JP3193241B2 - Measuring device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜材料が受ける流体
からの熱的な影響を定量的に評価する計測装置に関す
る。例えば、以下に示す項目の少なくとも一つのことを
行う装置に関する。 (1) 流体の流量または流速の計測。 (2) 流体の熱伝導率や比熱の計測。 (3) 流体の識別。 (4) 複数の流体の混合比の計測。 (5) 流体中に含まれる物質の濃度の計測（例えば湿度の
計測）。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring apparatus for quantitatively evaluating the thermal influence of a fluid on a thin film material. For example, the present invention relates to an apparatus that performs at least one of the following items. (1) Measurement of fluid flow or flow velocity. (2) Measurement of thermal conductivity and specific heat of fluid. (3) Fluid identification. (4) Measurement of the mixing ratio of multiple fluids. (5) Measurement of the concentration of a substance contained in a fluid (for example, measurement of humidity).

【０００２】[0002]

【従来の技術】流量を計測する装置（流量センサー）と
して、サーミスタを利用したものが知られている。これ
は、直接あるいは間接的に加熱されたサーミスタから流
体によって熱量が奪われることによって、サーミスタ部
分の温度が低下することを利用したものである。一般に
サーミスタ部分が流体に接していると、サーミスタ部分
から奪われる熱量は、流量（または流速）に依存するた
め、サーミスタからの出力と流量とはある相関関係を持
つ。このことを利用して、サーミスタの出力より、流量
を算出することができる。2. Description of the Related Art As a device (flow sensor) for measuring a flow rate, a device using a thermistor is known. This is based on the fact that the temperature of the thermistor portion is reduced by the heat being removed from the thermistor heated directly or indirectly by the fluid. In general, when the thermistor portion is in contact with the fluid, the amount of heat taken from the thermistor portion depends on the flow rate (or flow velocity), so that the output from the thermistor has a certain correlation with the flow rate. By utilizing this, the flow rate can be calculated from the output of the thermistor.

【０００３】流量とは、流体の流れのなかにある一定の
面積を持つ断面を考え、この断面を通って流れる流体の
体積または質量の時間に対する割合として定義される。
一般に流れる流体の体積の時間に対する割合を体積流量
（または容積流量）といい、流れる流体の質量の時間に
対する割合を質量流量という。[0003] The flow rate is defined as a ratio of the volume or mass of the fluid flowing through the cross section to time, considering a cross section having a certain area in the flow of the fluid.
Generally, the ratio of the volume of flowing fluid to time is referred to as volume flow rate (or volume flow rate), and the ratio of the mass of flowing fluid to time is referred to as mass flow rate.

【０００４】体積流量は、流体の断面積と流速との積で
決まる。例えば、内径ｒの円形パイプ内を流速ｖの流体
が流れているとするならば、ｖπｒ² が体積流量にな
る。従って、流体の断面積が分かっているのならば、流
量と流速は同時に求めることができる。[0004] The volume flow rate is determined by the product of the cross-sectional area of the fluid and the flow velocity. For example, if a fluid having a flow velocity v is flowing through a circular pipe having an inner diameter r, vπr ² is a volume flow rate. Therefore, if the cross-sectional area of the fluid is known, the flow rate and the flow velocity can be obtained at the same time.

【０００５】また質量流量は、体積流量と流れる流体の
密度によって表される。例えば、内径ｒの円形パイプ内
を密度ρの流体が流速ｖで流れているとするならば、ρ
ｖπｒ² が質量流量になる。[0005] The mass flow rate is represented by the volume flow rate and the density of the flowing fluid. For example, if a fluid having a density ρ is flowing at a flow velocity v in a circular pipe having an inner diameter r, ρ
vπr ² becomes the mass flow rate.

【０００６】一般にサーミスタは、大きな負の温度係数
を有する半導体のことをいう。しかし、本来サーミスタ
とは、熱に敏感な抵抗体（Thermally Sensitive Resist
or）のことであり、特に温度係数の正負や材料によって
限定されるものではない。従って、正の温度係数を有す
る白金等の金属をサーミスタと称してもよい。Generally, a thermistor refers to a semiconductor having a large negative temperature coefficient. However, a thermistor is essentially a heat-sensitive resistor (Thermally Sensitive Resistor)
or), and is not particularly limited by the positive or negative of the temperature coefficient or the material. Therefore, a metal such as platinum having a positive temperature coefficient may be referred to as a thermistor.

【０００７】サーミスタのように、温度によって抵抗が
変化する材料を用いた素子を総称して、測温抵抗体や温
度感知素子、さらには感温素子や抵抗温度計という。ま
た、温度によって抵抗が変化する材料のことをサーミス
タ機能を有する材料ということもできる。以下において
は、温度によって抵抗が変化する材料のことを測温抵抗
体という。Elements using a material whose resistance changes with temperature, such as a thermistor, are collectively called a resistance temperature detector, a temperature sensing element, a temperature sensing element, or a resistance thermometer. In addition, a material whose resistance changes with temperature can also be referred to as a material having a thermistor function. Hereinafter, a material whose resistance changes with temperature is referred to as a temperature measuring resistor.

【０００８】薄膜の測温抵抗体を用いた流量計測装置
は、境界層質量流量計またはThermalMass-Flow Meters
of the Boundary-Type と称され、Senser A Comprehens
ive Survey Volume４（W.Gopel, J.Hesse, J.N.Zemel
著、ＶＣＨ(Verlagsgesellschaft mbH) 社発行(1990))
の第328 頁 9.2.3以下にその詳細が記載されている。A flow rate measuring device using a thin-film resistance thermometer is known as a boundary layer mass flow meter or Thermal Mass-Flow Meters.
of the Boundary-Type, Senser A Comprehens
ive Survey Volume 4 (W. Gopel, J. Hesse, JNZemel
Authored by VCH (Verlagsgesellschaft mbH) (1990)
Page 328, 9.2.3, and the details are described below.

【０００９】上記文献にも記載されている測温抵抗体を
使用した代表的な流量計測装置の概要を図１０に示す。
図１０に示す構成は、測温抵抗体３０１と３０２、さら
には抵抗３０３と３０４で構成されたブリッジを有して
いる。FIG. 10 shows an outline of a typical flow rate measuring device using a resistance temperature detector described in the above-mentioned document.
The configuration shown in FIG. 10 has a bridge composed of resistance temperature detectors 301 and 302, and furthermore, resistances 303 and 304.

【００１０】図１０に示す構成においては、２つの測温
抵抗体３０１と３０２との温度差を一定に保つために、
２つの測温抵抗体の抵抗値が微妙に調整されたものを用
いる。例えば、測温抵抗体３０２の抵抗値を測温抵抗体
３０１の抵抗値の１０倍程度としたものを用いる。In the configuration shown in FIG. 10, in order to keep the temperature difference between the two resistance temperature detectors 301 and 302 constant,
The two resistance thermometers whose resistance values are finely adjusted are used. For example, a resistor whose resistance value of the resistance bulb 302 is about 10 times the resistance value of the resistance bulb 301 is used.

【００１１】実際の動作に当たっては、バイアス電流を
流すことによって測温抵抗体３０１と３０２を加熱し、
またアンプ３０５からのフィードバックを掛けることに
より、測温抵抗体３０１と３０２との温度差が一定なも
のとなるようにする。即ち、アンプ３０５を用いた適当
なフィードバックを掛けることにより、測温抵抗体３０
１、３０２、さらには抵抗体３０３、３０４で構成され
るブリッジのバランスが常にとれる状態とする。In actual operation, the resistance temperature detectors 301 and 302 are heated by flowing a bias current,
Further, by applying feedback from the amplifier 305, the temperature difference between the resistance temperature detectors 301 and 302 is made constant. That is, by applying appropriate feedback using the amplifier 305, the temperature measuring resistor 30
In this state, the bridge composed of the resistors 1, 302 and the resistors 303, 304 can always be balanced.

【００１２】測温抵抗体３０１（抵抗値Ｒ₁ ）と３０２
（抵抗値Ｒ₂ ）との抵抗値の温度依存特性が同じ場合に
は、流体の温度変化に対して（Ｒ₁ ／Ｒ₂ ）の値は変化
しない。従って、ブリッジのバランスは崩れない。この
結果、アンプ３０５から掛かるフィードバックの値も変
化しない。Temperature measuring resistors 301 (resistance value R ₁ ) and 302
If the temperature dependence of the resistance value is the same as that of (resistance value R ₂ ), the value of (R ₁ / R ₂ ) does not change with a change in the fluid temperature. Therefore, the balance of the bridge does not collapse. As a result, the value of the feedback applied from the amplifier 305 does not change.

【００１３】一方、流体３０７の流量が変化した場合に
は、そのままでは（Ｒ₁ ／Ｒ₂ ）の値は流量に従って変
化する。そこで、２つの測温抵抗体の温度差が一定とな
るように適当なフィードバックを掛けることで、図１０
に示すブリッジのバランスをとることができる。On the other hand, when the flow rate of the fluid 307 changes, the value of (R ₁ / R ₂ ) changes according to the flow rate. Therefore, appropriate feedback is applied so that the temperature difference between the two resistance temperature detectors becomes constant, so that the temperature difference shown in FIG.
Can be balanced.

【００１４】この時、アンプ３０５を用いて掛けられる
フィードバックの値は、流量に依存したものとなる。ま
た前述のようにこの値は流体の温度には依存しない。従
って、アンプ３０５の出力を検出することで、流体３０
７の流量を得ることができる。At this time, the value of the feedback applied by using the amplifier 305 depends on the flow rate. Also, as described above, this value does not depend on the temperature of the fluid. Therefore, by detecting the output of the amplifier 305, the fluid 30
7 can be obtained.

【００１５】図１０に示すような構成においては、計測
感度とダイナミックレンジ、さらに温度補償機能を高め
るために、２つの測温抵抗体はかなりの高温に加熱され
る。一般には、２つの測温抵抗体の温度差は数１０℃〜
１００℃程度となるように設定される。In the configuration shown in FIG. 10, the two resistance temperature detectors are heated to a considerably high temperature in order to enhance the measurement sensitivity, the dynamic range, and the temperature compensation function. In general, the temperature difference between two resistance temperature detectors
The temperature is set to about 100 ° C.

【００１６】上記図１０に示すような流量センサーは、
実用化する際において以下に示すような問題がある。 〔従来技術の問題点その１〕高い感度やダイナミックレ
ンジを得るためには、測温抵抗体を高い温度に加熱する
必要があるが、測温抵抗体を高い温度に加熱する構造と
した場合、素子の熱的安定性を高める必要から、構造が
複雑となり、生産コストが高くなる。 〔従来技術の問題点その２〕上記第１の問題点に関係し
て、大量生産する場合における特性のバラツキが生じ易
くなってしまう。特に微妙なＤＣバランスをとる必要か
ら、特性の差が生じ易く、作製における許容度が極めて
小さい。 〔従来技術の問題点その３〕直流の電圧を加えて測温抵
抗体を高い温度に加熱する場合、その消費電力が大きく
なってしまう。 〔従来技術の問題点その４〕計測値の絶対値が計測時間
の経過とともにドリフトしてしまうという原理的な問題
がある。A flow sensor as shown in FIG.
In practical use, there are the following problems. [Problems of the prior art 1] In order to obtain high sensitivity and dynamic range, it is necessary to heat the resistance bulb to a high temperature. The need to increase the thermal stability of the device complicates the structure and increases production costs. [Problem 2 of Prior Art] In connection with the above-mentioned first problem, variations in characteristics are likely to occur in mass production. Particularly, since a delicate DC balance needs to be taken, a difference in characteristics is likely to occur, and the tolerance in manufacturing is extremely small. [Problem 3 of the Related Art] When the resistance bulb is heated to a high temperature by applying a DC voltage, the power consumption is increased. [Problem 4 with Prior Art] There is a fundamental problem that the absolute value of a measurement value drifts with the passage of measurement time.

【００１７】上記の第１および第２の問題点は、測温抵
抗体の微小な熱量の移動に対する応答性が悪いことに起
因して、・測温抵抗体をできるだけ高い温度に加熱し、
計測感度およびダイナミックレンジを確保する必要があ
る。・２つその測温抵抗体間の温度差をできるだけ大き
くして、計測感度およびダイナミックレンジを確保する
必要がある。といった構成を採る必要があるために生じ
るものと考えられる。The first and second problems described above are caused by the poor response of the resistance thermometer to the movement of minute heat quantity. The resistance is heated to the highest possible temperature.
It is necessary to secure measurement sensitivity and dynamic range. It is necessary to ensure the measurement sensitivity and dynamic range by increasing the temperature difference between the two resistance temperature detectors as much as possible. It is considered that this occurs because it is necessary to adopt such a configuration.

【００１８】上記第１および第２の問題点は、測温抵抗
体の感度を高める程、顕著なものとなる。即ち、計測感
度を高めようとすると、顕在化する。これは基本的に解
決困難な問題である。The first and second problems become more remarkable as the sensitivity of the resistance temperature detector is increased. That is, if the measurement sensitivity is to be increased, it becomes obvious. This is basically a difficult problem to solve.

