JP2003090751A - Flow sensor type flowmeter and calibration method thereof - Google Patents
Flow sensor type flowmeter and calibration method thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フローセンサ式流
量計及びその校正方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow sensor type flow meter and its calibration method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、フローセンサ式流量計は、たとえ
ば、特開２００１−１２９８８号公報等に開示されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a flow sensor type flow meter has been disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-12988.
【０００３】この種の流量計に使用されるフローセンサ
は、たとえば、ガス流路を流れるガスを加熱するマイク
ロヒータと、マイクロヒータに対してガスの上流側に配
置され、ガスの温度を検出して温度検出信号を出力する
上流側温度センサとして働く上流側サーモパイルと、マ
イクロヒータに対してガスの下流側に配置され、ガスの
温度を検出して温度検出信号を出力する下流側温度セン
サとして働く下流側サーモパイルと、マイクロヒータに
対してガスの流れ方向と略直交方向に配置され、ガスの
温度を検出して温度検出信号を出力する右側温度センサ
として働く右側サーモパイルと、マイクロヒータをはさ
んで右側サーモパイルと対向する側に、マイクロヒータ
に対してガスの流れ方向と略直交方向に配置され、ガス
の温度を検出して温度検出信号を出力する左側温度セン
サとして働く左側サーモパイルと、マイクロヒータ、上
流側サーモパイル、下流側サーモパイル、右側サーモパ
イル及び左側サーモパイルを支持する支持基板とを備え
たマイクロフローセンサである。A flow sensor used in this type of flow meter is, for example, a micro-heater that heats a gas flowing through a gas passage, and is arranged upstream of the gas with respect to the micro-heater to detect the temperature of the gas. And an upstream thermopile that acts as an upstream temperature sensor that outputs a temperature detection signal, and a downstream temperature sensor that is located downstream of the gas with respect to the micro-heater and that detects the temperature of the gas and outputs a temperature detection signal. The downstream side thermopile and the right side thermopile, which is arranged in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the microheater and acts as a right side temperature sensor that detects the temperature of the gas and outputs a temperature detection signal, sandwiches the microheater. On the side facing the right thermopile, it is placed in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the micro heater, and detects the temperature of the gas. A left thermopile serve as left temperature sensor for outputting a degree detection signal, a micro flow sensor including a micro heater, upstream thermopile, downstream thermopile, and a support substrate for supporting the right thermopile and left thermopile.
【０００４】図６は、上述のマイクロフローセンサを用
いた流量計の一例の構成ブロック図である。この流量計
は、マイクロフローセンサ１の下流側サーモパイル５か
らの温度検出信号と、上流側サーモパイル８からの温度
検出信号との差を求める差動アンプ等からなる減算部３
３と、右側サーモパイル１１からの右側温度検出信号
と、左側サーモパイル１３からの左側温度検出信号の和
を求める加算アンプ等からなる加算部３５と、減算部３
３及び加算部３５の各出力に基づいて流量を算出するマ
イクロコンピュータ（以下、マイコンという）４０と、
マイコン４０で算出された流量値を出力する流量出力部
５０とを備えて構成される。FIG. 6 is a block diagram of an example of a flow meter using the above-mentioned micro flow sensor. The flowmeter includes a subtracting unit 3 including a differential amplifier that obtains a difference between a temperature detection signal from a downstream thermopile 5 of the microflow sensor 1 and a temperature detection signal from an upstream thermopile 8.
3, a right side temperature detection signal from the right side thermopile 11 and an addition section 35 including an addition amplifier for obtaining the sum of the left side temperature detection signal from the left side thermopile 13 and the subtraction section 3
3, a microcomputer (hereinafter, referred to as a microcomputer) 40 that calculates a flow rate based on each output of the adder 35 and
A flow rate output unit 50 that outputs the flow rate value calculated by the microcomputer 40 is provided.
【０００５】マイコン４０は、減算部３３の出力を加算
部３５の出力で除算する除算部４１と、この除算部４１
の出力する除算信号のデジタル値から流量に変換する流
量算出部４２とを有し、流量算出部４２は、変換した流
量値を流量出力部５０に出力している。流量算出部４２
において、除算信号のデジタル値から流量に変換するに
は、マイコン４０に内蔵している流量変換データテーブ
ル４３を参照しているが、この流量変換データテーブル
は、事前に用意してマイコン４０に保存しておく必要が
ある。The microcomputer 40 divides the output of the subtractor 33 by the output of the adder 35, and the divider 41.
And a flow rate calculation unit 42 that converts the digital value of the division signal output by the flow rate calculation unit 42 into a flow rate. The flow rate calculation unit 42 outputs the converted flow rate value to the flow rate output unit 50. Flow rate calculation unit 42
In order to convert the digital value of the division signal into the flow rate, the flow rate conversion data table 43 incorporated in the microcomputer 40 is referred to, but this flow rate conversion data table is prepared in advance and saved in the microcomputer 40. You need to do it.
【０００６】この流量変換データテーブルを作成するに
は、マイクロフローセンサ１の流量に対する出力値が直
線的でないために、流量値を精度良く変換するために
は、変換式を多数用意する必要がある。この流量変換す
る換算式を作成する方法は、同一流路に流量の基準とな
る基準器を置き、流速を変えて、そのときのセンサ出力
を測定しておく。In order to create this flow rate conversion data table, since the output value with respect to the flow rate of the microflow sensor 1 is not linear, it is necessary to prepare a large number of conversion formulas in order to convert the flow rate value with high accuracy. . In the method of creating the conversion formula for converting the flow rate, a reference device serving as a reference for the flow rate is placed in the same flow path, the flow velocity is changed, and the sensor output at that time is measured.
【０００７】そして、図７に示すように、測定された流
量対センサ出力特性において、流量範囲をＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ．．．のように複数の領域に区分し、図８に示す
ように、その領域毎に変換式を作成して流量変換データ
テーブルとしている。Then, as shown in FIG. 7, in the measured flow rate vs. sensor output characteristics, the flow rate ranges A, B, C,
D, E. ． ． As shown in FIG. 8, a conversion formula is created for each of the regions to create a flow rate conversion data table.
【０００８】たとえば、領域Ａに含まれるセンサ出力
（ｘ）に対して流量（ｙ）を求めるには、変換式ｙ＝α
A ｘ2 ＋βA ｘ＋ＣA が使用され、同様に、領域Ｂに含
まれるセンサ出力（ｘ）に対して流量（ｙ）を求めるに
は、変換式ｙ＝αB ｘ2 ＋βBｘ＋ＣB が使用され、領
域Ｃに含まれるセンサ出力（ｘ）に対して流量（ｙ）を
求めるには、変換式ｙ＝αC ｘ2 ＋βC ｘ＋ＣC が使用
され、領域Ｄに含まれるセンサ出力（ｘ）に対して流量
（ｙ）を求めるには、変換式ｙ＝αD ｘ2 ＋βDｘ＋Ｃ
D が使用される。領域Ｅ以下も同様である。For example, in order to obtain the flow rate (y) for the sensor output (x) included in the area A, the conversion equation y = α
A x 2 + β A x + C A is used, similarly, to determine the flow rate (y) with respect to the sensor output included in the region B (x), conversion equation y = α B x 2 + β B x + C B is used Then, in order to obtain the flow rate (y) for the sensor output (x) included in the region C, the conversion equation y = α C x 2 + β C x + C C is used, and the sensor output (x) included in the region D is used. To obtain the flow rate (y) with respect to, the conversion formula y = α D x 2 + β D x + C
D is used. The same applies to the region E and below.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、除算信
号のデジタル値を精度良く流量に変換するためには、流
量範囲を細かく分割して、その領域毎に一次や二次など
の回帰式を変換式として用意する必要があり、そのた
め、計測するする流量ポイントが多くなってしまう。However, in order to accurately convert the digital value of the division signal into the flow rate, the flow rate range is finely divided, and a regression equation such as a primary or quadratic equation is converted into each region. Therefore, the number of flow rate points to be measured increases.
【００１０】また、センサ、流路形状、取り付けなどの
バラツキによって、図９に示すように、例えば６台のフ
ローセンサ式流量計において個々の流量計の各々のセン
サ出力が異なるので、器差が無く精度良く流量を変換す
るためには、流量計毎に別々の変換テーブルを作成する
必要がある。図９において、従来の６台のフローセンサ
式流量計のセンサ出力特性を示し、（ａ）は各流量計の
減算部の出力−流量特性、（ｂ）は各流量計の加算部の
出力−流量特性、（ｃ）は、各流量計の除算部の除算値
−流量特性を示す。図９において、センサ出力（すなわ
ち、減算部出力、加算部出力及び除算値）は、流量計毎
に異なる値を示していることが分かる。Further, as shown in FIG. 9, for example, in six flow sensor type flowmeters, the sensor outputs of the individual flowmeters are different due to variations in the sensor, the shape of the flow path, the mounting, etc., so that the instrumental difference is caused. In order to accurately and accurately convert the flow rate, it is necessary to create a separate conversion table for each flow meter. FIG. 9 shows the sensor output characteristics of six conventional flow sensor type flowmeters, (a) shows the output of the subtraction section of each flowmeter-flow rate characteristics, (b) shows the output of the addition section of each flowmeter- Flow rate characteristic, (c) shows the division value-flow rate characteristic of the division section of each flow meter. In FIG. 9, it can be seen that the sensor output (that is, the subtraction unit output, the addition unit output, and the division value) shows different values for each flow meter.
