジ
スタを横切る入方向と横切らないＢ方向とでは、出力特
性に異なったものとなる。従って流体の流れ方向が一定
である場合には流速検出は可能であるが、流体の流れ方
向が変わる場合には正確な流速検出はできず、流速検出
器としての使用が限られるという欠点があった。
板１の中央に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に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が、第２図に示す半導体流速検出駆動回路に接続され
たものである。半導体流速検出器駆動回路は、トランジ
スタのペース・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
３ａ 、Ｊｂと流体の温度−゛測定用トランジスタ５か
ら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
保たれる様にオベア′ンｆ６を介して発熱用トランジス
タ２に流れる電流を変化させ、発熱を制御するものであ
る。従来の半導体流速検出器では、流速に対応して変化
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Ｖ。を出力として検
出していた。第３図は、従来の半導体流速検出器の流速
−出力特性である。流体の流れる方向が３個のトランジ
スタを横切る入方向と横切らないＢ方向とでは、出力特
性に異なったものとなる。従って流体の流れ方向が一定
である場合には流速検出は可能であるが、流体の流れ方
向が変わる場合には正確な流速検出はできず、流速検出
器としての使用が限られるという欠点があった。
又、出力は流速が増すと飽和する傾向があるので直線性
も悪く、その大きさも、例えば３ ｍ／ｓｅｅの風で１
５ｍＶ程度であり、小さな出力しか得られないという欠
点もあった。計測器としては使用条件が限定されず使え
ることが望ましく、又、被測定量に対してリニアで大き
な出力が得られることが理想であるため、この様な特性
の欠点の改善が望まれている。
も悪く、その大きさも、例えば３ ｍ／ｓｅｅの風で１
５ｍＶ程度であり、小さな出力しか得られないという欠
点もあった。計測器としては使用条件が限定されず使え
ることが望ましく、又、被測定量に対してリニアで大き
な出力が得られることが理想であるため、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、直線性の良い大きな出力が得られる半導体流速検出
器を提供することにある。
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、直線性の良い大きな出力が得られる半導体流速検出
器を提供することにある。
本発明は半導体基板に発熱用素子と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
値又は、電流値に対応して変化する電位あるいは電圧を
検知して流速の測定を行なうものである。
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
値又は、電流値に対応して変化する電位あるいは電圧を
検知して流速の測定を行なうものである。
本発明によれば以下の様な効果が得られる。
（１） 大きな出力が得られるため、Ｓ／Ｎ比が良くな
り測定精度が向上する。
り測定精度が向上する。
（２）流速に対してリニアな出力が得られるため、測定
精度が向上し、更に、出力のりニアライズ等の信号処理
を必要としないので検出器の周辺回路の簡単化、低コス
ト化が容易である。
精度が向上し、更に、出力のりニアライズ等の信号処理
を必要としないので検出器の周辺回路の簡単化、低コス
ト化が容易である。
！３１ 流体の流れ方向に対する出力の依存性がなくな
るために、より汎用的に使用することができる。
るために、より汎用的に使用することができる。
本発明の実施例を第４図乃至第６図を参照して説明する
。第４図は本発明の一実施例の半導体流速検出器の構成
要素である半導体流速検出素子８であり、半導体基板１
に発熱用トランジスタ２と温度測定用トランジスタ３ｃ
が形成されている。この半導体流速検出素子８は、第５
図に示す半導体流速検出器駆動回路に接続され半導体流
速検出器を構成している。半導体流速検出器駆動回路は
トランジスタのペース・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の温度測定用トラン
ジスタ３ｃ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８と流体の温度を検出し、半導
体流速検出素子８が流体の温度よりも一定温度高く保持
される様に発熱用トランジスタ２に電流Ｉｃを流し発熱
させるものである。
。第４図は本発明の一実施例の半導体流速検出器の構成
要素である半導体流速検出素子８であり、半導体基板１
に発熱用トランジスタ２と温度測定用トランジスタ３ｃ
が形成されている。この半導体流速検出素子８は、第５
図に示す半導体流速検出器駆動回路に接続され半導体流
速検出器を構成している。半導体流速検出器駆動回路は
トランジスタのペース・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の温度測定用トラン
ジスタ３ｃ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８と流体の温度を検出し、半導
体流速検出素子８が流体の温度よりも一定温度高く保持
される様に発熱用トランジスタ２に電流Ｉｃを流し発熱
させるものである。
半導体流速検出素子８を、流体の中に曝すと半導体流速
検出素子８から熱が奪われるため流速に応じて電流Ｉｅ
は変化する。本発明では、この流速に応じて変化する電
流Ｉｃ又はこの電流Ｉａに対応して変化する電位Ｖｃを
出力として検知し流速を測定するものである。
検出素子８から熱が奪われるため流速に応じて電流Ｉｅ
は変化する。本発明では、この流速に応じて変化する電
流Ｉｃ又はこの電流Ｉａに対応して変化する電位Ｖｃを
出力として検知し流速を測定するものである。
第６図は本実施例の半導体流速検出器において、発熱用
トランジスタのコレクタ電位ｖｃを出力として検知した
場合の流速−出力特性である。従来の半導体流速検出器
よりも１０倍程度大きく、直線性の良い出力が得られる
。又、この出力特性は、二つの温度測定素子の出力差を
検知する従来の半導体流速検出器と異なり、流体の流れ
方向によって変わることはない特徴も併わせ持っている
。
トランジスタのコレクタ電位ｖｃを出力として検知した
場合の流速−出力特性である。従来の半導体流速検出器
よりも１０倍程度大きく、直線性の良い出力が得られる
。又、この出力特性は、二つの温度測定素子の出力差を
検知する従来の半導体流速検出器と異なり、流体の流れ
方向によって変わることはない特徴も併わせ持っている
。
本発明は上記実施例に限らず、以下に述べるような変形
実施が可能である。
実施が可能である。
（１）トランジスタの特性より、コレクタ電流ＩＣ＝エ
ミンタ電流Ｉｇあるいはエミッタ電流に対応して変化す
るエミッタ電位Ｖｇ又はペース電位ＶＢを検知すること
もできる。
ミンタ電流Ｉｇあるいはエミッタ電流に対応して変化す
るエミッタ電位Ｖｇ又はペース電位ＶＢを検知すること
もできる。
（２）半導体流速検出器駆動回路中の定電流源は、第７
図に示す様に単なる抵抗で置き換えることもできる。
図に示す様に単なる抵抗で置き換えることもできる。
＋ａ＋ 本発明の半導体流速検出器を流体の温度変動が
少ない条件下、又は出力の温度変動を無視して使う場合
には、流体の温度測定用トランジスタを抵抗に置き換え
ることもできる。