【００１９】上記第３の問題点は、装置全体の消費電力
を小さくしようとする場合に重要となる。特に、バッテ
リーを電源として装置を駆動しようとする場合に大きな
問題となる。この消費電力の問題を解決する方法として
は、素子そのものを極めて小さく作り、その消費電力を
小さくする方法がある。しかし、熱的な動作を行わせる
場合、その形状を小さくすることは、素子の特性のバラ
ツキが生じ易くなる原因となり、実用性が大きく低下す
ることになる。The third problem is important when the power consumption of the entire apparatus is to be reduced. In particular, when the apparatus is driven by using a battery as a power source, this becomes a serious problem. As a method of solving the problem of power consumption, there is a method of making the element itself extremely small and reducing its power consumption. However, in the case of performing a thermal operation, reducing the size of the element causes variation in the characteristics of the element to be likely to occur, which greatly reduces the practicality.

【００２０】上記第４の問題点は、図１０に示すような
構成において、流体３０７の流量値が一定であっても、
出力される流量値が、徐々に変動してしまうという現象
である。この現象は、図１０に示すようなブリッジ回路
を採用した場合、相対的な感度を確保することができて
も、計測値の絶対値を確定することができないというこ
とに起因する。この変動は直流ドリフト成分として、流
量の計測値に表れてしまい、正確な流量計測を大きく阻
害してしまう。The fourth problem is that, in the configuration shown in FIG. 10, even if the flow value of the fluid 307 is constant,
This is a phenomenon that the output flow value gradually changes. This phenomenon is caused by the fact that when a bridge circuit as shown in FIG. 10 is employed, the absolute value of the measured value cannot be determined even if the relative sensitivity can be ensured. This variation appears as a DC drift component in the measured value of the flow rate, and greatly hinders accurate flow rate measurement.

【００２１】この直流ドリフトの問題を解決する方法と
しては、複雑な補正回路を設けたり、デジタル処理を加
えることにより補正する方法等がある。しかしこれはコ
ストの上昇や装置の信頼性低下を招くことになるため、
実用的ではない。As a method of solving the problem of the DC drift, there is a method of providing a complicated correction circuit or performing correction by adding digital processing. However, this leads to higher costs and lower device reliability,
Not practical.

【００２２】[0022]

【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、比較的シンプルな構成で、以下の機能を少なくと
も一つ有する装置を提供することを課題とする。 (1) 直流ドリフトが無く、また温度の影響を受けずに、
また低消費電力でもって、高感度、高ダイナミックレン
ジの流量計測を行う。 (2) 直流ドリフトが無く、また温度の影響を受けずに流
体の識別を行う。 (3) 直流ドリフトが無く、また温度の影響を受けずに複
数の流体の混合比の計測を行う。 (4) 直流ドリフトが無く、温度の影響を受けずに流体中
に含まれる物質の濃度の計測（例えば湿度の計測）を行
う。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention disclosed in this specification is to provide an apparatus having a relatively simple configuration and having at least one of the following functions. (1) No DC drift and no influence of temperature
In addition, flow measurement with high sensitivity and high dynamic range is performed with low power consumption. (2) Perform fluid identification without DC drift and without being affected by temperature. (3) Measure the mixing ratio of multiple fluids without DC drift and without being affected by temperature. (4) There is no DC drift and the concentration of a substance contained in the fluid is measured (for example, measurement of humidity) without being affected by temperature.

【００２３】[0023]

【課題を解決するための手段】以下において本明細書で
開示する主要な発明の構成について説明する。なお、各
発明の構成において重複する構成要素はそれぞれ同じ内
容を示す。即ち、複数の発明の構成において、同じＡと
いう構成要素が存在する場合、それらは同じ技術範囲、
同じ技術内容を有する。The structure of the main invention disclosed in this specification will be described below. Note that, in the configurations of the respective inventions, the overlapping components have the same contents. That is, in a plurality of configurations of the present invention, when the same component A exists, they have the same technical scope,
Have the same technical content.

【００２４】また、本明細書で開示する発明を構成する
各構成要素は、本明細書中において説明する具体的な例
示に限定されるものではなく、各構成要素で規定される
機能を有するものであれば、他の構成要素に置換可能で
ある。Further, each component constituting the invention disclosed in this specification is not limited to the specific examples described in this specification, but has a function defined by each component. If it is, it can be replaced with another component.

【００２５】本明細書で開示する主要な構成の一つは、
流体に接すべく配置された薄膜材料と、該薄膜材料にパ
ルス状の加熱を行う手段と、該手段による加熱に従う前
記薄膜材料の応答特性を計測する手段と、前記流体の温
度に対応した出力を得る手段と、を有することを特徴と
する。One of the main constitutions disclosed in this specification is as follows.
A thin-film material disposed in contact with a fluid, a means for performing pulse-like heating on the thin-film material, a means for measuring a response characteristic of the thin-film material according to the heating by the means, and an output corresponding to the temperature of the fluid And means for obtaining

【００２６】上記構成において、薄膜材料としては、ダ
イヤモンド薄膜、窒化アルミ薄膜、立方晶窒化ホウ素薄
膜、その他高熱伝導率を有し、かつ低比熱を有する薄膜
材料を挙げることができる。特にダイヤモンド薄膜や窒
素系の硬質薄膜を用いることは有効である。In the above structure, examples of the thin film material include a diamond thin film, an aluminum nitride thin film, a cubic boron nitride thin film, and other thin film materials having high thermal conductivity and low specific heat. In particular, it is effective to use a diamond thin film or a nitrogen-based hard thin film.

【００２７】本明細書で開示する発明における流体とし
ては、気体、液体、霧状流体（噴霧化された流体、また
は固体粉体を含む気体や液体）、さらには液晶のような
材料等の流動性を有する材料を挙げることができる。As the fluid in the invention disclosed in this specification, gas, liquid, atomized fluid (atomized fluid or gas or liquid containing solid powder), or fluid such as liquid crystal material Materials having properties.

【００２８】パルス状の加熱（発熱）を行う手段として
は、薄膜材料に接して設けられた抵抗発熱体を挙げるこ
とができる。抵抗発熱体としては、各種金属薄膜を用い
ることができる。抵抗発熱体をパルス状に発熱させるに
は、適当なタイミングで抵抗発熱体に所定の電圧を加え
るまたは所定の電流を流せばよい。As means for performing pulse-like heating (heating), a resistance heating element provided in contact with a thin film material can be cited. Various metal thin films can be used as the resistance heating element. In order to cause the resistance heating element to generate heat in a pulse shape, a predetermined voltage or a predetermined current may be applied to the resistance heating element at an appropriate timing.

【００２９】また上記パルス状の加熱を行う手段とし
て、一導電型の半導体を用いるのでもよい。この場合、
薄膜材料として半導体材料を用い、その薄膜中またはそ
の薄膜表面に一導電型を付与する不純物イオンをドーピ
ングすることにより、抵抗体を形成すればよい。また上
記パルス状の加熱を行う手段として、当該薄膜材料上に
一導電型を有する半導体材料で抵抗発熱体を形成するの
でもよい。As the means for performing the pulse-like heating, a semiconductor of one conductivity type may be used. in this case,
A resistor may be formed by using a semiconductor material as the thin film material and doping impurity ions imparting one conductivity type into the thin film or the surface of the thin film. As a means for performing the pulse-like heating, a resistance heating element may be formed of a semiconductor material having one conductivity type on the thin film material.

【００３０】パルス状の加熱に従う薄膜材料の応答特性
を計測する手段としては、薄膜材料に接した測温抵抗体
（例えば白金薄膜）の抵抗変化を適当な電子回路で計測
する方法を挙げることができる。この場合、薄膜材料の
応答特性は、パルス状の加熱に対する薄膜材料自身の温
度変化として測温抵抗体によって計測される。As a means for measuring the response characteristics of the thin film material following the pulsed heating, there is a method of measuring the resistance change of a resistance temperature detector (for example, a platinum thin film) in contact with the thin film material by an appropriate electronic circuit. it can. In this case, the response characteristic of the thin-film material is measured by a temperature-measuring resistor as a temperature change of the thin-film material itself in response to pulse-like heating.

【００３１】上記測温抵抗体としては、一導電型を有す
る半導体材料を用いるのでもよい。この場合、当該薄膜
材料上に、一導電型を有する半導体材料を選択的に形成
し、測温抵抗体とすればよい。また当該薄膜材料を半導
体材料で構成し、この半導体よりなる薄膜材料中または
その表面に一導電型を付与する不純物イオンを注入し、
測温抵抗体を形成してもよい。As the temperature measuring resistor, a semiconductor material having one conductivity type may be used. In this case, a semiconductor material having one conductivity type may be selectively formed on the thin film material to serve as a temperature measuring resistor. Further, the thin film material is composed of a semiconductor material, and impurity ions imparting one conductivity type are implanted into or on the surface of the thin film material made of the semiconductor,
A temperature measuring resistor may be formed.

【００３２】図５に実際にダイヤモンド薄膜に対してパ
ルス状の加熱を行った場合の応答特性（ダイヤモンド薄
膜の温度変化）を示す。図５に示されるのは、ダイヤモ
ンド薄膜がパルス状の加熱によって急速に加熱され、加
熱終了後に冷却していく様子である。図５に示す波形
は、ダイヤモンド薄膜に接して配置された白金薄膜の抵
抗変化（ダイヤモンド薄膜の温度変化に対応する）をバ
イアス電流の変化として出力し、さらにＩ／Ｖ変換を行
うことにより、電圧変化とし、それをオシロスコープに
表示したものである。FIG. 5 shows the response characteristics (temperature change of the diamond thin film) when pulsed heating is actually performed on the diamond thin film. FIG. 5 shows a state in which the diamond thin film is rapidly heated by the pulse-like heating, and is cooled after the completion of the heating. The waveform shown in FIG. 5 shows that the resistance change (corresponding to the temperature change of the diamond thin film) of the platinum thin film arranged in contact with the diamond thin film is output as the change of the bias current, and the voltage is obtained by performing I / V conversion. Changes are displayed on an oscilloscope.

【００３３】図５に示されているのは、パルス状の加熱
に対するダイヤモンド薄膜の過渡応答特性であると理解
することができる。この過渡応答特性は、例えば当該薄
膜材料に接して流れる流体の流量に依存している。従っ
て、この過渡応答特性を定量的に評価することによっ
て、当該薄膜材料に接して流れる流体の流量を算出する
ことができる。It can be understood that what is shown in FIG. 5 is a transient response characteristic of the diamond thin film to the pulsed heating. This transient response characteristic depends on, for example, the flow rate of the fluid flowing in contact with the thin film material. Therefore, by quantitatively evaluating the transient response characteristics, the flow rate of the fluid flowing in contact with the thin film material can be calculated.

【００３４】なお、図５においては２つの応答波形が示
されているが、それぞれの応答波形は、同じパルス状の
加熱の条件において、流量を変えた場合のものである。
応答波形の大きい方は、流量がゼロの場合のものであ
り、応答波形の小さい方は、流量がある場合のものであ
る。Although two response waveforms are shown in FIG. 5, each response waveform is obtained when the flow rate is changed under the same pulse-like heating condition.
The larger response waveform corresponds to the case where the flow rate is zero, and the smaller response waveform corresponds to the case where the flow rate is present.

【００３５】この２つの応答波形の違いは、以下のよう
に考えることによって理解することができる。即ち、流
量が存在する場合は、ダイヤモンド薄膜から流体に多く
熱量が奪われるので、パルス状の加熱に際して、ダイヤ
モンド薄膜が加熱されにくく、また冷却され易い。逆
に、流量が存在しない場合は、ダイヤモンド薄膜から流
体に熱量があまり奪われないので、パルス状の加熱に際
して、ダイヤモンド薄膜が加熱され易く、また冷却され
にくい。The difference between the two response waveforms can be understood by considering the following. That is, when there is a flow rate, a large amount of heat is deprived of the fluid from the diamond thin film, so that the diamond thin film is hard to be heated and easily cooled during pulse-like heating. Conversely, when there is no flow rate, the fluid is not deprived of much heat from the diamond thin film, so that the diamond thin film is easily heated and hardly cooled during pulsed heating.

【００３６】このパルス状の加熱に対する薄膜材料の応
答特性は、応答特性を計測する手段において、（１）パ
ルス状の加熱前に当該薄膜材料の温度に対応するパラメ
ータを積算する動作と、（２）パルス状の加熱以後に当
該薄膜材料の温度に対応するパラメータを積算する動作
と、（３）前記２つの積算値の差を算出する動作と、が
行われることによって実行される。The response characteristic of the thin film material to the pulse-like heating can be obtained by measuring the response characteristic by: (1) an operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material before the pulse-like heating; This operation is performed by performing an operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material after the pulse-shaped heating and (3) an operation of calculating a difference between the two integrated values.