【００１１】このため、個々の流量計を校正するには、
個々の流量計毎に全流量域にわたって１０数ポイントの
流量を計測して校正しなければならず、製造工数が増加
しコストアップとなり、また、計測ポイントを少なくし
て簡略化すると、流量計の精度が低下するという問題が
ある。Therefore, in order to calibrate each flow meter,
It is necessary to measure and calibrate the flow rate of more than 10 points for each individual flow meter over the entire flow rate range, increasing the manufacturing man-hours and increasing the cost. Also, if the number of measurement points is reduced and the flow meter is simplified, There is a problem that the accuracy is reduced.
【００１２】そこで本発明は、上述した従来の問題点に
鑑み、流量校正ポイントを増やすことなく校正すること
ができ、精度の良い流量計測を行うことができるフロー
センサ式流量計を提供することを目的としている。Therefore, in view of the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a flow sensor type flow meter which can perform calibration without increasing the flow rate calibration points and can perform accurate flow rate measurement. Has an aim.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた請求項１記載の発明は、ガスを加熱するヒー
タと、上記ヒータに対してガスの上流側に配置された上
流側温度センサと、上記ヒータに対してガスの下流側に
配置された下流側温度センサと、上記ヒータに対してガ
スの流れ方向と略直交方向に配置された右側温度センサ
と、上記ヒータをはさんで上記右側温度センサと対向す
る側に、上記ヒータに対してガスの流れ方向と略直交方
向に配置された左側温度センサとを備えたフローセンサ
を用い、上記ヒータのオン時の上記上流側温度センサの
検出出力と上記下流側温度センサの検出出力の差分を検
出する差分検出手段と、上記ヒータのオン時の上記右側
温度センサの検出出力と上記左側温度センサの検出出力
の和を検出する加算手段と、上記差分検出手段の出力を
上記加算手段の出力で除算する除算手段と、流量変換デ
ータテーブルを参照して上記除算手段の除算値をガス流
量値に変換する流量算出手段とを有するフローセンサ式
流量計であって、上記差分検出手段の出力を、流量ゼロ
時の第１のオフセット値と流量ゼロ及び最大流量に基づ
く第１のスパン値とによって補正し、補正後出力を上記
除算手段に供給する第１の出力補正・規格化手段と、上
記加算手段の出力を、流量ゼロ時の第２のオフセット値
及び流量ゼロと最大流量に基づく第２のスパン値とによ
って補正し、補正後出力を上記除算手段に供給する第２
の出力補正・規格化手段と、を含むことを特徴とするフ
ローセンサ式流量計に存する。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to a heater for heating gas, and an upstream temperature sensor arranged upstream of the heater with respect to the gas. A downstream temperature sensor arranged downstream of the heater with respect to the gas; a right temperature sensor arranged substantially perpendicular to the gas flow direction with respect to the heater; On the side facing the right side temperature sensor, a flow sensor including a left side temperature sensor arranged in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the heater is used, and the upstream side temperature sensor when the heater is on is used. Difference detecting means for detecting the difference between the detection output and the detection output of the downstream temperature sensor, and an additional unit for detecting the sum of the detection output of the right temperature sensor and the detection output of the left temperature sensor when the heater is on. A flow having a means, a division means for dividing the output of the difference detection means by the output of the addition means, and a flow rate calculation means for converting the division value of the division means into a gas flow rate value by referring to a flow rate conversion data table. A sensor type flow meter, wherein the output of the difference detecting means is corrected by a first offset value at the time of zero flow rate and a first span value based on zero flow rate and maximum flow rate, and the corrected output is divided by the dividing means. The output of the first output correcting / normalizing means to be supplied to and the output of the adding means are corrected by the second offset value when the flow rate is zero and the second span value based on the zero flow rate and the maximum flow rate. A second for supplying the output to the dividing means
The flow sensor type flow meter is characterized by including:
【００１４】請求項１記載の発明においては、ガスを加
熱するヒータと、ヒータに対してガスの上流側に配置さ
れた上流側温度センサと、ヒータに対してガスの下流側
に配置された下流側温度センサと、ヒータに対してガス
の流れ方向と略直交方向に配置された右側温度センサ
と、ヒータをはさんで右側温度センサと対向する側に、
ヒータに対してガスの流れ方向と略直交方向に配置され
た左側温度センサとを備えたフローセンサを用い、ヒー
タのオン時の上流側温度センサの検出出力と下流側温度
センサの検出出力の差分を検出する差分検出手段と、ヒ
ータのオン時の右側温度センサの検出出力と左側温度セ
ンサの検出出力の和を検出する加算手段と、差分検出手
段の出力を加算手段の出力で除算する除算手段と、流量
変換データテーブルを参照して除算手段の除算値をガス
流量値に変換する流量算出手段とを有するフローセンサ
式流量計であって、差分検出手段の出力を、流量ゼロ時
の第１のオフセット値と流量ゼロ及び最大流量に基づく
第１のスパン値とによって補正し、補正後出力を除算手
段に供給する第１の出力補正・規格化手段と、加算手段
の出力を、流量ゼロ時の第２のオフセット値及び流量ゼ
ロと最大流量に基づく第２のスパン値とによって補正
し、補正後出力を除算手段に供給する第２の出力補正・
規格化手段とを含んでいる。According to the first aspect of the present invention, the heater for heating the gas, the upstream temperature sensor arranged upstream of the heater with respect to the gas, and the downstream temperature sensor arranged downstream of the heater with respect to the heater. The side temperature sensor, the right side temperature sensor arranged in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the heater, and the side facing the right side temperature sensor across the heater,
The difference between the detection output of the upstream side temperature sensor and the detection output of the downstream side temperature sensor when the heater is turned on is used by using a flow sensor having a left side temperature sensor arranged in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the heater. Detecting means, an adding means for detecting the sum of the detection outputs of the right side temperature sensor and the left side temperature sensor when the heater is on, and a dividing means for dividing the output of the difference detecting means by the output of the adding means. And a flow rate calculation means for converting the division value of the division means into a gas flow rate value by referring to the flow rate conversion data table, wherein the output of the difference detection means is the first when the flow rate is zero. The output of the first output correction / normalization means for supplying the corrected output to the division means and the addition means, and the output of the addition means. Corrected by a second span value based on the second offset value and the zero flow and maximum flow rate of the second output correction and supplies the corrected output to the dividing means
And standardization means.
【００１５】それにより、フローセンサのバラツキ等に
よる器差を軽減して、精度の良い流量計測を行うことが
できる。As a result, it is possible to reduce the instrumental error due to variations in the flow sensor and to perform accurate flow rate measurement.
【００１６】上記課題を解決するためになされた請求項
２記載の発明は、前記第１の出力補正・規格化手段によ
る補正は、以下の（１）式、
補正後出力＝｛（差分検出手段の出力−第１のオフセット値）／第１のスパン
値｝×Ｋ１（定数）・・・（１）
に基づいて行われ、前記第２の出力補正・規格化手段に
よる補正は、以下の（２）式、
補正後出力＝｛（加算手段の出力−第２のオフセット値−Ｋ２｝／第２のスパ
ン値｝×Ｋ３＋Ｋ２・・・（２）
に基づいて行われ、ここで、第１のオフセット値＝流量
ゼロ時の差分検出手段の出力、第１のスパン値＝最大流
量時の差分検出手段の出力−流量ゼロ時の差分検出手段
の出力、第２のオフセット値＝流量ゼロ時の加算手段の
出力、第２のスパン値＝最大流量時の加算手段の出力−
流量ゼロ時の加算手段の出力、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３＝定数
であることを特徴とする請求項１記載のフローセンサ式
流量計に存する。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 2 is such that the correction by the first output correction / normalization means is expressed by the following equation (1): corrected output = {(difference detection means Output-first offset value) / first span value} × K1 (constant) (1), and the correction by the second output correction / normalization means is as follows. 2), corrected output = {(output of adding means−second offset value−K2} / second span value} × K3 + K2 ... (2), where the first Offset value = output of difference detection means at zero flow rate, first span value = output of difference detection means at maximum flow rate-output of difference detection means at zero flow rate, second offset value = addition at zero flow rate Output of the means, second span value = output of the adding means at the maximum flow rate−
The flow sensor type flow meter according to claim 1, wherein K1, K2, and K3 are constants when the flow rate is zero.