少ない条件下、又は出力の温度変動を無視して使う場合
には、流体の温度測定用トランジスタを抵抗に置き換え
ることもできる。
第１図は従来の半導体流速検出器の構成要素である半導
体流速検出素子の構造図、第２図および第３図は従来の
半導体流速検出器の回路構成図および流速出力特性図、
第４図は本発明の半導体流速検出器の構成要素である半
導体流速検出素子の構造図、第５図および第６図は本発
明の半導体流速検出器の回路構成図および流速・出力特
許図、第７図は本発明の他の実施例の半導体流速検出器
の回路構成図である。 １・・・半導体基板、２・・・発熱用トランジスタ、３
Ｃ・・・温度測定用トランジスタ、８・・・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
・・・オイアンプ、７ｃ、７ｄ・・・定電流源。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦［＃＋ｉの；了
Ｉこト（内容：こ多二更ない第１図 一 第２図 一τ 第３図 第４図 第７図 Ｖ◆ 手続補正５歳５．２０ 昭和 年 月 日 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 特願昭５９−１０３０２９ 号 ２、発明の名称 牛８１休流速検出器 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
体流速検出素子の構造図、第２図および第３図は従来の
半導体流速検出器の回路構成図および流速出力特性図、
第４図は本発明の半導体流速検出器の構成要素である半
導体流速検出素子の構造図、第５図および第６図は本発
明の半導体流速検出器の回路構成図および流速・出力特
許図、第７図は本発明の他の実施例の半導体流速検出器
の回路構成図である。 １・・・半導体基板、２・・・発熱用トランジスタ、３
Ｃ・・・温度測定用トランジスタ、８・・・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
・・・オイアンプ、７ｃ、７ｄ・・・定電流源。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦［＃＋ｉの；了
Ｉこト（内容：こ多二更ない第１図 一 第２図 一τ 第３図 第４図 第７図 Ｖ◆ 手続補正５歳５．２０ 昭和 年 月 日 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 特願昭５９−１０３０２９ 号 ２、発明の名称 牛８１休流速検出器 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
Claims (3)
- （１）同一半導体基板に発熱用素子と温度測定用素子と
が形成されている半導体流速検出素子と、この半導体流
速検出素子を測定すべき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
行なう駆動回路とから構成される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
該電流に対応して変化する電位あるいは電圧を検知する
ことにより流速の測定を行なうことを特徴とした半導体
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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103029A JPS60247170A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 半導体流速検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103029A JPS60247170A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 半導体流速検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247170A true JPS60247170A (ja) | 1985-12-06 |
| JPH0334826B2 JPH0334826B2 (ja) | 1991-05-24 |
Family
ID=14343219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103029A Granted JPS60247170A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 半導体流速検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60247170A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61280576A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-11 | Toray Ind Inc | フロ−メ−タ |
| WO1995004338A3 (en) * | 1993-07-30 | 1995-06-08 | Airsense Technology Ltd | Smoke detection system |
| NL1000454C2 (nl) * | 1995-05-30 | 1996-12-03 | Mierij Meteo Bv | Inrichting voor het bepalen van de richting en snelheid van een luchtstroom. |
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 JP59103029A patent/JPS60247170A/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 (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61280576A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-11 | Toray Ind Inc | フロ−メ−タ |
| WO1995004338A3 (en) * | 1993-07-30 | 1995-06-08 | Airsense Technology Ltd | Smoke detection system |
| EP0825575A1 (en) * | 1993-07-30 | 1998-02-25 | Airsense Technology Limited | Smoke detection system |
| NL1000454C2 (nl) * | 1995-05-30 | 1996-12-03 | Mierij Meteo Bv | Inrichting voor het bepalen van de richting en snelheid van een luchtstroom. |
| WO1996038731A1 (en) * | 1995-05-30 | 1996-12-05 | Mierij Meteo B.V. | Device for determining the direction and speed of an air flow |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0334826B2 (ja) | 1991-05-24 |
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