【００３７】この動作の具体的な例を図４を用いて説明
する。図４は図５に対応するものであり、薄膜材料の温
度に対応する測温抵抗体からの出力ｆの時間経過に対す
る変化である。この出力ｆとしては、薄膜材料に接して
配置された測温抵抗体の抵抗値の変化に対応するパラメ
ータである。一般的には、このｆとして、測温抵抗体の
抵抗値の変化を、測温抵抗体を流れる電流値の変化とし
て検出し、さらにＩ／Ｖ変換を施すことにより電圧変化
とした値が用いられる。A specific example of this operation will be described with reference to FIG. FIG. 4 corresponds to FIG. 5 and shows a change over time of the output f from the resistance temperature detector corresponding to the temperature of the thin film material. The output f is a parameter corresponding to a change in the resistance value of the resistance bulb arranged in contact with the thin film material. Generally, as f, a change in the resistance value of the resistance temperature detector is detected as a change in the value of the current flowing through the resistance temperature detector, and a value obtained by performing I / V conversion to obtain a voltage change is used. Can be

【００３８】まずパルス状の加熱が行われる以前である
ｔ₀ からｔ₀ ＋Δｔ₀ の間において、出力ｆを積算す
る。この積算は、下記〔数式１〕で示される。この〔数
式１〕で計算される値は、図４の斜線部４１の面積に対
応する。以上が上記（１）の動作に対応する。First, the output f is integrated between t ₀ and t ₀ + Δt ₀ before the pulse-shaped heating is performed. This integration is represented by the following [Equation 1]. The value calculated by this [Formula 1] corresponds to the area of the hatched portion 41 in FIG. The above corresponds to the operation (1).

【００３９】[0039]

【数１】 (Equation 1)

【００４０】次にｔ₁ からｔ₁ ＋Δｔ₁ の時間の間に行
われるパルス状の加熱に従う薄膜材料の温度変化（４２
で示されるように急速にその温度が上昇し、４３で示さ
れるように冷却される）をｔ₂ からｔ₂ ＋Δｔ₂ の時間
において積算する。この積算は、下記〔数式２〕で示さ
れる。以上が上記（２）の動作に対応する。Next, the temperature change of the thin film material according to the pulsed heating performed during the time from t ₁ to t ₁ + Δt ₁ (42
The temperature rises rapidly as shown by (3) and is cooled as shown by (43)) from time t ₂ to time t ₂ + Δt ₂ . This integration is represented by the following [Equation 2]. The above corresponds to the above operation (2).

【００４１】[0041]

【数２】 (Equation 2)

【００４２】次に〔数式１〕の演算の結果と〔数式２〕
の演算の結果との差を下記〔数式３〕で示される数式に
従って算出する。この〔数式３〕の演算の結果は、図４
の斜線部４４の面積に対応する。以上が上記（３）の動
作に相当する。Next, the result of the operation of [Equation 1] and [Equation 2]
Is calculated according to the following equation (3). The result of the operation of [Equation 3] is shown in FIG.
Corresponds to the area of the hatched portion 44. The above corresponds to the operation (3).

【００４３】[0043]

【数３】 (Equation 3)

【００４４】上記（１）〜（３）の動作を行うことで、
パルス状の加熱に対する薄膜材料の応答特性を正確に評
価することができる。即ち、（１）の動作を行うこと
で、パルス状の加熱が行われる毎に、常にパルス状の加
熱直前におけるダイヤモンド薄膜の温度を基準として確
定させることになるので、計測されるパルス状の加熱に
際する薄膜材料の過渡応答特性には、直流ドリフト成分
が含まれないものとすることができる。この過渡応答特
性の計測値は、図４の斜線部４４で示される領域の面積
に対応する。By performing the above operations (1) to (3),
The response characteristics of the thin film material to the pulsed heating can be accurately evaluated. That is, by performing the operation (1), every time the pulse-like heating is performed, the temperature of the diamond thin film immediately before the pulse-like heating is always determined, so that the pulse-like heating to be measured is determined. In this case, the transient response characteristics of the thin film material may not include a DC drift component. The measured value of the transient response characteristic corresponds to the area of the region indicated by the hatched portion 44 in FIG.

【００４５】この過渡応答特性の評価結果（〔数式３〕
の演算結果）は、例えば流体の流量や流体の温度、さら
には流体の種類や不純物濃度に関する情報を含んでい
る。Evaluation results of this transient response characteristic (Equation 3)
) Includes, for example, information on the flow rate of the fluid, the temperature of the fluid, the type of the fluid, and the impurity concentration.

【００４６】「前記流体の温度に対応した出力を得る手
段」というのは、被計測対象である流体の温度を計測す
る機能を有する手段のことであり、例えば適当な温度計
として機能する手段である。具体的には、公知の測温抵
抗体（一般に各種サーミスタとして市販されている）を
用いることができる。The "means for obtaining an output corresponding to the temperature of the fluid" is a means having a function of measuring the temperature of the fluid to be measured, for example, means functioning as a suitable thermometer. is there. Specifically, a known resistance thermometer (generally marketed as various thermistors) can be used.

【００４７】以上説明した構成の具体的な例を図１及び
図２に示す。図１及び図２において、１３が流体２０２
に接すべく配置された薄膜材料（この場合は多結晶ダイ
ヤモンド薄膜）である。１１がダイヤモンド薄膜１３に
パルス状の加熱を行う手段（抵抗発熱体）であり、ここ
ではダイヤモンド薄膜表面に形成された白金薄膜で構成
されている。発熱体１１から行われるパルス状の加熱に
対するダイヤモンド薄膜１３の応答特性は、アンプ１０
５で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１０６でデジタル信号
に変換され、ＣＰＵ１０７において処理される。FIGS. 1 and 2 show specific examples of the configuration described above. In FIG. 1 and FIG.
Is a thin film material (in this case, a polycrystalline diamond thin film) arranged to be in contact with the substrate. Numeral 11 denotes a means for heating the diamond thin film 13 in a pulsed manner (resistance heating element), which is constituted by a platinum thin film formed on the surface of the diamond thin film. The response characteristic of the diamond thin film 13 to the pulsed heating performed by the heating element 11
5, is converted into a digital signal by the A / D converter 106, and is processed by the CPU 107.

【００４８】これらアンプ１０５、Ａ／Ｄコンバータ１
０６、ＣＰＵ１０７は、ダイヤモンド薄膜１３の応答特
性を計測する手段を構成しているといえる。そしてこの
ＣＰＵ１０７において、〔数式１〕〜〔数式３〕に示す
ような演算が行われる。ここでは、応答特性を計測する
手段として、アンプ１０５、Ａ／Ｄコンバータ１０６、
ＣＰＵ１０７でなる構成を挙げたが、他に半導体メモリ
ーや必要とする構成を付加することができる。またこの
応答特性を計測する手段としては、図１及び図２に示す
構成と同様の機能を果たすことのできる構成を採用する
のでもよい。The amplifier 105 and the A / D converter 1
06, the CPU 107 constitutes a means for measuring the response characteristics of the diamond thin film 13. Then, the CPU 107 performs calculations as shown in [Equation 1] to [Equation 3]. Here, as means for measuring response characteristics, an amplifier 105, an A / D converter 106,
Although the configuration including the CPU 107 has been described, a semiconductor memory and a required configuration can be added. As a means for measuring the response characteristic, a configuration that can perform the same function as the configuration shown in FIGS. 1 and 2 may be adopted.

【００４９】なお１１１は流体に接した測温抵抗体であ
り、流体２０２の温度に対応した出力を得る手段を構成
している。この測温抵抗体１１１からの出力と、〔数式
３〕の結果とを用いて、ＣＰＵ１０７において所定の演
算が行われ、流体の温度に対する温度補償が成された流
量計測値が算出される。Reference numeral 111 denotes a resistance temperature sensor in contact with the fluid, which constitutes means for obtaining an output corresponding to the temperature of the fluid 202. Using the output from the resistance temperature detector 111 and the result of [Equation 3], the CPU 107 performs a predetermined calculation, and calculates a flow rate measurement value in which the temperature of the fluid is compensated.

【００５０】他の発明の構成は、流体に接すべく配置さ
れた薄膜材料と、該薄膜材料にパルス状の加熱を行う手
段と、該手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性
を計測する手段と、を有し、前記応答特性を評価する手
段は、流体および／または計測環境の温度に対する温度
補償機能を有することを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film material arranged in contact with a fluid, a means for performing pulse-like heating on the thin film material, and a means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means. And the means for evaluating the response characteristics has a temperature compensation function for the temperature of the fluid and / or the measurement environment.

【００５１】上記構成において、温度補償機能というの
は、目的とする計測を行う場合に、温度の影響を排除す
る機能、または温度の影響を受けない計測値を得る機
能、または温度の影響を受けた計測値を適性なものに補
正する機能、として定義することができる。In the above configuration, the temperature compensation function is a function of eliminating the influence of temperature, a function of obtaining a measurement value that is not affected by temperature, or a function of being affected by temperature when performing a target measurement. Function that corrects the measured value to an appropriate value.

【００５２】この温度補償機能の詳細については後述す
る。また、上記応答特性を評価する手段で行われる評価
方法（動作方法または動作形態）についても後述する。The details of the temperature compensation function will be described later. Further, an evaluation method (operation method or operation form) performed by the means for evaluating the response characteristics will be described later.

【００５３】他の発明の構成は、流体に接すべく配置さ
れた薄膜材料と、該薄膜材料にパルス状の加熱を行う手
段と、該手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性
を計測する手段と、該手段で計測された応答特性を評価
する手段と、を有し、前記パルス状の加熱を行う手段
は、流体および／または計測環境の温度に対応した温度
補償機能を有することを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film material arranged in contact with a fluid, a means for performing pulse-like heating on the thin film material, and a means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means. And a means for evaluating the response characteristics measured by the means, wherein the means for performing the pulse-like heating has a temperature compensation function corresponding to the temperature of the fluid and / or the measurement environment. I do.

【００５４】上記構成において、パルス状の加熱を行う
手段が流体および／または計測環境の温度に対応した温
度補償機能を有するというのは、この加熱手段が温度の
影響に依らない、または温度の影響を大きく受けない応
答特性（パルス状の加熱に対する薄膜材料の過渡応答特
性）が得られるように加熱を行う機能を有するというこ
とを意味する。In the above configuration, the means for performing the pulse-shaped heating has the temperature compensation function corresponding to the temperature of the fluid and / or the measurement environment because the heating means does not depend on the influence of the temperature or the influence of the temperature. Means that a function is provided for performing heating so as to obtain a response characteristic (transient response characteristic of the thin film material to pulse-like heating) that is not greatly affected by the heating.

【００５５】このような温度補償機能の例としては、パ
ルス状の加熱（発熱）を行う手段としてコンスタンタン
等の温度による抵抗の変化の極力小さい材料を用いる例
を挙げることができる。このような温度による抵抗の変
化が極力小さい材料としては、その抵抗値の変化が使用
温度範囲内において、１０ｐｐｍ以下であることが好ま
しい。As an example of such a temperature compensating function, there can be mentioned an example of using a material such as a constantan whose change in resistance due to temperature is as small as possible as means for performing pulse-like heating (heating). As a material whose change in resistance due to temperature is as small as possible, the change in resistance value is preferably 10 ppm or less within the operating temperature range.

【００５６】このように温度に対する抵抗値の変化が極
力少ない材料をパルス状の加熱を行う手段として用いた
場合、パルス状の加熱に際して、流体の温度変化にほと
んど寄らずに一定の熱量で加熱を行うことができる。そ
して、流体の温度変化の影響を大きく低減して流量計測
を行うことができる。（この点については〔作用の項〕
で詳述する）As described above, when a material whose resistance value changes with respect to temperature as small as possible is used as a means for performing pulse-like heating, the pulse-like heating is performed with a constant amount of heat almost without depending on the temperature change of the fluid. It can be carried out. Then, the flow rate measurement can be performed while greatly reducing the influence of the temperature change of the fluid. (About this point, [Operation section]
Will be described in detail)

【００５７】また流体の温度に寄らず、一定の熱量で薄
膜材料を加熱する方法としては、レーザー光を当該薄膜
材料に照射する方法を挙げることができる。この場合、
レーザー光の発振装置が温度変化の影響を受けない、ま
たは受けにくいものであるならば、常に一定の熱量をパ
ルス状の加熱に際して当該薄膜材料に供給することがで
きる。As a method of heating the thin film material with a fixed amount of heat regardless of the temperature of the fluid, a method of irradiating the thin film material with a laser beam can be mentioned. in this case,
If the laser light oscillation device is not affected or hardly affected by a temperature change, a constant amount of heat can always be supplied to the thin film material during pulsed heating.