【００１７】請求項２記載の発明においては、第１の出
力補正・規格化手段による補正は、以下の（１）式、
補正後出力＝｛（差分検出手段の出力−第１のオフセット値）／第１のスパン
値｝×Ｋ１（定数）・・・（１）
に基づいて行われる。また、第２の出力補正・規格化手
段による補正は、以下の（２）式、
補正後出力＝｛（加算手段の出力−第２のオフセット値−Ｋ２｝／第２のスパ
ン値｝×Ｋ３＋Ｋ２・・・（２）
に基づいて行われる。ここで、第１のオフセット値＝流
量ゼロ時の差分検出手段の出力、第１のスパン値＝最大
流量時の差分検出手段の出力−流量ゼロ時の差分検出手
段の出力、第２のオフセット値＝流量ゼロ時の加算手段
の出力、第２のスパン値＝最大流量時の加算手段の出力
−流量ゼロ時の加算手段の出力、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３＝定
数である。According to the second aspect of the present invention, the correction by the first output correction / normalization means is expressed by the following equation (1): Output after correction = {(output of difference detection means-first offset value) / First span value} × K1 (constant) ... (1) Further, the correction by the second output correction / normalization means is performed by the following equation (2): Output after correction = {(output of addition means−second offset value−K2} / second span value} × K3 + K2 ... (2) where the first offset value = the output of the difference detecting means when the flow rate is zero, the first span value = the output of the difference detecting means at the maximum flow rate-the time when the flow rate is zero. Of the difference detecting means, the second offset value = the output of the adding means when the flow rate is zero, the second span value = the output of the adding means when the maximum flow rate−the output of the adding means when the flow rate is zero, K1, K2. K3 = constant.
【００１８】それにより、フローセンサのバラツキ等を
簡単に補正することができ、精度の良い流量計測を行う
ことができる。As a result, variations in the flow sensor can be easily corrected, and accurate flow rate measurement can be performed.
【００１９】上記課題を解決するためになされた請求項
３記載の発明は、ガスを加熱するヒータと、上記ヒータ
に対してガスの上流側に配置された上流側温度センサ
と、上記ヒータに対してガスの下流側に配置された下流
側温度センサと、上記ヒータに対してガスの流れ方向と
略直交方向に配置された右側温度センサと、上記ヒータ
をはさんで上記右側温度センサと対向する側に、上記ヒ
ータに対してガスの流れ方向と略直交方向に配置された
左側温度センサとを備えたフローセンサを用い、上記ヒ
ータのオン時の上記上流側温度センサの検出出力と上記
下流側温度センサの検出出力の差分を検出する差分検出
手段と、上記ヒータのオン時の上記右側温度センサの検
出出力と上記左側温度センサの検出出力の和を検出する
加算手段と、上記差分検出手段の出力を上記加算手段の
出力で除算する除算手段と、流量変換データテーブルを
参照して上記除算手段の除算値をガス流量値に変換する
流量算出手段とを有するフローセンサ式流量計の校正方
法であって、流量ゼロ時と、最大流量時と、流量ゼロと
最大流量間の少なくとも１つの任意の流量時とを含む少
なくとも３つの計測ポイントにおける上記差分検出手段
及び上記加算手段の出力を得る第１のステップと、上記
差分検出手段の出力を、流量ゼロ時の第１のオフセット
値と流量ゼロ及び最大流量に基づく第１のスパン値とに
よって補正する第２のステップと、上記加算手段の出力
を、流量ゼロ時の第２のオフセット値及び流量ゼロと最
大流量に基づく第２のスパン値とによって補正する第３
のステップと、上記補正後の差分検出手段の出力を上記
補正後の加算手段の出力で除算する第４のステップと、
予め用意されている、除算値から流量に変換する複数の
流量変換データテーブルの中から、上記除算ステップで
算出された上記少なくとも３つの計測ポイントにおける
除算値に適合する流量変換データテーブルを選択して、
上記流量算出部用の流量変換データテーブルとして登録
する第５のステップと、を含むことを特徴とするフロー
センサ式流量計の校正方法に存する。In order to solve the above problems, the invention according to claim 3 is directed to a heater for heating gas, an upstream temperature sensor arranged upstream of the gas with respect to the heater, and to the heater. Downstream temperature sensor disposed on the downstream side of the gas, a right side temperature sensor disposed substantially perpendicular to the gas flow direction with respect to the heater, and the right side temperature sensor across the heater. On the side, a flow sensor having a left side temperature sensor arranged in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the heater is used, and the detection output of the upstream side temperature sensor and the downstream side when the heater is on. Difference detection means for detecting a difference in detection output of the temperature sensor, addition means for detecting a sum of detection outputs of the right side temperature sensor and the left side temperature sensor when the heater is turned on, and the difference A flow sensor type flow meter having a division means for dividing the output of the detection means by the output of the addition means, and a flow rate calculation means for converting the division value of the division means into a gas flow rate value by referring to the flow rate conversion data table. A calibration method, wherein outputs of the difference detection means and the addition means at at least three measurement points including a flow rate of zero, a maximum flow rate, and at least one arbitrary flow rate between zero flow rate and the maximum flow rate are output. A first step of obtaining the difference, a second step of correcting the output of the difference detecting means with a first offset value at the time of zero flow rate, and a first span value based on zero flow rate and the maximum flow rate; and the adding means. The output of is corrected by a second offset value at zero flow rate and a second span value based on zero flow rate and maximum flow rate.
And a fourth step of dividing the output of the corrected difference detection means by the output of the corrected addition means,
From a plurality of flow rate conversion data tables that are prepared in advance to convert the divided values to flow rates, select a flow rate conversion data table that matches the divided values at the at least three measurement points calculated in the division step. ,
And a fifth step of registering as a flow rate conversion data table for the flow rate calculation unit, which is included in the flow sensor type flow meter calibration method.
【００２０】請求項３記載の発明においては、ガスを加
熱するヒータと、ヒータに対してガスの上流側に配置さ
れた上流側温度センサと、ヒータに対してガスの下流側
に配置された下流側温度センサと、ヒータに対してガス
の流れ方向と略直交方向に配置された右側温度センサ
と、ヒータをはさんで右側温度センサと対向する側に、
ヒータに対してガスの流れ方向と略直交方向に配置され
た左側温度センサとを備えたフローセンサを用い、ヒー
タのオン時の上流側温度センサの検出出力と下流側温度
センサの検出出力の差分を検出する差分検出手段と、ヒ
ータのオン時の右側温度センサの検出出力と左側温度セ
ンサの検出出力の和を検出する加算手段と、差分検出手
段の出力を加算手段の出力で除算する除算手段と、流量
変換データテーブルを参照して除算手段の除算値をガス
流量値に変換する流量算出手段とを有するフローセンサ
式流量計の校正方法であって、流量ゼロ時と、最大流量
時と、流量ゼロと最大流量間の少なくとも１つの任意の
流量時とを含む少なくとも３つの計測ポイントにおける
差分検出手段及び加算手段の出力を得る第１のステップ
と、差分検出手段の出力を、流量ゼロ時の第１のオフセ
ット値と流量ゼロ及び最大流量に基づく第１のスパン値
とによって補正する第２のステップと、加算手段の出力
を、流量ゼロ時の第２のオフセット値及び流量ゼロと最
大流量に基づく第２のスパン値とによって補正する第３
のステップと、補正後の差分検出手段の出力を補正後の
加算手段の出力で除算する第４のステップと、予め用意
されている、除算値から流量に変換する複数の流量変換
データテーブルの中から、除算ステップで算出された少
なくとも３つの計測ポイントにおける除算値に適合する
流量変換データテーブルを選択して、流量算出部用の流
量変換データテーブルとして登録する第５のステップ
と、を含んでいる。According to the third aspect of the present invention, a heater for heating the gas, an upstream temperature sensor arranged on the upstream side of the gas with respect to the heater, and a downstream arranged on the downstream side of the gas with respect to the heater. The side temperature sensor, the right side temperature sensor arranged in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the heater, and the side facing the right side temperature sensor across the heater,
The difference between the detection output of the upstream side temperature sensor and the detection output of the downstream side temperature sensor when the heater is turned on is used by using a flow sensor having a left side temperature sensor arranged in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the heater. Detecting means, an adding means for detecting the sum of the detection outputs of the right side temperature sensor and the left side temperature sensor when the heater is on, and a dividing means for dividing the output of the difference detecting means by the output of the adding means. And a flow sensor type flow meter having a flow rate calculation means for converting a division value of the division means into a gas flow rate value by referring to a flow rate conversion data table, wherein the flow rate is zero, the maximum flow rate is A first step of obtaining the outputs of the difference detection means and the addition means at at least three measurement points including zero flow rate and at least one arbitrary flow rate between the maximum flow rates, and the difference detection means A second step of correcting the output by the first offset value at the time of zero flow rate and the first span value based on the zero flow rate and the maximum flow rate, and the output of the adding means by the second offset value at the time of zero flow rate. And a third correction with zero flow and a second span value based on maximum flow
And a fourth step of dividing the corrected output of the difference detecting means by the corrected output of the adding means, and a plurality of flow rate conversion data tables prepared in advance for converting the divided value into the flow rate. And a fifth step of selecting a flow rate conversion data table that matches the division values at the at least three measurement points calculated in the division step and registering it as a flow rate conversion data table for the flow rate calculation unit. .
【００２１】それにより、流量校正ポイントを増やすこ
となく、個々の流量計を精度良く校正できるため、検査
工程が簡略化でき、安価な流量計を提供することができ
る。As a result, each flow meter can be accurately calibrated without increasing the flow rate calibration points, so that the inspection process can be simplified and an inexpensive flow meter can be provided.
【００２２】上記課題を解決するためになされた請求項
４記載の発明は、前記第２のステップによる補正は、以
下の（１）式、
補正後出力＝｛（差分検出手段の出力−第１のオフセット値）／第１のスパン
値｝×Ｋ１（定数）・・・（１）
に基づいて行われ、前記第３のステップによる補正は、
以下の（２）式、
補正後出力＝｛（加算手段の出力−第２のオフセット値−Ｋ２｝／第２のスパ
ン値｝×Ｋ３＋Ｋ２・・・（２）
に基づいて行われ、ここで、第１のオフセット値＝流量
ゼロ時の差分検出手段の出力、第１のスパン値＝最大流
量時の差分検出手段の出力−流量ゼロ時の差分検出手段
の出力、第２のオフセット値＝流量ゼロ時の加算手段の
出力、第２のスパン値＝最大流量時の加算手段の出力−
流量ゼロ時の加算手段の出力、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３＝定数
であることを特徴とする請求項３記載のフローセンサ式
流量計の校正方法に存する。The invention according to claim 4 made in order to solve the above-mentioned problems, the correction by the second step is performed by the following equation (1): corrected output = {(output of difference detecting means-first Offset value) / first span value} × K1 (constant) (1), and the correction in the third step is
The following equation (2) is performed based on the corrected output = {(output of addition means−second offset value−K2} / second span value} × K3 + K2 (2), where: First offset value = output of difference detection means at zero flow rate, first span value = output of difference detection means at maximum flow rate−output of difference detection means at zero flow rate, second offset value = zero flow rate Output of the adding means when the second span value = output of the adding means when the maximum flow rate−
The calibration method of a flow sensor type flow meter according to claim 3, wherein K1, K2, and K3 are constants when the flow rate is zero.
【００２３】請求項４記載の発明においては、第２のス
テップによる補正は、以下の（１）式、
補正後出力＝｛（差分検出手段の出力−第１のオフセット値）／第１のスパン
値｝×Ｋ１（定数）・・・（１）
に基づいて行われる。また、第３のステップによる補正
は、以下の（２）式、
補正後出力＝｛（加算手段の出力−第２のオフセット値−Ｋ２｝／第２のスパ
ン値｝×Ｋ３＋Ｋ２・・・（２）
に基づいて行われる。ここで、第１のオフセット値＝流
量ゼロ時の差分検出手段の出力、第１のスパン値＝最大
流量時の差分検出手段の出力−流量ゼロ時の差分検出手
段の出力、第２のオフセット値＝流量ゼロ時の加算手段
の出力、第２のスパン値＝最大流量時の加算手段の出力
−流量ゼロ時の加算手段の出力、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３＝定
数である。In the invention according to claim 4, the correction in the second step is performed by the following expression (1): Output after correction = {(output of difference detecting means-first offset value) / first span Value} × K1 (constant) ... (1) Further, the correction in the third step is performed by the following expression (2): Output after correction = {(output of addition means−second offset value−K2} / second span value} × K3 + K2 ... (2 ), Where the first offset value = the output of the difference detecting means when the flow rate is zero, the first span value = the output of the difference detecting means at the maximum flow rate−the difference detecting means when the flow rate is zero. Output, second offset value = output of adding means at zero flow rate, second span value = output of adding means at maximum flow rate−output of adding means at zero flow rate, K1, K2, K3 = constants. .
【００２４】それにより、フローセンサのバラツキ等を
簡単に補正することができ、精度良く個々の流量計を校
正することができる。As a result, variations in the flow sensor can be easily corrected, and individual flow meters can be accurately calibrated.
【００２５】上記課題を解決するためになされた請求項
５記載の発明は、前記少なくとも３つの計測ポイント
は、流量ゼロ時と、最大流量時と、流量ゼロと最大流量
間の１つ乃至３つの任意の流量時とを含む計測ポイント
であることを特徴とする請求項３または４記載のフロー
センサ式流量計の校正方法に存する。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 5 is characterized in that the at least three measurement points are one to three when the flow rate is zero, at the maximum flow rate, and between the zero flow rate and the maximum flow rate. The flow sensor type flow meter calibration method according to claim 3 or 4, wherein the measurement point includes an arbitrary flow rate.
【００２６】請求項５記載の発明においては、少なくと
も３つの計測ポイントは、流量ゼロ時と、最大流量時
と、流量ゼロと最大流量間の１つ乃至３つの任意の流量
時とを含む計測ポイントである。In the invention of claim 5, at least three measurement points include a flow rate of zero, a maximum flow rate, and one to three arbitrary flow rates between zero flow rate and the maximum flow rate. Is.
【００２７】それにより、流量校正ポイントを増やすこ
となく、個々の流量計を精度良く校正できるため、検査
工程が簡略化でき、安価な流量計を提供することができ
る。As a result, each flow meter can be calibrated accurately without increasing the flow rate calibration points, so that the inspection process can be simplified and an inexpensive flow meter can be provided.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明によるフローセン
サ式流量計の実施の形態を示す構成ブロック図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of a flow sensor type flow meter according to the present invention.
【００２９】本発明のフローセンサ式流量計は、要約す
れば、フローセンサを用い、フローセンサからの検出出
力を補正して規格化した値をセンサ出力とし、この規格
化されたセンサ出力に基づいて流量演算するものであ
る。以下、本発明のフローセンサ式流量計の構成及び動
作について詳述する。In summary, the flow sensor type flowmeter of the present invention uses a flow sensor, corrects the detection output from the flow sensor and standardizes the value, and based on this standardized sensor output. To calculate the flow rate. Hereinafter, the configuration and operation of the flow sensor type flow meter of the present invention will be described in detail.
【００３０】このフローセンサ式流量計は、マイクロフ
ローセンサ１を用い、下流側サーモパイル（下流側温度
センサ）５からの温度検出信号と、上流側サーモパイル
（上流側温度センサ）８からの温度検出信号との差を求
める差動アンプ等からなる減算部（差分検出手段）３３
と、右側サーモパイル（右側温度センサ）１１からの右
側温度検出信号と、左側サーモパイル（左側温度セン
サ）１３からの左側温度検出信号の和を求める加算アン
プ等からなる加算部（加算手段）３５と、減算部３３及
び加算部３５の各出力に基づいて流量を算出するマイコ
ン４０と、マイコン４０で算出された流量値を出力する
流量出力部５０とを備えて構成される。This flow sensor type flow meter uses a micro flow sensor 1 and uses a temperature detection signal from a downstream thermopile (downstream temperature sensor) 5 and a temperature detection signal from an upstream thermopile (upstream temperature sensor) 8. Subtractor (difference detecting means) 33 including a differential amplifier for obtaining the difference between
And an adding section (adding means) 35 including an adding amplifier for obtaining the sum of the right side temperature detection signal from the right side thermopile (right side temperature sensor) 11 and the left side temperature detection signal from the left side thermopile (left side temperature sensor) 13, The microcomputer 40 includes a microcomputer 40 that calculates a flow rate based on the outputs of the subtractor 33 and the adder 35, and a flow rate output unit 50 that outputs the flow rate value calculated by the microcomputer 40.
【００３１】マイコン４０は、減算部３３の出力を加算
部３５の出力で除算する除算部（除算手段）４１と、流
量変換データテーブル４３を参照して除算部４１からの
除算信号のデジタル値を流量値に変換して流量出力部５
０に出力する流量算出部（流量算出手段）４２を有す
る。The microcomputer 40 refers to the division unit (division means) 41 for dividing the output of the subtraction unit 33 by the output of the addition unit 35, and the flow rate conversion data table 43 to obtain the digital value of the division signal from the division unit 41. Flow rate output section 5 after converting to flow rate value
It has a flow rate calculation unit (flow rate calculation means) 42 for outputting to 0.
【００３２】マイコン４０は、さらに、減算部３３の出
力を補正して規格化する上下流センサ出力補正部（第１
の出力補正・規格化手段）４４と、加算部３５の出力を
補正して規格化する左右センサ出力補正部（第２の出力
補正・規格化手段）４５と、上下流センサ出力補正部４
４及び左右センサ出力補正部４５の補正、規格化に使用
されるパラメータデータを含むセンサ出力補正データテ
ーブル４６とを有する。The microcomputer 40 further corrects the output of the subtraction unit 33 to normalize it by an upstream / downstream sensor output correction unit (first
Output correction / standardization means), a left / right sensor output correction section (second output correction / standardization means) 45 that corrects and standardizes the output of the addition section 35, and an upstream / downstream sensor output correction section 4
4 and a sensor output correction data table 46 including parameter data used for correction and standardization of the left and right sensor output correction units 45.