【００５８】また上記パルス状の加熱を行う手段が有す
る温度補償機能として、発熱体が発熱する熱量を流体お
よび／または計測環境の温度に従って変化させる構成を
挙げることができる。例えば、流体の温度を検出する測
温抵抗体からの出力を適当なゲイン調整を施して発熱体
にフィードバックさせ、発熱体からの発熱量を流体の温
度に対応させて変化させる構成や、流体の温度を検出す
る測温抵抗体からの出力に基づいて、ＣＰＵにおいて抵
抗発熱体に供給する電圧を決定し、この抵抗発熱体から
の発熱量を流体の温度に従って変化させる機能を挙げる
ことができる。As a temperature compensation function of the means for performing the pulse-like heating, there can be mentioned a configuration in which the amount of heat generated by the heating element is changed according to the temperature of the fluid and / or the measurement environment. For example, an output from the resistance temperature detector for detecting the temperature of the fluid is fed back to the heating element by performing an appropriate gain adjustment, and a configuration in which the amount of heat generated from the heating element is changed according to the temperature of the fluid, A function of determining the voltage to be supplied to the resistance heating element in the CPU based on the output from the temperature measuring resistor for detecting the temperature, and changing the amount of heat generated from the resistance heating element in accordance with the temperature of the fluid can be given.

【００５９】例えば、図１１に示す構成のように、流体
に接した測温抵抗体１１１の出力を参照して発熱体１１
を制御する電圧をＣＰＵ１０７において決定する構成を
挙げることができる。For example, as shown in FIG. 11, the heating element 11 is referred to by referring to the output of the resistance bulb 111 in contact with the fluid.
In which the CPU 107 determines the voltage for controlling the voltage.

【００６０】上記構成は、前述の発熱体の発熱量または
発熱体からの薄膜材料へ供給する熱量を一定なものとす
るという構成と一件矛盾する。しかし、これらは温度補
償を行うための異なるアプローチであり、程度の差はあ
れ、共に効果が得られる構成である。なお、温度補償機
能としてより効果的なのは、後者の発熱体が発熱する熱
量を流体および／または計測環境の温度に従って変化さ
せる構成である。The above configuration is inconsistent with the above-described configuration in which the heat generation amount of the heating element or the heat amount supplied from the heating element to the thin film material is constant. However, these are different approaches for performing temperature compensation, and to a greater or lesser extent, both configurations are effective. A more effective temperature compensation function is a configuration in which the amount of heat generated by the latter heating element is changed according to the temperature of the fluid and / or the measurement environment.

【００６１】他の発明の構成は、流体に接すべく配置さ
れた薄膜材料と、該薄膜材料にパルス状の加熱を行う手
段と、該手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性
を計測する手段と、前記流体の温度に対応した出力を得
る手段と、前記応答特性と前記流体の温度に対応した出
力とから前記流体に関する情報を得る手段と、を有する
ことを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film material arranged in contact with a fluid, a means for performing pulse-like heating on the thin film material, and a means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means. And means for obtaining an output corresponding to the temperature of the fluid, and means for obtaining information about the fluid from the response characteristic and the output corresponding to the temperature of the fluid.

【００６２】上記構成において、「前記応答特性と前記
流体の温度に対応した出力とから前記流体に関する情報
を得る手段」というのは、流体の温度に対応した出力を
参照することで、温度補償がなされた形で流体に関する
情報を得る機能を有する。流体に関する情報としては、
流体の流量や流速に関するもの、流体の種類に関するも
の、２種類の流体が混合した流体の混合比に関するも
の、流体中の不純物の有無やその濃度に関するもの等を
挙げることができる。In the above configuration, “means for obtaining information about the fluid from the response characteristic and the output corresponding to the temperature of the fluid” means that the temperature compensation is performed by referring to the output corresponding to the temperature of the fluid. It has the function of obtaining information about the fluid in a done form. For information on fluids,
Examples include a flow rate and a flow velocity of a fluid, a type of a fluid, a mixing ratio of a fluid in which two types of fluids are mixed, a presence or absence of impurities in a fluid, and a concentration thereof.

【００６３】他の発明の構成は、流体に接すべく配置さ
れた薄膜材料と、該薄膜材料にパルス状の加熱を行う手
段と、該手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性
を計測する手段と、を有し、前記パルス状の加熱を行う
手段は、流体および／または計測環境の温度変化に依存
せずに一定の熱量を供給する機能を有することを特徴と
する計測装置。According to another aspect of the present invention, there is provided a thin-film material arranged in contact with a fluid, a means for performing pulse-like heating on the thin-film material, and a means for measuring a response characteristic of the thin-film material according to the heating by the means. Wherein the means for performing the pulse-like heating has a function of supplying a constant amount of heat without depending on a temperature change of a fluid and / or a measurement environment.

【００６４】他の発明の構成は、流体に接すべく配置さ
れた薄膜材料と、該薄膜材料にパルス状の加熱を行う手
段と、該手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性
を計測する手段と、前記発熱体の発熱量を制御するパラ
メータを流体および／または計測環境の温度変化に対応
させて変化させる手段と、を有し、前記応答特性を計測
する手段は温度補償を行う機能を有することを特徴とす
る。According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film material arranged in contact with a fluid, a means for performing pulse-like heating on the thin film material, and a means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means. And means for changing a parameter for controlling the amount of heat generated by the heating element in accordance with a change in temperature of the fluid and / or the measurement environment. The means for measuring the response characteristic has a function of performing temperature compensation. It is characterized by the following.

【００６５】上記構成において、発熱体の発熱量を制御
するパラメータを流体および／または計測環境の温度変
化に対応させて変化させる手段としては、図８に示すよ
うな構成を挙げることができる。図８に示す構成におい
ては、白金薄膜よりなる抵抗発熱体８１１に供給する電
圧を同じく白金薄膜よりなる測温抵抗体８０４の抵抗値
の変化（この抵抗値の変化はブリッジ２の出力変化とな
る）によって制御する構成となっている。In the above configuration, as a means for changing the parameter for controlling the amount of heat generated by the heating element in accordance with the temperature change of the fluid and / or the measurement environment, a configuration as shown in FIG. 8 can be mentioned. In the configuration shown in FIG. 8, the voltage supplied to the resistance heating element 811 made of a platinum thin film is changed by the change in the resistance value of the temperature measuring resistor 804 also made of the platinum thin film (this change in the resistance value becomes the output change of the bridge 2). ).

【００６６】測温抵抗体８０４は流体に接して配置され
たダイヤモンド薄膜８０５の表面に形成されており、流
体の温度に対応してその抵抗値が変化する。そしてその
抵抗変化は、ブリッジ２にアンバランスを生じさせる。
このブリッジ２のアンバランス（ブリッジ２の出力とい
うこととする）はアンプ８１２で電圧増幅され、ダイヤ
モンド薄膜８０９の表面に形成された発熱体８１１を駆
動する。この際、発熱体８１１に供給される電圧は、測
温抵抗体８０４が検出する流体の温度を反映したものと
なる。即ち、発熱体８１１には、流体の温度に対応した
電圧（発熱体８１１の発熱量を制御するパラメータ）が
供給されることとなる。The resistance temperature detector 804 is formed on the surface of the diamond thin film 805 disposed in contact with the fluid, and its resistance value changes according to the temperature of the fluid. Then, the resistance change causes imbalance in the bridge 2.
The imbalance of the bridge 2 (referred to as the output of the bridge 2) is amplified by the amplifier 812 to drive the heating element 811 formed on the surface of the diamond thin film 809. At this time, the voltage supplied to the heating element 811 reflects the temperature of the fluid detected by the resistance temperature detector 804. That is, a voltage (a parameter for controlling the amount of heat generated by the heating element 811) corresponding to the temperature of the fluid is supplied to the heating element 811.

【００６７】また図８に示す構成においては、ＣＰＵ８
１５によって、発熱体８１１からのパルス状の加熱に対
するダイヤモンド薄膜８０９の応答特性が計測される。
この応答特性の計測は、前述した図４に示す方法によ
る。さらにＣＰＵ８１５においては、この応答特性の計
測値（応答特性を定量的に評価した結果）と流体の温度
に対応した抵抗値変化を示す測温抵抗体８１９からの出
力とを用いて、流体の温度を補償した形で流量値の算出
がなされる。In the configuration shown in FIG.
The response characteristic of the diamond thin film 809 to the pulse-like heating from the heating element 811 is measured by the method 15.
The measurement of this response characteristic is based on the method shown in FIG. Further, the CPU 815 uses the measured value of the response characteristic (result of quantitatively evaluating the response characteristic) and the output from the temperature measuring resistor 819 indicating the change in the resistance value corresponding to the temperature of the fluid, to determine the temperature of the fluid. Is calculated in a form that compensates for.

【００６８】また、発熱体の発熱量を制御するパラメー
タを流体および／または計測環境の温度変化に対応させ
て変化させる手段としては、図１１及び図１２に示す構
成を挙げることができる。図１１及び図１２に示す構成
においては、測温抵抗体１１１で検出される流体２０２
の温度と、メモリー１１０２に記憶されている情報とに
基づいて、ＣＰＵ１０７によって、発熱体１１に供給さ
れる電圧が制御される。FIGS. 11 and 12 show examples of means for changing a parameter for controlling the amount of heat generated by the heating element in accordance with a change in temperature of the fluid and / or the measurement environment. In the configuration shown in FIGS. 11 and 12, the fluid 202 detected by the resistance bulb 111
The voltage supplied to the heating element 11 is controlled by the CPU 107 on the basis of the temperature and the information stored in the memory 1102.

【００６９】他の発明の構成は、流体に接すべく配置さ
れた薄膜材料と、該薄膜材料にパルス状の加熱を行う手
段と、該手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性
を計測する手段と、流体および／または計測環境の温度
に対する温度補償を行い前記応答特性から前記流体の流
量または流速を算出する手段と、を有することを特徴と
する。According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film material arranged in contact with a fluid, a means for performing pulse-like heating on the thin film material, and a means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means. And means for compensating for the temperature of the fluid and / or the measurement environment and calculating the flow rate or the flow velocity of the fluid from the response characteristics.

【００７０】上記構成における「流体および／または計
測環境の温度に対する温度補償を行い前記応答特性から
前記流体の流量または流速を算出する手段」としては、
図１に示す構成を挙げることができる。図１及び図２に
示す構成においては、ダイヤモンド薄膜１３のパルス状
の加熱に対する応答特性の評価結果（前述した図４に示
す方法によってＣＰＵ１０７で行われる）と、流体２０
２に接して配置された測温抵抗体１１１の抵抗変化とに
基づいて、ＣＰＵ１０７において、流体２０２の温度を
補償した形で流体２０２の流量が算出される。The “means for performing temperature compensation for the temperature of the fluid and / or the measurement environment and calculating the flow rate or flow velocity of the fluid from the response characteristics” in the above configuration includes:
The configuration shown in FIG. 1 can be given. In the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the evaluation result of the response characteristic of the diamond thin film 13 to the pulsed heating (performed by the CPU 107 by the method shown in FIG.
The flow rate of the fluid 202 is calculated by the CPU 107 in a form that compensates for the temperature of the fluid 202 based on the resistance change of the resistance temperature detector 111 arranged in contact with 2.

【００７１】なお測温抵抗体１１１の代わりにまたはそ
れに加えて、計測環境の温度を検出するように別の測温
抵抗体を配置することで、計測環境の温度に対する補償
をも行う構成とすることもできる。It is to be noted that, instead of or in addition to the resistance temperature detector 111, another resistance temperature detector is arranged so as to detect the temperature of the measurement environment, thereby compensating for the temperature of the measurement environment. You can also.

【００７２】他の発明の構成は、流体に接すべく配置さ
れた薄膜材料と、該薄膜材料にパルス状の加熱を行う手
段と、該手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性
を計測する手段と、前記応答特性から前記流体の流量ま
たは流速を算出する手段と、を有し、前記流量または流
速を算出する手段は、流体および／または計測環境の温
度に対する温度補償機能を有することを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film material arranged in contact with a fluid, a means for performing pulse-like heating on the thin film material, and a means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means. And means for calculating the flow rate or flow rate of the fluid from the response characteristics, wherein the means for calculating the flow rate or flow rate has a temperature compensation function for the temperature of the fluid and / or the measurement environment. I do.

【００７３】上記構成における「流量または流速を算出
する手段は、流体および／または計測環境の温度に対す
る温度補償機能を有する」という構成としては、例えば
図１及び図２に示す構成を挙げることができる。In the above-mentioned configuration, the configuration in which “the means for calculating the flow rate or the flow velocity has a temperature compensating function for the temperature of the fluid and / or the measurement environment” can be, for example, the configuration shown in FIGS. 1 and 2. .

【００７４】図１及び図２に示す構成においては、ＣＰ
Ｕ１０７において、流体２０２の温度に対応した抵抗変
化を行う測温抵抗体１１１の抵抗変化と、発熱体１１に
よるパルス状の加熱に対するダイヤモンド薄膜１３の応
答特性とに基づいて、流体２０２の温度を補償した形で
流体２０２の流量が算出される。In the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the CP
In U107, the temperature of the fluid 202 is compensated based on the resistance change of the resistance temperature detector 111 which performs the resistance change corresponding to the temperature of the fluid 202 and the response characteristic of the diamond thin film 13 to the pulsed heating by the heating element 11. The flow rate of the fluid 202 is calculated in this manner.

【００７５】他の発明の構成は、流体に接すべく配置さ
れた薄膜材料と、該薄膜材料にパルス状の加熱を行う手
段と、該手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性
を計測する手段と、被計測パラメータが一定または概略
一定または一定の範囲内または概略一定の範囲内となる
ようにする手段と、を有することを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a thin film material arranged in contact with a fluid, a means for performing pulse-like heating on the thin film material, and a means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means. And means for causing the parameter to be measured to be constant or approximately constant or within a constant range or approximately within a constant range.

【００７６】上記構成において、被計測パラメータとし
ては、流体の流量に関係するもの、流体の種類に関係す
るもの、流体に含まれる特定の成分の割合に関するも
の、２種類の流体の混合比に関するもの、流体を空気と
してその湿度に関するもの等を挙げることができる。In the above configuration, the parameters to be measured include those relating to the flow rate of the fluid, those relating to the type of fluid, those relating to the ratio of specific components contained in the fluid, and those relating to the mixing ratio of the two types of fluid. , And a fluid related to air humidity.

【００７７】上記構成において、「被計測パラメータが
一定または概略一定の状態において、前記応答特性が一
定または概略一定または一定の範囲内または概略一定の
範囲内となるようにする手段」としては、図１１に示す
構成を挙げることができる。図１１においては、被計測
パラメータとして流体の流量が採用される。図１１に示
す構成においては、少なくとも測温抵抗体１１１とＣＰ
Ｕ１０７と半導体メモリー１１０２とでもって、上記手
段が構成されている。In the above configuration, “means for making the response characteristic be constant or approximately constant or within a constant range or approximately within a constant range when the parameter to be measured is constant or approximately constant” is as shown in FIG. 11 can be cited. In FIG. 11, the flow rate of the fluid is adopted as the parameter to be measured. In the configuration shown in FIG. 11, at least the resistance bulb 111 and the CP
The above means is constituted by U107 and the semiconductor memory 1102.

【００７８】半導体メモリーには、ダイヤモンド薄膜１
３に接して流れる流体の流量（被計測パラメータとな
る）が一定の値Ｆ_i （例えば流量０）の場合において、
発熱体１１からのパルス状の加熱に際するダイヤモンド
薄膜の応答特性（図４の４４で示される面積として評価
される）Ｓ_i が一定となるような、測温抵抗体で検出さ
れる流体の温度Ｔ_n と発熱体１１（抵抗発熱体）に供給
される電圧Ｖ_n との組み合わせが記憶されている。この
記憶内容は例えば下記表５で示される。The semiconductor memory has a diamond thin film 1
In the case where the flow rate of the fluid flowing in contact with 3 (being a measured parameter) is a constant value F _i (for example, the flow rate is 0),
Response characteristic of the diamond thin film when the pulsed heating from the heating element 11 (assessed as the area represented by 44 in FIG. 4), such as S _i is constant, the fluid to be detected by the RTD the combination of the voltage V _n is supplied to the heating element 11 (resistance heating element) and the temperature T _n is stored. The stored contents are shown in, for example, Table 5 below.

【００７９】[0079]

【表５】 [Table 5]

【００８０】表５の意味するところは、測温抵抗体１１
１が検出した流体の温度Ｔ_n に対して、対応する電圧Ｖ
_n でもって、発熱体１１を加熱すれば、所定の流量Ｆ_i
に対して常に一定の応答特性Ｓ_i が得られるということ
である。Table 5 means that the resistance temperature detector 11
With respect to the temperature T _n of the fluid 1 is detected, the corresponding voltage V
_n , the heating element 11 is heated to a predetermined flow rate F _i
, A constant response characteristic S _i is always obtained.

【００８１】また別な見方をすれば、所定の流量に対し
て一定に応答特性を得るためには、表５に示されるよう
に流体の温度Ｔ_i の値に対応した電圧Ｖ_i で発熱体１１
に電圧を供給すればよいということである。[0081] Further, if the another perspective, in order to obtain a response characteristic constant for a given flow rate, the heating element at a voltage V _i corresponding to the value of the temperature T _i of the fluid as shown in Table 5 11
That is, it is only necessary to supply a voltage.

【００８２】即ち、表５に示されるデータに従って、発
熱体１１を所定の電圧Ｖ_n で発熱させることによって、
流体の温度Ｔ_n に寄らずに、被計測パラメータが一定ま
たは概略一定の状態において、パルス状の加熱に対する
ダイヤモンド薄膜の応答特性を一定または概略一定とな
るようにすることができる。[0082] That is, according to the data shown in Table 5, by heating the heating element 11 at a predetermined voltage V _n,
Regardless of the temperature T _n of the fluid can be made to the measured parameters at a constant or approximately constant in the state, the response characteristic of the diamond thin film to the pulse-like heating and constant or substantially constant.

【００８３】この結果、パルス状の加熱に対するダイヤ
モンド薄膜の応答特性が流量に対応したものとなり、温
度補償を行った状態で流量の計測を行うことができる。As a result, the response characteristics of the diamond thin film to the pulse-like heating correspond to the flow rate, and the flow rate can be measured with the temperature compensated.

【００８４】ここで例示する図１１に示す構成において
は、Ｔ_n として流体の温度を使用している。しかし、計
測環境の温度の影響が支配的であるならば、Ｔ_n として
計測環境の温度を使用してもよい。また、流体の温度と
計測環境の両方の温度を用いてもよい。[0084] In the configuration shown in FIG. 11 illustrated herein uses a temperature of the fluid as T _n. However, if the influence of the temperature of the measurement environment is dominant it may be used the temperature of the measurement environment as T _n. Further, both the temperature of the fluid and the temperature of the measurement environment may be used.

【００８５】ここでは、流体の温度変化に対して補償を
行う構成を挙げて説明を行った。しかし、補償の対象を
流体の温度ではなく、流体の圧力等の他のパラメータと
することも可能である。この場合、表５に示すようなデ
ータとして、流体の圧力等の他のパラメータの値（表５
のＴ_i に対応する）に対して、どの様な値の電圧を発熱
体１１に加えればよいかというデータを予め求め、半導
体メモリー１１０２に記憶させておけばよい。また測温
抵抗体１１１の代わりに圧力センサーを配置すればよ
い。Here, the description has been given of the configuration for compensating for the temperature change of the fluid. However, it is also possible to compensate for not the temperature of the fluid but other parameters such as the pressure of the fluid. In this case, as data as shown in Table 5, values of other parameters such as fluid pressure (Table 5)
(Corresponding to T _i ) is obtained in advance, and the data on what voltage should be applied to the heating element 11 may be obtained in advance and stored in the semiconductor memory 1102. Further, a pressure sensor may be provided instead of the resistance temperature detector 111.

【００８６】パルス状の加熱に対する薄膜材料の応答特
性を一定なものとする手段としては、パルス状の加熱を
行う手段の発熱量を制御する方法を挙げることができ
る。この方法の具体的な例としては、パルス状の加熱を
行う手段として、当該薄膜材料に接して配置された抵抗
発熱体を用い、この発熱体が発生する発熱量を加える電
圧を変化させることによって制御する例を挙げることが
できる。As a means for making the response characteristics of the thin film material constant to the pulse-like heating, there is a method of controlling the amount of heat generated by the means for performing the pulse-like heating. As a specific example of this method, as a means for performing pulse-like heating, a resistance heating element arranged in contact with the thin film material is used, and by changing a voltage to add a heating value generated by the heating element, An example of controlling may be given.

【００８７】また、パルス状の加熱に対する薄膜材料の
応答特性を一定なものとする手段としては、パルス状の
加熱を行う手段が当該薄膜材料に供給する熱量を変化さ
せるパラメータを制御する方法を挙げることができる。As a means for making the response characteristic of the thin film material to the pulsed heating constant, there is a method of controlling a parameter for changing the amount of heat supplied to the thin film material by the means for performing the pulsed heating. be able to.

【００８８】このパラメータを制御する方法の１例とし
ては、パルス状の加熱を行う手段として、当該薄膜材料
に接して配置された抵抗発熱体を用い、この発熱体に供
給する電圧を制御する例を挙げることができる。One example of a method of controlling these parameters is to use a resistive heating element arranged in contact with the thin film material and control the voltage supplied to the heating element as means for performing pulse-like heating. Can be mentioned.

【００８９】また上記パラメータを制御する方法の他の
例としては、パルス状の加熱を行う手段として、当該薄
膜材料にレーザー光を照射する手段を用い、このレーザ
ー光の照射エネルギー密度を制御する構成を挙げること
ができる。As another example of a method for controlling the above parameters, a means for irradiating a laser beam to the thin film material as a means for performing pulsed heating and controlling the irradiation energy density of the laser beam is used. Can be mentioned.

【００９０】以上説明した本明細書で開示する主要な発
明の構成において用いられる薄膜材料としては、気相法
（ＣＶＤ法）で成膜されるダイヤモンド薄膜を用いるこ
とが最も好ましい。ダイヤモンド薄膜は他の諸材料に比
較して熱伝導率が高く、また比熱が小さいので、パルス
状の加熱に対して高感度に応答する。また、本明細書で
開示する発明に用いられる程度のダイヤモンド薄膜（即
ち、単結晶でなくてもよいという意味）の場合、その作
製方法が確立されており、産業的に大きな困難はないと
いう有用性がある。As the thin film material used in the structure of the main invention disclosed in this specification, it is most preferable to use a diamond thin film formed by a vapor phase method (CVD method). Since the diamond thin film has a higher thermal conductivity and a lower specific heat than other materials, it responds with high sensitivity to pulsed heating. Further, in the case of a diamond thin film of the degree used in the invention disclosed in this specification (that is, it does not need to be a single crystal), its manufacturing method has been established, and there is no great industrial difficulty. There is.

【００９１】後述の実施例で詳述するように、実際に本
明細書で開示する発明を用いて流量計測センサーを作製
した場合、ダイヤモンド薄膜を当該薄膜材料として用い
ることで、顕著な効果を得ることができる。As will be described in detail in the examples below, when a flow rate measuring sensor is actually manufactured using the invention disclosed in this specification, a remarkable effect is obtained by using a diamond thin film as the thin film material. be able to.

【００９２】ダイヤモンド薄膜以外に利用できる材料と
しては、窒化アルミニウムや立方晶窒化ホウ素を用いる
ことが有用であるが、作製が困難であるという問題があ
る。また単結晶珪素や炭化珪素を用いることもできる
が、計測精度や流量を計測する場合の計測範囲（ダイナ
ミックレンジ）が狭くなるという難点がある。As a material that can be used other than the diamond thin film, it is useful to use aluminum nitride or cubic boron nitride, but there is a problem that the production is difficult. Although single crystal silicon or silicon carbide can be used, there is a drawback that the measurement range (dynamic range) when measuring the measurement accuracy and the flow rate is narrowed.

【００９３】本明細書で開示する発明において用いるこ
とのできるい薄膜材料としては、下記〔数式１１〕で示
される時定数τが0.2 ミリ秒以下であることが望まし
い。この条件を満足することで、熱伝導率が１０００
（Ｗｍ／Ｋ）の多結晶ダイヤモンド薄膜を用いた場合と
同程度以上の特性を有する流量計測装置を得ることがで
きる。As a thin film material that can be used in the invention disclosed in this specification, it is desirable that the time constant τ shown by the following [Equation 11] is 0.2 ms or less. By satisfying this condition, the thermal conductivity becomes 1000
(Wm / K) It is possible to obtain a flow rate measuring device having characteristics similar to or higher than the case of using a polycrystalline diamond thin film.

【００９４】[0094]

【数１１】 [Equation 11]

【００９５】上記〔数式１１〕で求められる時定数τ
は、薄膜の測温抵抗体センサーが熱的に応答する時間を
定量的に評価するためのパラメータであり、Sensors an
d Actuators,A21-A23(1990)425-430に記載されている計
算式である。The time constant τ obtained by the above [Equation 11]
Is a parameter for quantitatively evaluating the time that the thin-film resistance temperature sensor responds thermally.
d Actuators, A21-A23 (1990) 425-430.

【００９６】本発明者らの知見によれば、この〔数式１
１〕は薄膜材料が加熱に際してどれほどの時間で応答す
るかを示す目安として利用することができる。即ち、
〔数式１１〕に示される時定数τが小さい程、薄膜材料
が加熱に対して速い速度で応答するものと理解すること
ができる。またこの時定数τが小さい程、周囲の熱的な
影響を受けやすいものと理解することができる。即ち、
この時定数τが小さい程、熱的に敏感であると考えるこ
とができる。According to the findings of the present inventors, this [Equation 1]
1) can be used as a measure of how long the thin film material responds upon heating. That is,
It can be understood that the thinner the time constant τ shown in [Equation 11], the faster the thin film material responds to heating. In addition, it can be understood that the smaller the time constant τ is, the more easily the time constant τ is affected by the surrounding thermal influence. That is,
It can be considered that the smaller the time constant τ is, the more thermally sensitive it is.