【００３３】図２及び図３は、図１のフローセンサ式流
量計に用いられるマイクロフローセンサの構成図及び断
面図である。図２において、マイクロフローセンサ１
は、Ｓｉ基板２、ダイアフラム３、ダイアフラム３上に
形成された白金等からなるマイクロヒータ４、マイクロ
ヒータ４の下流側でダイアフラム３上に形成された下流
側温度センサとしての下流側サーモパイル５、マイクロ
ヒータ４に図示しない電源から駆動電流を供給する電源
端子６Ａ，６Ｂ、マイクロヒータ４の上流側でダイアフ
ラム３上に形成された上流側温度センサとしての上流側
サーモパイル８、上流側サーモパイル８から出力される
第１温度検出信号を出力する第１出力端子９Ａ，９Ｂ、
下流側サーモパイル５から出力される第２温度検出信号
を出力する第２出力端子７Ａ，７Ｂ、を備える。2 and 3 are a structural view and a sectional view of a micro flow sensor used in the flow sensor type flow meter of FIG. In FIG. 2, the micro flow sensor 1
Is a Si substrate 2, a diaphragm 3, a micro heater 4 made of platinum or the like formed on the diaphragm 3, a downstream thermopile 5 on the downstream side of the micro heater 4 as a downstream temperature sensor formed on the diaphragm 3, and a micro heater. Output from the power supply terminals 6A, 6B for supplying a driving current to the heater 4 from a power supply (not shown), the upstream side thermopile 8 and the upstream side thermopile 8 as the upstream side temperature sensor formed on the diaphragm 3 on the upstream side of the microheater 4. First output terminals 9A, 9B for outputting a first temperature detection signal
Second output terminals 7A and 7B for outputting the second temperature detection signal output from the downstream side thermopile 5 are provided.
【００３４】また、マイクロフローセンサ１は、マイク
ロヒータ４に対してガスの流れ方向（図３における矢印
Ｐから矢印Ｑへの方向）と略直交方向に配置され、ガス
の物性値を検出し、右側温度検出信号（第３温度検出信
号に対応）を出力する右側温度センサとしての右側サー
モパイル１１と、この右側サーモパイル１１から出力さ
れる右側温度検出信号を出力する第３出力端子１２Ａ，
１２Ｂと、マイクロヒータ４に対してガスの流れ方向と
略直交方向に配置され、ガスの物性値を検出し、左側温
度検出信号（第３温度検出信号に対応）を出力する左側
温度センサとしての左側サーモパイル１３と、この左側
サーモパイル１３から出力される左側温度検出信号を出
力する第４出力端子１４Ａ，１４Ｂと、ガス温度を得る
ための抵抗１５，１６と、この抵抗１５，１６からのガ
ス温度信号を出力する出力端子１７Ａ，１７Ｂとを備え
る。The microflow sensor 1 is arranged in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction (the direction from arrow P to arrow Q in FIG. 3) with respect to the microheater 4, and detects the physical property value of the gas. A right side thermopile 11 as a right side temperature sensor that outputs a right side temperature detection signal (corresponding to a third temperature detection signal), and a third output terminal 12A that outputs a right side temperature detection signal output from the right side thermopile 11,
12B and a micro-heater 4, which are disposed in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction, detect a physical property value of the gas, and output a left-side temperature detection signal (corresponding to the third temperature detection signal) as a left-side temperature sensor. The left side thermopile 13, the fourth output terminals 14A and 14B for outputting the left side temperature detection signal output from the left side thermopile 13, the resistors 15 and 16 for obtaining the gas temperature, and the gas temperature from the resistors 15 and 16. Output terminals 17A and 17B for outputting signals are provided.
【００３５】上流側サーモパイル８、下流側サーモパイ
ル５、右側サーモパイル１１及び左側サーモパイル１３
は、熱電対から構成されている。この熱電対は、ｐ++−
Ｓｉ及びＡｌにより構成され、冷接点と温接点とを有
し、熱を検出し、冷接点と温接点との温度差から熱起電
力が発生することにより、温度検出信号を出力するよう
になっている。Upstream side thermopile 8, downstream side thermopile 5, right side thermopile 11 and left side thermopile 13
Is composed of a thermocouple. This thermocouple is p ++-
It is made of Si and Al, has a cold junction and a hot junction, detects heat, and outputs a temperature detection signal when a thermoelectromotive force is generated from the temperature difference between the cold junction and the hot junction. ing.
【００３６】また、図３に示すように、Ｓｉ基板２に
は、ダイアフラム３が形成されており、このダイアフラ
ム３には、マイクロヒータ４、上流側サーモパイル８、
下流側サーモパイル５、右側サーモパイル１１及び左側
サーモパイル１３のそれぞれの温接点が形成されてい
る。As shown in FIG. 3, a diaphragm 3 is formed on the Si substrate 2, and a micro heater 4, an upstream thermopile 8, and a diaphragm 3 are formed on the diaphragm 3.
The hot junctions of the downstream side thermopile 5, the right side thermopile 11 and the left side thermopile 13 are formed.
【００３７】このように構成されたマイクロフローセン
サ１によれば、マイクロヒータ４が、外部からの駆動電
流により加熱を開始すると、マイクロヒータ４から発生
した熱は、ガスを媒体として、下流側サーモパイル５、
上流側サーモパイル８、右側サーモパイル１１及び左側
サーモパイル１３のそれぞれの温接点に伝達される。そ
れぞれのサーモパイルの冷接点は、Ｓｉ基体（Ｓｉ基
板）上にあるので、基体温度になっており、それぞれの
温接点は、ダイアフラム上にあるので、伝達された熱に
より加熱され、Ｓｉ基体温度より温度が上昇する。そし
て、それぞれのサーモパイルは、温接点と冷接点の温度
差より熱起電カを発生し、温度検出信号を出力する。According to the microflow sensor 1 thus constructed, when the microheater 4 starts to be heated by the driving current from the outside, the heat generated from the microheater 4 uses the gas as a medium and the downstream thermopile. 5,
It is transmitted to the respective hot junctions of the upstream side thermopile 8, the right side thermopile 11 and the left side thermopile 13. Since the cold junction of each thermopile is on the Si substrate (Si substrate), it is at the substrate temperature. Since each hot junction is on the diaphragm, it is heated by the transferred heat and The temperature rises. Then, each thermopile generates a thermoelectromotive force from the temperature difference between the hot junction and the cold junction, and outputs a temperature detection signal.
【００３８】流量を算出するためのマイクロフローセン
サ１のセンサ出力は、減算部３３及び加算部３５の各出
力に対してゼロ点とスパンをマイコン４０で補正して規
格化した値として出力することにより、器差、すなわち
流量計毎のセンサ出力値の差をなくす。The sensor output of the microflow sensor 1 for calculating the flow rate is output as a standardized value by correcting the zero point and the span with respect to each output of the subtraction unit 33 and the addition unit 35 by the microcomputer 40. This eliminates the instrumental difference, that is, the difference in the sensor output value for each flow meter.
【００３９】マイクロフローセンサ１のセンサ出力の補
正・規格化は、上下流センサ出力補正部４４、左右セン
サ出力補正部４５及び除算部４１において、それぞれ、
以下の（１）、（２）及び（３）式による演算を行うこ
とにより達成される。The correction / standardization of the sensor output of the microflow sensor 1 is performed by the upstream / downstream sensor output correction unit 44, the left / right sensor output correction unit 45, and the division unit 41, respectively.
This is achieved by performing calculations according to the following expressions (1), (2) and (3).
【００４０】すなわち、上下流センサ出力補正部４４
は、減算部３３の出力（すなわち、上下流センサ補正前
出力）が供給されると、次の（１）式に基づく演算を行
うことにより補正して規格化した補正・規格化後出力を
得る。That is, the upstream / downstream sensor output correction unit 44
When the output of the subtraction unit 33 (that is, the output before the upstream / downstream sensor correction) is supplied, is corrected by performing the calculation based on the following equation (1) to obtain the normalized corrected / normalized output. .
【００４１】 補正・規格化後出力＝｛減算部３３の出力−ｏｆｆｓｅｔ（Ａ）｝／ｓｐａ ｎ（Ａ）｝×Ｋ１・・・・・・・・（１）[0041] Output after correction / normalization = {output of subtraction unit 33-offset (A)} / spa n (A)} × K1 ... (1)
【００４２】ここで、ｏｆｆｓｅｔ（Ａ）＝流量ゼロ時
の減算部３３の出力、ｓｐａｎ（Ａ）＝最大流量時の減
算部３３の出力−流量ゼロ時の減算部３３の出力、Ｋ１
＝定数であり、これらは全てセンサ出力補正データテー
ブル４６に予め記憶されており、上下流センサ出力補正
部４４の演算時に呼び出される。Here, offset (A) = output of the subtraction unit 33 when the flow rate is zero, span (A) = output of the subtraction unit 33 at the maximum flow rate-output of the subtraction unit 33 when the flow rate is zero, K1
= Constants, all of which are stored in advance in the sensor output correction data table 46 and are called when the upstream / downstream sensor output correction unit 44 calculates.
【００４３】また、左右センサ出力補正部４５は、加算
部３５の出力（すなわち、左右センサ補正前出力）が供
給されると、次の（２）式に基づく演算を行うことによ
り補正して規格化した補正・規格化後出力を得る。When the output of the adder 35 (that is, the output before left / right sensor correction) is supplied, the left / right sensor output correction unit 45 corrects by performing calculation based on the following equation (2). The output is obtained after standardized correction and standardization.
【００４４】 補正・規格化後出力＝｛（加算部３５の出力−ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）−Ｋ２） ／ｓｐａｎ（Ｂ）｝×Ｋ３＋Ｋ２・・・・・・・・・（２）[0044] Output after correction / normalization = {(output of adder 35-offset (B) -K2) / Span (B)} × K3 + K2 ... (2)
【００４５】ここで、ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）＝流量ゼロ時
の加算部３５の出力、ｓｐａｎ（Ｂ）＝最大流量時の加
算部３５の出力−流量ゼロ時の加算部３５の出力、Ｋ２
＝定数、Ｋ３＝定数であり、これらは全てセンサ出力補
正データテーブル４６に予め記憶されており、左右セン
サ出力補正部４５の演算時に呼び出される。Here, offset (B) = the output of the adder 35 when the flow rate is zero, span (B) = the output of the adder 35 at the maximum flow rate−the output of the adder 35 when the flow rate is zero, K2
= Constant, K3 = constant, all of which are pre-stored in the sensor output correction data table 46 and are called when the left and right sensor output correction unit 45 calculates.
【００４６】また、除算部４１は、上下流センサ出力補
正部４４からの補正・規格化後出力と左右センサ出力補
正部４５からの補正・規格化後出力に基づき、次の
（３）式の演算を行うことにより、補正・規格化後除算
値を得る。Further, the division unit 41 calculates the following equation (3) based on the corrected / normalized output from the upstream / downstream sensor output correction unit 44 and the corrected / normalized output from the left / right sensor output correction unit 45. By performing the calculation, the corrected / normalized divided value is obtained.
【００４７】 補正・規格化後除算値＝上下流センサ出力補正部４４からの補正・規格化後 出力／左右センサ出力補正部４５からの補正・規格化後出力・・・（３）[0047] After correction / normalization, division value = after correction / normalization from the upstream / downstream sensor output correction unit 44 Output / correction output from the left / right sensor output correction unit 45 / standardized output (3)
【００４８】流量算出部４２は、除算部４１から補正・
規格化後除算値が入力されると、予めマイコン４０のメ
モリに記憶されている、補正・規格化後除算値を流量値
に変換するための流量変換データテーブル４３を参照
し、補正・規格化後除算値を流量値に変換して流量出力
部５０に出力する。The flow rate calculation unit 42 corrects from the division unit 41.
When the divided value after normalization is input, the flow rate conversion data table 43 for converting the divided value after correction / normalization stored in the memory of the microcomputer 40 in advance is referred to for correction / normalization. The post-division value is converted into a flow rate value and output to the flow rate output unit 50.
【００４９】次に、上述の構成のフローセンサ式流量計
の校正方法について説明する。まず、上述の構成を有す
るフローセンサ式流量計の複数台をサンプルとして用意
し、各サンプルのセンサ出力を測定し、上述の（１）〜
（３）式によって補正、規格化されたセンサ出力（すな
わち、補正・規格化後除算値）から、流量に変換するた
めの流量変換データテーブルを作成しておく。この時、
作成する流量変換データテーブルは、数種類（５〜１０
種類程度）用意しておく。Next, a method of calibrating the flow sensor type flow meter having the above configuration will be described. First, a plurality of flow sensor type flowmeters having the above-mentioned configuration are prepared as samples, and the sensor output of each sample is measured, and the above (1) to
A flow rate conversion data table for converting into a flow rate from the sensor output corrected and standardized by the equation (3) (that is, the corrected / normalized division value) is created. This time,
There are several types of flow rate conversion data tables (5-10
Prepare some kind).
【００５０】個々のフローセンサ式流量計を校正する方
法は、図４に示すフローチャートにしたがって下記の通
り実行される。The method for calibrating each flow sensor type flow meter is executed as follows according to the flow chart shown in FIG.
【００５１】まず、流量ゼロ時、最大流量（フルスケー
ル）時及び流量５０％時の３つの計測ポイントにおける
マイクロフローセンサ１のセンサ出力を計測する（ステ
ップＳ１）。次いで、上述の３つの計測ポイントにおい
て計測されたセンサ出力を上述の（１）〜（３）式に基
づき補正、規格化したセンサ出力（すなわち、補正・規
格化後の除算値）を算出する（ステップＳ２）。次い
で、予め用意した数種類の流量変換データテーブルの中
から、算出された３つの計測ポイントにおける補正、規
格化したセンサ出力（すなわち、補正・規格化後除算
値）に適合する（すなわち、測定された３つの計測ポイ
ントにおける補正、規格化したセンサ出力と相関度の高
い）流量変換データテーブルを選択する（ステップＳ
３）。First, the sensor output of the microflow sensor 1 is measured at three measurement points when the flow rate is zero, the maximum flow rate (full scale), and the flow rate is 50% (step S1). Next, the sensor outputs measured at the above-mentioned three measurement points are corrected based on the above equations (1) to (3), and the normalized sensor output (that is, the corrected / normalized division value) is calculated ( Step S2). Then, from the several types of flow rate conversion data tables prepared in advance, the calculated three measured points are adapted to the corrected and standardized sensor output (that is, the corrected / normalized divided value) (that is, the measured value). Select the flow rate conversion data table that is corrected at three measurement points and has a high correlation with the normalized sensor output (step S).
3).
【００５２】次いで、（１）〜（３）式で使用される各
パラメータデータ、すなわち、ｏｆｆｓｅｔ（Ａ）、ｓ
ｐａｎ（Ａ）、ｏｆｆｓｅｔ（Ｂ）、ｓｐａｎ（Ｂ）、
Ｋ１、Ｋ２及びＫ３をマイコン４０のセンサ出力補正デ
ータテーブル４６に入力する（ステップＳ４）。次い
で、ステップＳ３で選択した流量変換データテーブルを
マイコン４０の流量変換データテーブル４３として登録
する（ステップＳ５）。次いで、流量出力部５０からの
流量出力値を確認する（ステップＳ６）。Next, each parameter data used in the equations (1) to (3), that is, offset (A), s.
pan (A), offset (B), span (B),
K1, K2 and K3 are input to the sensor output correction data table 46 of the microcomputer 40 (step S4). Next, the flow rate conversion data table selected in step S3 is registered as the flow rate conversion data table 43 of the microcomputer 40 (step S5). Next, the flow rate output value from the flow rate output unit 50 is confirmed (step S6).
【００５３】このようにして校正が行われるが、校正す
るポイントは、流量ゼロ時と、最大流量時と、流量ゼロ
と最大流量間の少なくとも１つの任意の流量時との３ポ
イント以上であればいくつでもかまわないが、校正ポイ
ントを多くすると、製造工数が増加しコストアップとな
るために、実用的には５ポイント以下が適当である。ま
た、センサ出力が直線的でないため、流量ゼロと最大流
量の２ポイントのみでは流量変換データテーブルを特定
することができない。The calibration is performed in this way, but the points to be calibrated are 3 points or more at the time of zero flow rate, at the maximum flow rate, and at least one arbitrary flow rate between zero flow rate and the maximum flow rate. Although any number may be used, if the number of calibration points is increased, the number of manufacturing processes increases and the cost increases, so 5 points or less is practically appropriate. Further, since the sensor output is not linear, the flow rate conversion data table cannot be specified only with two points of zero flow rate and maximum flow rate.
【００５４】図５は、図９に関して説明したものと同一
の６台のフローセンサ式流量計に本発明を適用し、上述
の３つの計測ポイントで校正して規格化した場合のセン
サ出力特性を示し、（ａ）は各流量計の上下流センサ出
力補正部４４の補正・規格化後出力−流量特性、（ｂ）
は各流量計の各左右センサ出力補正部４５の補正・規格
化後出力−流量特性、（ｃ）は各流量計の除算部４２の
除算値−流量特性である。図５を図９と比較してみると
明らかなように、図５においては、流量計毎の器差がほ
とんどなくなり、 ６台の流量計のセンサ出力特性は重
なり合って１本の太い実線に見え、ほぼ同じ特性になっ
ていることがわかる。FIG. 5 shows the sensor output characteristics when the present invention is applied to the same six flow sensor type flowmeters as described with reference to FIG. 9 and calibrated and standardized at the above-mentioned three measurement points. (A) shows output-flow rate characteristics after correction / normalization of the upstream / downstream sensor output correction section 44 of each flow meter, (b)
Is the corrected / normalized output of each left and right sensor output correction unit 45 of each flow meter-flow rate characteristic, and (c) is the division value-flow rate characteristic of the division unit 42 of each flow meter. As is clear from the comparison of FIG. 5 with FIG. 9, in FIG. 5, the instrumental error of each flowmeter is almost eliminated, and the sensor output characteristics of the six flowmeters overlap and appear as one thick solid line. It can be seen that the characteristics are almost the same.