【００９７】上記〔数式１１〕で示される時定数が各種
材料においてどのような値をとるか調べたものを下記表
４に示す。Table 4 below shows what value the time constant shown by the above [Equation 11] takes for various materials.

【００９８】[0098]

【表４】 [Table 4]

【００９９】上記表４に示されるのは、各種薄膜材料の
３００Ｋにおける物性値に基づいて、上記〔数式１１〕
で示される時定数を計算した結果である。なお各材料の
物性値は、できる限り薄膜材料のものを用いている。な
お立方晶窒化ホウ素の物性値は、理想的な値であり、実
際に得られる値（実際に立方晶窒化ホウ素の薄膜を得る
ことは困難である）とは異なる値である。実際に得られ
る立方晶窒化ホウ素薄膜の時定数τはさらに大きなもの
になると考えられる。Table 4 shows the values of the above [Equation 11] based on the physical property values of various thin film materials at 300K.
It is the result of calculating the time constant indicated by. The physical properties of each material are as thin as possible. Note physical properties of standing orthorhombic boron nitride is an ideal value, a value different from the actually obtained value (it is difficult to obtain in practice a thin film of standing orthorhombic boron nitride). The time constant τ of the standing orthorhombic boron nitride thin film actually obtained is considered to become more significant.

【０１００】後に実施例で詳述するように、本明細書で
開示する発明における薄膜材料として、ダイヤモンド薄
膜を用いた場合、流量センサーとして顕著な特性を得る
ことができることが判明している。ダイヤモンド薄膜を
用いた場合に顕著な特性を得ることができるのは、上記
〔数１１〕によって算出される時定数τが、上記〔表
４〕に示されるように、他の薄膜材料に比較して顕著に
小さいことに起因するためであると考えられる。As will be described later in detail in Examples, it has been found that when a diamond thin film is used as the thin film material in the invention disclosed in this specification, remarkable characteristics can be obtained as a flow sensor. When a diamond thin film is used, remarkable characteristics can be obtained because the time constant τ calculated by the above [Equation 11] is larger than that of other thin film materials as shown in the above [Table 4]. It is considered that this is due to the fact that it is remarkably small.

【０１０１】即ち、〔表４〕に示される時定数が小さい
ということは、それだけ周囲の熱的な影響を受けやすい
ので、パルス状の加熱に対する薄膜材料の応答特性にこ
の周囲の熱的な影響が反映されやすく、例えば流量の微
小の変化がこの応答特性に正確に表れると考えることが
できる。That is, the smaller time constant shown in Table 4 is more susceptible to the influence of the surrounding heat, and therefore the response characteristic of the thin film material to the pulsed heating influences the influence of the surrounding heat. Is easily reflected, for example, it can be considered that a minute change in the flow rate accurately appears in this response characteristic.

【０１０２】このことは、ジルコニウム等の薄膜材料を
用いて図４や図５に示すようなパルス状の加熱に対する
応答特性を観察した場合、流量の変化や温度の変化に対
する応答波形の変化の割合がダイヤモンド薄膜を用いた
場合に比較して小さい（即ち感度が低い）という実験事
実からも基礎付けられる。This means that when the response characteristics to pulsed heating as shown in FIGS. 4 and 5 are observed using a thin film material such as zirconium, the ratio of the change in the response waveform to the change in the flow rate or the change in the temperature. Is smaller (i.e., lower in sensitivity) than when a diamond thin film is used.

【０１０３】以上のことより、表４に示される時定数が
小さい材料を用いた場合程、特性のよい流量センサーを
得ることができると結論される。例えば、ＣＶＤ法で形
成された多結晶ダイヤモンド薄膜の場合の時定数τと同
程度以下の時定数τを有する薄膜材料を用いた場合、後
述の実施例で示す場合と同様な特性を得ることができ
る。From the above, it can be concluded that the flow rate sensor having better characteristics can be obtained as the material having a smaller time constant shown in Table 4 is used. For example, when a thin film material having a time constant τ equal to or less than the time constant τ in the case of a polycrystalline diamond thin film formed by the CVD method is used, it is possible to obtain the same characteristics as those shown in Examples described later. it can.

【０１０４】またこのことは、流量センサーに限らず、
ガスセンサー等においてもいえることである。This is not limited to the flow rate sensor.
This is also true for gas sensors and the like.

【０１０５】また、経済性等の観点から考えた場合、単
結晶シリコンや炭化珪素を用いることが有用である。こ
の場合、ダイヤモンド薄膜を用いた場合に比較して、計
測精度や感度が低下するというデメリットがあるが、作
製のし易さや材料の入手のし易さというメリットを得る
ことができる。From the viewpoint of economy and the like, it is useful to use single crystal silicon or silicon carbide. In this case, there is a demerit that the measurement accuracy and the sensitivity are reduced as compared with the case where the diamond thin film is used, but it is possible to obtain an advantage that the fabrication is easy and the material is easily available.

【０１０６】本発明者らの知見によれば、時定数τが２
ミリ秒以下である薄膜材料を用いることによって、ダイ
ヤモンド薄膜を用いた場合よりはその特性が低下する
が、十分実用性の高い流量センサーさらにはガスセンサ
ーを得ることができる。このような要求を満足する薄膜
材料としては、前述の表４から明らかなように、単結晶
シリコンや炭化珪素、さらには窒化アルミを用いること
ができる。このような材料を用いた場合には、ダイヤモ
ンド薄膜を用いた場合に次ぐ特性を有するセンサー（こ
こでいうセンサーは、流量センサーはガスセンサーをも
含む広義の意味を有する）を得ることができる。According to the knowledge of the present inventors, the time constant τ is 2
By using a thin film material having a length of less than millisecond, its characteristics are lower than when a diamond thin film is used, but it is possible to obtain a flow sensor and a gas sensor which are sufficiently practical. As apparent from Table 4 above, single-crystal silicon, silicon carbide, and aluminum nitride can be used as a thin film material satisfying such requirements. When such a material is used, a sensor having the following characteristics when a diamond thin film is used (a sensor here has a broad meaning including a flow sensor including a gas sensor) can be obtained.

【０１０７】以上述べたように、時定数τが２ミリ秒以
下、好ましくは0.2 ミリ秒以下の薄膜材料を用いること
で、高性能なセンサーを得ることができる。なお、薄膜
材料の応答特性を検出する手段として、当該薄膜材料に
接して配置された測温抵抗体を用いる場合には、薄膜材
料が半導体または絶縁体であることが望ましい。なお当
該薄膜材料として、半導体材料を用いた場合には、当該
薄膜材料中やその表面に発熱体や測温抵抗体を一導電型
を有する半導体層で形成することができる。As described above, a high-performance sensor can be obtained by using a thin film material having a time constant τ of 2 ms or less, preferably 0.2 ms or less. When a resistance temperature detector arranged in contact with the thin film material is used as a means for detecting the response characteristics of the thin film material, the thin film material is preferably a semiconductor or an insulator. In the case where a semiconductor material is used as the thin film material, a heating element or a temperature measuring resistor can be formed of a semiconductor layer having one conductivity type in or on the surface of the thin film material.

【０１０８】薄膜材料として導体を用い、パルス状の加
熱に対する応答特性を計測する手段として測温抵抗体を
用いた場合には、当該薄膜材料の表面に絶縁膜を形成す
る必要がある。しかし、当該薄膜材料の温度変化を測温
抵抗体以外の計測手段（例えばサーモグラフィのような
手段）で計測する場合には、当該薄膜材料としてそのま
ま導体を用いることができる。When a conductor is used as the thin film material and a resistance temperature detector is used as a means for measuring the response characteristics to pulsed heating, it is necessary to form an insulating film on the surface of the thin film material. However, when the temperature change of the thin film material is measured by a measuring means (for example, means such as thermography) other than the resistance temperature detector, a conductor can be used as the thin film material as it is.

【０１０９】[0109]

【作用】パルス状の加熱に従う薄膜材料の（過渡）応答
特性を評価することで、例えば流量の計測を行うことが
できる。薄膜材料を流体に接しさせた場合、流体と薄膜
材料の間には、流体の流量に従った熱的な相互作用が存
在する。この相互作用は薄膜材料に対してある熱的な影
響を与えている。例えば、流量が大きい場合には、一定
加熱後における薄膜材料の冷却が速く進みやすく、流量
が小さい場合には、一定加熱後における薄膜材料の冷却
は進みにくい。The flow rate can be measured, for example, by evaluating the (transient) response characteristics of the thin film material following the pulsed heating. When a thin film material is brought into contact with a fluid, there is a thermal interaction between the fluid and the thin film material according to the flow rate of the fluid. This interaction has some thermal effect on the thin film material. For example, when the flow rate is large, the cooling of the thin film material after the constant heating is easy to proceed quickly, and when the flow rate is small, the cooling of the thin film material after the constant heating is difficult to progress.

【０１１０】薄膜材料に対して所定のパルス状の加熱を
行った場合、薄膜材料はパルス状の加熱に従って急速に
加熱され、そして冷却される。この場合、この加熱の状
態（薄膜材料の温度上昇の状態）と冷却の状態（薄膜材
料の温度下降の状態）は、例えば先の当該薄膜材料に接
して流れる流体の流量に大きく影響されることになる。
このパルス状の加熱に対する薄膜材料の加熱の状態と冷
却の状態は、薄膜材料のパルス状の加熱に対する過渡応
答特性ということができる。When a predetermined pulsed heating is performed on the thin film material, the thin film material is rapidly heated and cooled according to the pulsed heating. In this case, the heating state (the state where the temperature of the thin film material rises) and the cooling state (the state where the temperature of the thin film material falls) are greatly affected by, for example, the flow rate of the fluid flowing in contact with the thin film material. become.
The state of heating and the state of cooling of the thin film material with respect to the pulse-like heating can be referred to as a transient response characteristic to the pulse-like heating of the thin film material.

【０１１１】この過渡応答特性は、パルス状の加熱を行
う直前における薄膜材料の温度からの変化分（当該薄膜
材料の温度変化分）のみが問題となるので、パルス状の
加熱直前における薄膜材料の温度（この温度は、少なか
らず変動している）の影響をほとんど受けない。This transient response characteristic involves only a change from the temperature of the thin film material immediately before performing the pulse-like heating (the temperature change of the thin film material). It is hardly affected by temperature, which fluctuates considerably.

【０１１２】従ってこの過渡応答特性を評価すること
で、直流ドリフト成分を含まない計測値を得ることがで
きる。例えば、流量の計測において、直流ドリフト成分
が計測値に表れない計測値を得ることができる。Therefore, by evaluating this transient response characteristic, it is possible to obtain a measured value that does not include a DC drift component. For example, in a flow rate measurement, a measurement value in which a DC drift component does not appear in the measurement value can be obtained.

【０１１３】またこの過渡応答特性は、薄膜材料に衝突
する流体を構成する分子の数と速度とに関係するものと
理解することができる。従って、本明細書中における流
量とは、質量流量を意味するものと理解することができ
る。The transient response characteristic can be understood to be related to the number and speed of molecules constituting the fluid that collides with the thin film material. Therefore, the flow rate in this specification can be understood to mean a mass flow rate.

【０１１４】また、パルス状の加熱を行う手段が有する
温度補償機能として、温度変化に対する抵抗変化の無い
材料（あるいはほとんどない材料（例：コンスタンタ
ン））を用いた場合、以下のような理由で温度補償を行
うことができる。なおここでは、温度によって流体の熱
的な性質が変化せず、また薄膜材料の熱的な性質も変化
しないものと仮定する。（現実には、流体の諸パラメー
タは温度によって変化するので、上記仮定を前提とした
考察は、近似的なものとなる）When a material having no change in resistance to temperature change (or a material having little change in temperature (eg, constantan)) is used as a temperature compensation function of the means for performing pulse-like heating, the temperature is reduced for the following reasons. Compensation can be made. Here, it is assumed that the thermal properties of the fluid do not change with the temperature, and the thermal properties of the thin film material do not change. (In reality, the parameters based on the above assumptions are approximate because the fluid parameters change with temperature.)

【０１１５】この場合、加熱に要する電圧または電流、
そして電圧を加える時間または電流を流す時間を定めら
れたものとすれば、発熱体はおかれた環境の温度に依ら
ずほぼ一定の熱量を発熱することになる。従って、薄膜
材料には、パルス状の加熱に際して、流体の温度に依存
しない（またはほとんど依存しない）熱量が供給される
ことになる。In this case, the voltage or current required for heating,
If the time for applying a voltage or the time for flowing a current is determined, the heating element generates a substantially constant amount of heat regardless of the temperature of the environment in which it is placed. Therefore, the thin-film material is supplied with a heat quantity that is independent (or almost independent) of the temperature of the fluid during the pulse-like heating.