【００５５】このように、本発明によれば、予め用意し
た複数の流量変換データテーブルの中から、流量ゼロ時
と、最大流量時と、流量ゼロと最大流量間の少なくとも
１つの任意の流量時とを含む少なくとも３つの計測ポイ
ントで校正して規格化したセンサ出力に適合する流量変
換データテーブルを選択して、流量計の流量変換データ
テーブルとして登録するので、簡単かつ短時間に校正作
業を行うことが可能になる。また、フローセンサのアナ
ログ出力を補正・規格化することによって、フローセン
サのバラツキや取り付け誤差等に関係なく、流量演算を
行うことができる。したがて、従来に比して少ない校正
ポイントで、個々の流量計を精度良く校正できるため、
流量計製造ラインにおける検査工程を簡略化でき、安価
な流量計を提供することができる。As described above, according to the present invention, from the plurality of flow rate conversion data tables prepared in advance, at the time of zero flow rate, at the maximum flow rate, and at least one arbitrary flow rate between zero flow rate and the maximum flow rate. Since a flow rate conversion data table suitable for the sensor output standardized by calibrating at least three measurement points including and is registered as the flow rate conversion data table of the flow meter, calibration work can be performed easily and in a short time. It will be possible. Further, by correcting and standardizing the analog output of the flow sensor, it is possible to calculate the flow rate regardless of variations in the flow sensor, mounting errors, and the like. Therefore, it is possible to accurately calibrate each flowmeter with fewer calibration points than before,
The inspection process in the flowmeter manufacturing line can be simplified and an inexpensive flowmeter can be provided.
【００５６】以上の通り、本発明の実施の形態について
説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用
が可能である。Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications and applications are possible.
【００５７】[0057]
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、フローセ
ンサのバラツキ等による器差を軽減して、精度の良い流
量計測を行うことができる。According to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the instrumental error due to variations in the flow sensor and to perform accurate flow rate measurement.
【００５８】請求項２記載の発明によれば、フローセン
サのバラツキ等を簡単に補正することができ、精度の良
い流量計測を行うことができる。According to the second aspect of the present invention, it is possible to easily correct the variation of the flow sensor and the like, and it is possible to measure the flow rate with high accuracy.
【００５９】請求項３記載の発明によれば、流量校正ポ
イントを増やすことなく、個々の流量計を精度良く校正
できるため、検査工程が簡略化でき、安価な流量計を提
供することができる。According to the third aspect of the present invention, each flow meter can be accurately calibrated without increasing the flow rate calibration points, so that the inspection process can be simplified and an inexpensive flow meter can be provided.
【００６０】請求項４記載の発明によれば、フローセン
サのバラツキ等を簡単に補正することができ、精度良く
個々の流量計を校正することができる。According to the invention described in claim 4, it is possible to easily correct the variation of the flow sensor and the like, and it is possible to calibrate each flow meter with high accuracy.
【００６１】請求項５記載の発明によれば、流量校正ポ
イントを増やすことなく、個々の流量計を精度良く校正
できるため、検査工程が簡略化でき、安価な流量計を提
供することができる。According to the fifth aspect of the present invention, each flow meter can be accurately calibrated without increasing the flow rate calibration points, so that the inspection process can be simplified and an inexpensive flow meter can be provided.
【図１】本発明によるフローセンサ式流量計の実施の形
態を示す構成ブロック図である。FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of a flow sensor type flow meter according to the present invention.
【図２】図１のフローセンサ式流量計に用いられるマイ
クロフローセンサの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a micro flow sensor used in the flow sensor type flow meter of FIG.
【図３】図１のフローセンサ式流量計に用いられるマイ
クロフローセンサの断面図である。3 is a cross-sectional view of a micro flow sensor used in the flow sensor type flow meter of FIG.
【図４】図１のフローセンサ式流量計を校正する方法を
示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a method for calibrating the flow sensor type flow meter of FIG. 1. FIG.
【図５】図１のフローセンサ式流量計のセンサ出力特性
を示し、（ａ）は上下流センサ出力補正部の出力−流量
特性、（ｂ）は左右センサ出力補正部の出力−流量特
性、（ｃ）は除算部の除算値−流量特性である。5A and 5B show sensor output characteristics of the flow sensor type flow meter of FIG. 1, where FIG. 5A is an output-flow rate characteristic of an upstream / downstream sensor output correction unit, and FIG. (C) is a division value-flow rate characteristic of the division unit.
【図６】従来のフローセンサ式流量計の一例の構成ブロ
ック図である。FIG. 6 is a configuration block diagram of an example of a conventional flow sensor type flow meter.
【図７】従来のフローセンサ式流量計の流量対センサ出
力特性の一例である。FIG. 7 is an example of flow rate versus sensor output characteristics of a conventional flow sensor type flow meter.
【図８】従来のフローセンサ式流量計の流量変換データ
テーブルの一例である。FIG. 8 is an example of a flow rate conversion data table of a conventional flow sensor type flow meter.
【図９】従来のフローセンサ式流量計のセンサ出力特性
を示し、（ａ）は減算部の出力−流量特性、（ｂ）は加
算部の出力−流量特性、（ｃ）は、除算部の除算値−流
量特性である。9A and 9B show sensor output characteristics of a conventional flow sensor type flow meter, where FIG. 9A is an output-flow rate characteristic of a subtracting unit, FIG. 9B is an output-flow rate characteristic of an adding unit, and FIG. 9C is a dividing unit. It is a division value-flow rate characteristic.
１ マイクロフローセンサ（フローセンサ）
４ マイクロヒータ（ヒータ）
５ 下流側サーモパイル（下流側温度センサ）
８ 上流側サーモパイル（上流側温度センサ）
１１ 右側サーモパイル（右側温度センサ）
１３ 左側サーモパイル（左側温度センサ）
３３ 減算部（差分検出手段）
３５ 加算部（加算手段）
４０ マイコン
４１ 除算部（除算手段）
４２ 流量算出部（流量算出手段）
４３ 流量変換データテーブル
４４ 上下流センサ出力補正部（第１の出力補正・規格
化手段）
４５ 左右センサ出力補正部（第２の出力補正・規格化
手段）
４６ センサ出力補正データテーブル1 Micro Flow Sensor (Flow Sensor) 4 Micro Heater (Heater) 5 Downstream Thermopile (Downstream Temperature Sensor) 8 Upstream Thermopile (Upstream Temperature Sensor) 11 Right Thermopile (Right Temperature Sensor) 13 Left Thermopile (Left Temperature Sensor) 33 subtraction section (difference detection means) 35 addition section (addition means) 40 microcomputer 41 division section (division means) 42 flow rate calculation section (flow rate calculation means) 43 flow rate conversion data table 44 upstream / downstream sensor output correction section (first output) Correction / standardization means) 45 Left and right sensor output correction section (second output correction / standardization means) 46 Sensor output correction data table
Claims (5)
対してガスの上流側に配置された上流側温度センサと、
上記ヒータに対してガスの下流側に配置された下流側温
度センサと、上記ヒータに対してガスの流れ方向と略直
交方向に配置された右側温度センサと、上記ヒータをは
さんで上記右側温度センサと対向する側に、上記ヒータ
に対してガスの流れ方向と略直交方向に配置された左側
温度センサとを備えたフローセンサを用い、上記ヒータ
のオン時の上記上流側温度センサの検出出力と上記下流
側温度センサの検出出力の差分を検出する差分検出手段
と、上記ヒータのオン時の上記右側温度センサの検出出
力と上記左側温度センサの検出出力の和を検出する加算
手段と、上記差分検出手段の出力を上記加算手段３５の
出力で除算する除算手段と、流量変換データテーブルを
参照して上記除算手段の除算値をガス流量値に変換する
流量算出手段とを有するフローセンサ式流量計であっ
て、 上記差分検出手段の出力を、流量ゼロ時の第１のオフセ
ット値と流量ゼロ及び最大流量に基づく第１のスパン値
とによって補正・規格化し、補正・規格化後出力を上記
除算手段に供給する第１の出力補正・規格化手段と、 上記加算手段の出力を、流量ゼロ時の第２のオフセット
値及び流量ゼロと最大流量に基づく第２のスパン値とに
よって補正・規格化し、補正・規格化後出力を上記除算
手段に供給する第２の出力補正・規格化手段と、 を含むことを特徴とするフローセンサ式流量計。1. A heater for heating gas, an upstream temperature sensor arranged upstream of the gas with respect to the heater,
A downstream side temperature sensor arranged downstream of the heater with respect to the gas, a right side temperature sensor arranged with respect to the heater in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction, and the right side temperature across the heater. A flow sensor having a left side temperature sensor arranged on the side facing the sensor in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the heater is used, and the detection output of the upstream side temperature sensor when the heater is on And a difference detecting means for detecting a difference between the detected outputs of the downstream temperature sensor, an adding means for detecting a sum of the detected output of the right temperature sensor and the detected output of the left temperature sensor when the heater is turned on, and A division means for dividing the output of the difference detection means by the output of the addition means 35 and a flow rate calculation means for referring to the flow rate conversion data table and converting the division value of the division means into a gas flow rate value. A flow sensor type flow meter that corrects / normalizes the output of the difference detection means by a first offset value at the time of zero flow rate and a first span value based on zero flow rate and maximum flow rate, and corrects / standardizes A first output correction / normalization means for supplying the converted output to the division means, and a second offset value at the time of zero flow rate and a second span value based on the zero flow rate and the maximum flow rate for the output of the addition means. A flow sensor type flow meter, comprising: a second output correction / normalization means for correcting / normalizing by and the output after correction / normalization to the dividing means.