【０１１６】この場合、流量に変化がないのならば、薄
膜材料は流体の温度に対して常に一定の温度差を有する
温度まで加熱されることになる。勿論これは、薄膜材料
に供給される熱量が決まっていれば、薄膜材料の比熱と
質量と形状とで薄膜材料の到達温度（加熱される温度）
が決まると考えた場合に成り立つ近似である。In this case, if there is no change in the flow rate, the thin film material is heated to a temperature having a constant temperature difference with respect to the temperature of the fluid. Of course, if the amount of heat to be supplied to the thin film material is determined, the ultimate temperature (heated temperature) of the thin film material is determined by the specific heat, mass, and shape of the thin film material.
Is an approximation that holds when it is considered that is determined.

【０１１７】この場合、パルス状の加熱に対する薄膜材
料の応答特性は、流体の温度には大きく依存しておら
ず、流体の流量に依存したものとなる。よってパルス状
の加熱に対する薄膜材料の応答特性を評価することによ
って、流体の温度の影響を大きく低減させて、流量値の
計測を行うことができる。即ち、温度補償を行いつつ流
量の計測を行うことができる。なお、以上の議論は、前
述の仮定（流体の諸パラメータが温度によって変化しな
いという仮定）に基づくものであり、完全な温度補償が
行えるものでない。また、実際には、ＣＰＵの動作速
度、回路を構成する抵抗の抵抗値、アンプの特性等々も
温度によって変化するので、さらに高い精度で計測を行
う場合には、その影響をも補償する必要がある。In this case, the response characteristic of the thin film material to the pulsed heating does not largely depend on the temperature of the fluid but depends on the flow rate of the fluid. Therefore, by evaluating the response characteristics of the thin film material to the pulsed heating, the influence of the fluid temperature can be greatly reduced, and the flow rate value can be measured. That is, the flow rate can be measured while performing temperature compensation. The above discussion is based on the above-mentioned assumption (assuming that the parameters of the fluid do not change with temperature), and cannot perform perfect temperature compensation. Actually, the operating speed of the CPU, the resistance value of the resistors constituting the circuit, the characteristics of the amplifier, and the like also change depending on the temperature. Therefore, when measuring with higher accuracy, it is necessary to compensate for the effects. is there.

【０１１８】一方、パルス状の加熱を行う手段が有する
温度補償機能として、発熱体が発熱する熱量を流体およ
び／または計測環境の温度に従って変化させる構成を挙
げることができる。この場合、流体の温度の変化に従う
諸パラメータ（粘性や密度や熱伝導率等）や温度変化に
対する回路の諸定数の変化の影響をある程度補償するこ
とができる。ここでいう回路の所定数とは、ＣＰＵの動
作速度や抵抗の抵抗値、さらにはアンプのゲイン等のこ
とをいう。On the other hand, as a temperature compensation function of the means for performing pulse-like heating, there can be mentioned a configuration in which the amount of heat generated by the heating element is changed according to the temperature of the fluid and / or the measurement environment. In this case, it is possible to compensate to some extent the effects of various parameters (viscosity, density, thermal conductivity, etc.) according to the change in the temperature of the fluid and changes in the circuit constants on the temperature change. Here, the predetermined number of circuits means the operating speed of the CPU, the resistance value of the resistor, the gain of the amplifier, and the like.

【０１１９】この構成の場合、流体および／または計測
環境の温度変化に対する流体のパラメータの変化と回路
の諸定数の値の変化に対応して、パルス状の加熱に際し
て薄膜材料に供給される熱量を変化させる。即ち、流量
一定の条件において、流体の温度および／または計測環
境の温度変化に対して、図４，図５に示す応答特性の波
形の面積が一定なものとなるように、発熱体に加える電
圧や電流を制御する。すると、前述の諸パラメータの変
化の影響が図４，図５に示す応答特性に表れない、また
はその影響を極力小さくできる状況を実現することがで
きる。In the case of this configuration, the amount of heat supplied to the thin film material at the time of the pulse-like heating is changed in accordance with the change of the parameter of the fluid and the change of the values of the various constants of the circuit with respect to the temperature change of the fluid and / or the measurement environment. Change. That is, under a constant flow rate condition, the voltage applied to the heating element is adjusted so that the area of the waveform of the response characteristic shown in FIGS. 4 and 5 becomes constant with respect to the fluid temperature and / or the temperature change of the measurement environment. And control the current. Then, it is possible to realize a situation in which the effects of the above-described changes in the parameters do not appear in the response characteristics shown in FIGS. 4 and 5 or the effects can be minimized.

【０１２０】また図１及び図２に示すように、流体２０
２の温度を測温抵抗体１１１で検出し、このデータと、
ダイヤモンド薄膜１３の発熱体１１によるパルス状の加
熱に従う応答特性をＣＰＵ１０７において、図４に示す
方法によって評価したデータとを用いることによって、
流体２０２の温度を補償した形で流体２０２の流量を算
出することができる。As shown in FIG. 1 and FIG.
2 is detected by the resistance temperature detector 111, and this data and
The response characteristic of the diamond thin film 13 according to the pulsed heating by the heating element 11 is used by the CPU 107 by using data evaluated by the method shown in FIG.
The flow rate of the fluid 202 can be calculated while compensating for the temperature of the fluid 202.

【０１２１】また被計測パラメータ（例えば流量）一定
の条件において、流体および／または計測環境の温度の
変化に対して、図４の面積４４で示されるようなパルス
状の加熱に対する薄膜材料の応答特性を、一定または概
略一定または一定の範囲内または概略一定の範囲内とす
ることによって、前記応答特性を流体および／または計
測環境の温度に依らない、またはその影響を大きく排除
したものとすることができる。Further, under a constant condition of a parameter to be measured (for example, a flow rate), a response characteristic of the thin film material to pulse-like heating as shown by an area 44 in FIG. Is set to be constant or approximately constant or within a constant range or within a substantially constant range, so that the response characteristic does not depend on the temperature of the fluid and / or the measurement environment, or the influence thereof is largely eliminated. it can.

【０１２２】この結果、前記応答特性を被計測パラメー
タに対応したものとすることができる。そして例えば、
精度の高い温度補償を行いつつ流量の計測を行うことが
できる。As a result, the response characteristic can be made to correspond to the parameter to be measured. And for example
The flow rate can be measured while performing highly accurate temperature compensation.

【０１２３】また、本明細書で開示される発明に用いら
れる薄膜材料としては、下記〔数式１１〕で示される時
定数が５ｍｓ以下、好ましくは１ｍｓ以下の薄膜材料を
用いることが有用である。このような薄膜材料を用いる
ことで、高感度、高ダイナミックレンジを有するセンサ
ー（例えば流量センサー）を得ることができる。特に、
薄膜材料として、上記時定数τが１ｍｓ以下の材料を用
いることで、 ・極めて広いダイナミックレンジを有する。 ・極めて高い感度を有する。 ・消費電力を低く抑えることができる。 といった有意性を有するセンサー（例えば流量センサ
ー）を得ることができる。As the thin film material used in the invention disclosed in this specification, it is useful to use a thin film material having a time constant represented by the following [Equation 11] of 5 ms or less, preferably 1 ms or less. By using such a thin film material, a sensor (for example, a flow sensor) having high sensitivity and high dynamic range can be obtained. In particular,
By using a material having the above time constant τ of 1 ms or less as a thin film material: ・ It has an extremely wide dynamic range.・ It has extremely high sensitivity. -Power consumption can be kept low. (E.g., a flow sensor) having such significance.

【０１２４】[0124]

【実施例】【Example】

〔実施例１〕図３に本明細書で開示する発明を実施する
場合に必要とされる流量計測素子（基本的なセンサーユ
ニット）の一例を示す。図３において、１３は有磁場マ
イクロ波ＣＶＤ法を用いて気相合成した５μｍ厚で３×
５ｍｍの大きさを有する多結晶ダイヤモンド薄膜であ
る。１２はスパッタリング法で形成された０．１μｍ厚
の白金の測温抵抗体である。１１は同じくスパッタリン
グ法で形成された０．１μｍ厚の白金の発熱抵抗体であ
る。１０と１５がそれらの電極であり、１７はボンディ
ング用の金ワイヤである。１８はダイヤモンド薄膜１３
を保持するテフロン製の基体である。測温抵抗体１２と
発熱体１１とは、その抵抗が異なるだけである。ここで
は、測温抵抗体１２の抵抗が約１ＫΩ、発熱体１１の抵
抗が約１００Ωである。[Embodiment 1] FIG. 3 shows an example of a flow rate measuring element (basic sensor unit) required for carrying out the invention disclosed in this specification. In FIG. 3, reference numeral 13 denotes a 5 μm-thick 3 ×, which is vapor-phase synthesized using a magnetic field microwave CVD method.
It is a polycrystalline diamond thin film having a size of 5 mm. Reference numeral 12 denotes a 0.1 μm-thick platinum resistance temperature detector formed by a sputtering method. Reference numeral 11 denotes a heating resistor of platinum having a thickness of 0.1 μm similarly formed by a sputtering method. Reference numerals 10 and 15 denote the electrodes, and reference numeral 17 denotes a gold wire for bonding. 18 is a diamond thin film 13
Is a Teflon-made substrate that holds The resistance of the resistance bulb 12 and that of the heating element 11 are different only. Here, the resistance of the resistance bulb 12 is about 1 KΩ, and the resistance of the heating element 11 is about 100Ω.

【０１２５】図３に示す流量計測素子は、ダイヤモンド
薄膜１３がテフロンの基体１８に保持された構成を有し
ている。これは、ダイヤモンド薄膜１３が流体以外とは
熱的に絶縁されるようにするためである。このように当
該薄膜材料（この場合はダイヤモンド薄膜）を熱的に絶
縁して保持することによって、当該薄膜材料から流体以
外に熱が流失しない構造とすることができ、流体と薄膜
材料の熱的な相互作用を正確に評価することができる。The flow rate measuring element shown in FIG. 3 has a configuration in which the diamond thin film 13 is held on a Teflon base 18. This is to ensure that the diamond thin film 13 is thermally insulated from other than the fluid. In this manner, by holding the thin film material (in this case, the diamond thin film) in a thermally insulated manner, it is possible to provide a structure in which heat other than the fluid does not flow away from the thin film material, and the thermal conductivity between the fluid and the thin film material is reduced. Interaction can be accurately evaluated.

【０１２６】以下にダイヤモンド薄膜を作製する方法を
示す。ここで示すダイヤモンド薄膜の作製法は、高密度
プラズマを用いた気相合成方法である。ここでは、有磁
場マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いてダイヤモンド薄
膜を作製する例を示す。有磁場マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法は、強力な磁場とマイクロ波の相互作用を用いてダ
イヤモンド薄膜の気相合成を行う方法である。Hereinafter, a method for producing a diamond thin film will be described. The method for producing a diamond thin film described here is a gas phase synthesis method using high-density plasma. Here, an example in which a diamond thin film is formed using a magnetic field microwave plasma CVD method will be described. Magnetic field microwave plasma CV
The method D is a method of synthesizing a vapor phase of a diamond thin film using an interaction between a strong magnetic field and a microwave.

【０１２７】成膜条件を以下に示す。 基板温度 ８００℃ 反応圧力 ０．２５Ｔｏｒｒ マイクロ波電力 ４ＫＷ（２．４５ＧＨｚ） 反応ガス ＣＨ₃ ＯＨ：Ｈ₂ ＝１：４ 成膜時間 １０時間 膜厚 ５μｍ 基板 単結晶シリコンウエハー 上記の条件で単結晶シリコンウエハー上に気相合成され
るダイヤモンド薄膜は多結晶構造を有している。またこ
の多結晶ダイヤモンド薄膜の熱伝導率は１０００（Ｗ／
ｍＫ）程度である。The film forming conditions are shown below. Substrate temperature 800 ° C. Reaction pressure 0.25 Torr Microwave power 4 KW (2.45 GHz) Reaction gas CH ₃ OH: H ₂ = 1: 4 Film formation time 10 hours Film thickness 5 μm Substrate Single crystal silicon wafer Single crystal silicon under the above conditions A diamond thin film synthesized in a vapor phase on a wafer has a polycrystalline structure. The thermal conductivity of this polycrystalline diamond thin film is 1000 (W /
mK).

【０１２８】ここでは、有磁場マイクロ波ＣＶＤ法を用
いた例を示したが、他の気相合成法を用いてダイヤモン
ド薄膜を得てもよい。また気相合成法以外の方法を用い
てダイヤモンド薄膜を得るのでもよい。またダイヤモン
ド薄膜中の不純物濃度は極力小さくした方がよい。これ
は、ダイヤモンド薄膜中の不純物濃度が小さい程、その
比熱が小さく、またその熱伝導率が大きいからである。Although the example using the magnetic field microwave CVD method has been described, a diamond thin film may be obtained by using another vapor phase synthesis method. Alternatively, a diamond thin film may be obtained using a method other than the gas phase synthesis method. The impurity concentration in the diamond thin film should be as low as possible. This is because the smaller the impurity concentration in the diamond thin film, the lower its specific heat and its thermal conductivity.