補正・規格化は、以下の（１）式、 補正・規格化後出力＝｛（差分検出手段の出力−第１のオフセット値）／第１ のスパン値｝×Ｋ１（定数）・・・（１） に基づいて行われ、 前記第２の出力補正・規格化手段による補正・規格化
は、以下の（２）式、 補正・規格化後出力＝｛（加算手段の出力−第２のオフセット値−Ｋ２｝／第 ２のスパン値｝×Ｋ３＋Ｋ２・・・（２） に基づいて行われ、 ここで、第１のオフセット値＝流量ゼロ時の差分検出手
段の出力、第１のスパン値＝最大流量時の差分検出手段
の出力−流量ゼロ時の差分検出手段の出力、第２のオフ
セット値＝流量ゼロ時の加算手段の出力、第２のスパン
値＝最大流量時の加算手段の出力−流量ゼロ時の加算手
段の出力、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３＝定数であることを特徴と
する請求項１記載のフローセンサ式流量計。2. The correction / normalization by the first output correction / normalization means is expressed by the following equation (1): Output after correction / normalization = {(output of difference detection means-first offset value) / First span value} × K1 (constant) ... (1), and the correction / normalization by the second output correction / normalization means is performed by the following equation (2): Normalized output = {(output of adding means−second offset value−K2} / second span value} × K3 + K2 ... (2) where, first offset value = Output of difference detection means at zero flow rate, first span value = output of difference detection means at maximum flow rate−output of difference detection means at zero flow rate, second offset value = output of addition means at zero flow rate , Second span value = output of adding means at maximum flow rate−output of adding means at zero flow rate, K , K2, K3 = flow sensor type flow meter according to claim 1, characterized in that it is a constant.
対してガスの上流側に配置された上流側温度センサと、
上記ヒータに対してガスの下流側に配置された下流側温
度センサと、上記ヒータに対してガスの流れ方向と略直
交方向に配置された右側温度センサと、上記ヒータをは
さんで上記右側温度センサと対向する側に、上記ヒータ
に対してガスの流れ方向と略直交方向に配置された左側
温度センサとを備えたフローセンサを用い、上記ヒータ
のオン時の上記上流側温度センサの検出出力と上記下流
側温度センサの検出出力の差分を検出する差分検出手段
と、上記ヒータのオン時の上記右側温度センサの検出出
力と上記左側温度センサの検出出力の和を検出する加算
手段と、上記差分検出手段の出力を上記加算手段の出力
で除算する除算手段と、流量変換データテーブルを参照
して上記除算手段の除算値をガス流量値に変換する流量
算出手段とを有するフローセンサ式流量計の校正方法で
あって、 流量ゼロ時と、最大流量時と、流量ゼロと最大流量間の
少なくとも１つの任意の流量時とを含む少なくとも３つ
の計測ポイントにおける上記差分検出手段及び上記加算
手段の出力を得る第１のステップと、 上記差分検出手段の出力を、流量ゼロ時の第１のオフセ
ット値と流量ゼロ及び最大流量に基づく第１のスパン値
とによって補正・規格化する第２のステップと、 上記加算手段の出力を、流量ゼロ時の第２のオフセット
値及び流量ゼロと最大流量に基づく第２のスパン値とに
よって補正・規格化する第３のステップと、 上記補正・規格化後の差分検出手段の出力を上記補正・
規格化後の加算手段の出力で除算する第４のステップ
と、 予め用意されている、除算値から流量に変換する複数の
流量変換データテーブルの中から、上記除算ステップで
算出された上記少なくとも３つの計測ポイントにおける
除算値に適合する流量変換データテーブルを選択して、
上記流量算出部用の流量変換データテーブルとして登録
する第５のステップと、を含むことを特徴とするフロー
センサ式流量計の校正方法。3. A heater for heating the gas, and an upstream temperature sensor arranged upstream of the gas with respect to the heater,
A downstream temperature sensor arranged downstream of the heater with respect to the gas, a right temperature sensor arranged substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the heater, and the right temperature across the heater. A flow sensor having a left side temperature sensor arranged on the side facing the sensor in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction with respect to the heater is used, and the detection output of the upstream side temperature sensor when the heater is on And a difference detecting means for detecting a difference between the detected outputs of the downstream temperature sensor, an adding means for detecting a sum of the detected output of the right temperature sensor and the detected output of the left temperature sensor when the heater is turned on, and There is a dividing means for dividing the output of the difference detecting means by the output of the adding means, and a flow rate calculating means for converting the division value of the dividing means into a gas flow rate value by referring to the flow rate conversion data table. A method for calibrating a flow sensor type flow meter, comprising: the difference detecting means at at least three measurement points including zero flow rate, maximum flow rate, and at least one arbitrary flow rate between zero flow rate and maximum flow rate; The first step of obtaining the output of the adding means and the output of the difference detecting means are corrected and standardized by the first offset value at the time of zero flow rate and the first span value based on zero flow rate and maximum flow rate. A second step; a third step of correcting and standardizing the output of the adding means by a second offset value at the time of zero flow rate and a second span value based on zero flow rate and the maximum flow rate;・ Correct the output of the difference detection means after standardization.
The fourth step of dividing by the output of the adding means after the standardization, and the at least 3 calculated in the dividing step from among a plurality of flow rate conversion data tables prepared in advance for converting the divided value into the flow rate. Select the flow rate conversion data table that matches the division value at one measurement point,
A fifth step of registering as a flow rate conversion data table for the flow rate calculating section, and a calibration method of the flow sensor type flow meter.
は、以下の（１）式、 補正・規格化後出力＝｛（差分検出手段の出力−第１のオフセット値）／第１ のスパン値｝×Ｋ１（定数）・・・（１） に基づいて行われ、 前記第３のステップによる補正・規格化は、以下の
（２）式、 補正・規格化後出力＝｛（加算手段の出力−第２のオフセット値−Ｋ２｝／第 ２のスパン値｝×Ｋ３＋Ｋ２・・・（２） に基づいて行われ、 ここで、第１のオフセット値＝流量ゼロ時の差分検出手
段の出力、第１のスパン値＝最大流量時の差分検出手段
の出力−流量ゼロ時の差分検出手段の出力、第２のオフ
セット値＝流量ゼロ時の加算手段の出力、第２のスパン
値＝最大流量時の加算手段の出力−流量ゼロ時の加算手
段の出力、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３＝定数であることを特徴と
する請求項３記載のフローセンサ式流量計の校正方法。4. The correction / normalization in the second step is performed by the following expression (1): output after correction / normalization = {(output of difference detecting means-first offset value) / first span Value} × K1 (constant) ... (1), and the correction / normalization in the third step is performed by the following equation (2): output after correction / normalization = {(adding means) Output−second offset value−K2} / second span value} × K3 + K2 (2), where: first offset value = output of difference detecting means when flow rate is zero, First span value = output of difference detecting means at maximum flow rate−output of difference detecting means at zero flow rate, second offset value = output of adding means at zero flow rate, second span value = at maximum flow rate Output of the adding means-output of the adding means when the flow rate is zero, K1, K2, K3 = constant Calibration method of the flow sensor type flow meter according to claim 3, wherein a.
流量ゼロ時と、最大流量時と、流量ゼロと最大流量間の
１つ乃至３つの任意の流量時とを含む計測ポイントであ
ることを特徴とする請求項３または４記載のフローセン
サ式流量計の校正方法。5. The at least three measurement points are
The flow sensor type flow meter according to claim 3 or 4, which is a measurement point including zero flow rate, maximum flow rate, and one to three arbitrary flow rates between zero flow rate and maximum flow rate. Calibration method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001286351A JP2003090751A (en) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Flow sensor type flowmeter and calibration method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001286351A JP2003090751A (en) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Flow sensor type flowmeter and calibration method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003090751A true JP2003090751A (en) | 2003-03-28 |
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ID=19109352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001286351A Withdrawn JP2003090751A (en) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Flow sensor type flowmeter and calibration method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003090751A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6871538B2 (en) | 2002-11-15 | 2005-03-29 | Omron Corporation | Flow sensor and flow rate measuring method |
| JP2007309828A (en) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Ckd Corp | Sectional type thermal type flow meter |
| KR20170071416A (en) * | 2015-12-15 | 2017-06-23 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | Flow rate sensor correction device, program for correction device, and correction method |
-
2001
- 2001-09-20 JP JP2001286351A patent/JP2003090751A/en not_active Withdrawn
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| KR102650771B1 (en) | 2015-12-15 | 2024-03-26 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | Flow rate sensor correction device, program for correction device, and correction method |
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