【０１２９】以下において、図３に示す流量計測素子を
用いた流量計測システムを示す。図１にシステム全体の
ブロック図を示す。また図２にシステム全体の概略の構
成を示す。図１は図２に示すシステム全体の概要のブロ
ック図を示すものである。図１及び図２において、１
２、１０２、１０３、１０４で示される抵抗体はブリッ
ジ回路を構成している。抵抗体１２と１０２とは、それ
ぞれダイヤモンド薄膜１３、１０１の表面に形成された
白金薄膜で構成されている。また抵抗体１０２は抵抗体
（測温抵抗体）１２とほぼ同様の抵抗値を有している。Hereinafter, a flow rate measuring system using the flow rate measuring element shown in FIG. 3 will be described. FIG. 1 shows a block diagram of the entire system. FIG. 2 shows a schematic configuration of the entire system. FIG. 1 shows a schematic block diagram of the entire system shown in FIG. 1 and 2, 1
The resistors denoted by 2, 102, 103 and 104 constitute a bridge circuit. The resistors 12 and 102 are formed of platinum thin films formed on the surfaces of the diamond thin films 13 and 101, respectively. The resistor 102 has substantially the same resistance as the resistor (temperature measuring resistor) 12.

【０１３０】ダイヤモンド薄膜１３と１０１とは共に流
体に接して配置されている。またダイヤモンド薄膜１３
と１０１とは同一の成膜法で形成され、同一の寸法を有
している。また、抵抗体１０３と１０４とは、温度変化
に対して抵抗変化の極力小さい材料で構成されている。The diamond thin films 13 and 101 are both arranged in contact with the fluid. In addition, diamond thin film 13
And 101 are formed by the same film forming method and have the same dimensions. The resistors 103 and 104 are made of a material having a resistance change as small as possible with respect to a temperature change.

【０１３１】１０２で示される測温抵抗体がダイヤモン
ド薄膜１０１の表面に形成されているのは、流体および
／または計測環境の温度が大きく変化した場合に、ブリ
ッジ回路のＤＣバランスが大きく変化しないようにする
ためである。The temperature measuring resistor indicated by reference numeral 102 is formed on the surface of the diamond thin film 101 so that when the temperature of the fluid and / or the measuring environment changes significantly, the DC balance of the bridge circuit does not change significantly. In order to

【０１３２】ブリッジ回路の出力は、アンプ１０５で増
幅され、Ａ／Ｄコンバータ１０６に入力される。Ａ／Ｄ
コンバータ１０６でデジタル信号に変換された信号はＣ
ＰＵ１０７に入力される。一方、ＣＰＵ１０７には、Ｄ
／Ａコンバータ１１０によってデジタル信号に変換され
た測温抵抗体１１１からの出力が入力される。測温抵抗
体１１１は、流体の温度を計測するためのものであり、
流体に接するように配置されている。なお、測温抵抗体
１１１が加熱されないように抵抗体１１２と１１３の抵
抗値を選択することにより、測温抵抗体１１１からの出
力は、流体の流量にほとんど依存しない（実用上流量へ
の依存性は無視できる）状態とすることができる。即
ち、測温抵抗体１１１を流体２０２の温度を検出する手
段として機能させることができる。The output of the bridge circuit is amplified by the amplifier 105 and input to the A / D converter 106. A / D
The signal converted into a digital signal by the converter 106 is C
It is input to PU107. On the other hand, the CPU 107
The output from the resistance thermometer 111 converted into a digital signal by the / A converter 110 is input. The resistance temperature detector 111 is for measuring the temperature of the fluid,
It is arranged in contact with the fluid. In addition, by selecting the resistance values of the resistors 112 and 113 so that the resistance bulb 111 is not heated, the output from the resistance bulb 111 hardly depends on the flow rate of the fluid. Sex can be neglected). That is, the resistance temperature detector 111 can function as a means for detecting the temperature of the fluid 202.

【０１３３】ＣＰＵ１０７においては、Ａ／Ｄコンバー
タ１０６からの出力とＡ／Ｄコンバータ１１０からの出
力とに基づいて、後述する所定の演算処理が行われる。
ＣＰＵからの出力はＬＣＤよりなる表示装置１０９に表
示される。またＣＰＵ１０７によって制御されるスイッ
チ１０８によって発熱体１１には所定の電圧または電流
が所定のタイミングでもって供給される。In the CPU 107, predetermined arithmetic processing described later is performed based on the output from the A / D converter 106 and the output from the A / D converter 110.
The output from the CPU is displayed on a display device 109 composed of an LCD. A predetermined voltage or current is supplied to the heating element 11 at a predetermined timing by a switch 108 controlled by the CPU 107.

【０１３４】本実施例においては、パルス状の加熱に際
して、発熱体１１に加えられる電圧は３Ｖであり、その
通電時間は0.2 秒である。なお、発熱体からの加熱によ
ってダイヤモンド薄膜の温度は２０Ｋ程度の温度上昇を
するものと試算される。In this embodiment, the voltage applied to the heating element 11 at the time of the pulsed heating is 3 V, and the energizing time is 0.2 seconds. It is estimated that the temperature of the diamond thin film rises by about 20 K by heating from the heating element.

【０１３５】本実施例においては、ＣＰＵ１０７に加え
てＡ／Ｄコンバンータ１１０と１０６、さらにスイッチ
１０８を備えた点線１１４で示される１チップの集積回
路を用いている。本実施例では、集積回路１１４とし
て、Texas Instruments 社のマイクロプロセッサーであ
るＴＳＳ４００ＡＦＷを用いている。このマイクロプロ
セッサーは、各種センサー用に利用できるものであっ
て、各種Ｄ／Ａコンバータやスイッチング機能を有して
いる。In this embodiment, a one-chip integrated circuit indicated by a dotted line 114 having A / D converters 110 and 106 and a switch 108 in addition to the CPU 107 is used. In this embodiment, a TSS400AFW which is a microprocessor of Texas Instruments is used as the integrated circuit 114. This microprocessor can be used for various sensors, and has various D / A converters and switching functions.

【０１３６】ＣＰＵ１０７で処理された出力は、外付け
されたＬＣＤ１０９に表示される。ここではＬＣＤ１０
９に出力を表示する例を示すが、ＣＰＵ１０７からの出
力を、適当なメモリーに記憶させたり、装置外部に出力
する構成としてもよい。The output processed by the CPU 107 is displayed on an external LCD 109. Here, LCD10
Although an example of displaying the output is shown in FIG. 9, the output from the CPU 107 may be stored in an appropriate memory or output to the outside of the apparatus.

【０１３７】図２に示すように、ダイヤモンド薄膜１３
と１０１の一方の面はパイプ２０１内を流れる流体（例
えば窒素流体）２０２に直接触れる構成となっている。
また測温抵抗体１１１も流体２０２に直接触れるように
配置されている。[0137] As shown in FIG. 2, the die Ya Mondo films 13
One surface of each of the pipes 101 and 101 is configured to directly contact a fluid (for example, a nitrogen fluid) 202 flowing in the pipe 201.
The resistance temperature detector 111 is also arranged so as to directly contact the fluid 202.

【０１３８】測温抵抗体１１１はパイプ２０１内を流れ
る流体に最初の触れるように配置されている。これは、
流体の温度を正確に計測するためである。また測温抵抗
体１１１は、テフロン等の熱的に絶縁性の高い材料２０
に保持されている。図１および図２においては、ブリッ
ジ回路に供給される電圧（Ｖ_CCで示される）と測温抵抗
体１１１に供給される電圧とを同じものとしているが、
これは必要とする電圧とすればよい。The resistance temperature detector 111 is arranged so as to first touch the fluid flowing through the pipe 201. this is,
This is for accurately measuring the temperature of the fluid. The resistance temperature detector 111 is made of a material 20 having high thermal insulation such as Teflon.
Is held in. In FIGS. 1 and 2, the voltage supplied to the bridge circuit (indicated by V _CC ) and the voltage supplied to the resistance bulb 111 are the same,
This may be a required voltage.

【０１３９】（動作方法について）以下に図１および図
２に示すシムテムを用いて、パイプ２０１内を流れる流
体２０２（ここでは窒素ガス流体）の流量を計測する場
合の例を示す。以下に示す動作は全てＣＰＵ１０７によ
って制御されて行われる。以下の動作の説明は図４を用
いて行う。図４の縦軸に示すのは、アンプ１０５からの
出力（電圧出力）であり、横軸は経過時間を示す。(Operation Method) An example in which the flow rate of a fluid 202 (here, a nitrogen gas fluid) flowing through a pipe 201 is measured using the system shown in FIGS. 1 and 2 will be described. The following operations are all controlled by the CPU 107. The following operation will be described with reference to FIG. The vertical axis in FIG. 4 shows the output (voltage output) from the amplifier 105, and the horizontal axis shows the elapsed time.

【０１４０】（１）ＣＰＵ１０７において、アンプ１０
５からの出力ｆをt₀からt₀＋Δt₀の間において積算す
る。この演算はＣＰＵ１０７において行われる。この演
算は下記の数式１に示される演算を行うことと等価であ
る。(1) In the CPU 107, the amplifier 10
The output f from 5 is integrated between t ₀ and t ₀ + Δt ₀ . This calculation is performed in the CPU 107. This calculation is equivalent to performing the calculation shown in Expression 1 below.

【０１４１】[0141]

【数１】(Equation 1)

【０１４２】上記演算によって得られる値Ｓ₀ は、図４
の斜線４１で示される面積に対応する。上記（１）で示
される動作は、計測値の基準点を確定するために行われ
る。ここでは、Δｔ₀ ＝0.1 秒として上記演算を行う。The value S ₀ obtained by the above operation is calculated as shown in FIG.
Corresponds to the area indicated by the oblique line 41. The operation shown in the above (1) is performed to determine the reference point of the measured value. Here, the above calculation is performed with Δt ₀ = 0.1 seconds.

【０１４３】（２）ＣＰＵ１０７からの指令により、ス
イッチ１０８が動作し発熱体１１に対して電流を流し、
発熱体１１をt₁とt₁＋Δt₁との間において加熱する。こ
こではΔt₁＝0.2 秒としてこの加熱を行う。(2) In response to a command from the CPU 107, the switch 108 operates to supply a current to the heating element 11,
Heating element 11 is heated between t ₁ and t ₁ + Δt ₁ . Here, this heating is performed with Δt ₁ = 0.2 seconds.

【０１４４】上記（２）の動作過程によってダイヤモン
ド薄膜１３は急速に加熱され、そして流体２０２によっ
て急速に冷却される。このダイヤモンド薄膜の温度変化
（パルス状の加熱に対する応答特性）は、測温抵抗体１
２の抵抗値の変化として検出される。測温抵抗体１２の
抵抗値の変化は、ブリッジ回路からの出力変化となり、
アンプ１０５、Ａ／Ｄコンバータ１０６を経てＣＰＵ１
０７に入力される。即ち、発熱体１１からのパルス状の
加熱に対するダイヤモンド薄膜１０１の応答特性は、ブ
リッジ回路の出力としてＣＰＵ１０７に入力される。The diamond thin film 13 is rapidly heated by the operation process (2) and rapidly cooled by the fluid 202. The temperature change (response to pulsed heating) of the diamond thin film is measured by the resistance thermometer 1
2 is detected as a change in the resistance value. A change in the resistance value of the resistance temperature detector 12 results in a change in the output from the bridge circuit,
CPU 1 via amplifier 105 and A / D converter 106
07. That is, the response characteristic of the diamond thin film 101 to the pulsed heating from the heating element 11 is input to the CPU 107 as an output of the bridge circuit.

【０１４５】発熱体１１の加熱に従ってアンプ１０５の
出力ｆは、図４の４２で示されるように変化する。さら
に、加熱後の冷却（ダイヤモンド薄膜の冷却）に従って
アンプ１０５の出力ｆは、図４の４３で示されるように
変化する。この様子を図５に示す。図５は、アンプ１０
５の出力をオシロスコープに接続し、その出力変化をオ
シロスコープの画面に表示した際の表示写真である。The output f of the amplifier 105 changes as indicated by 42 in FIG. 4 according to the heating of the heating element 11. Further, the output f of the amplifier 105 changes as indicated by 43 in FIG. 4 according to cooling after heating (cooling of the diamond thin film). This is shown in FIG. FIG.
5 is a display photograph when the output of No. 5 is connected to an oscilloscope and the output change is displayed on an oscilloscope screen.

【０１４６】（３）上記（２）の動作過程における加熱
に従うアンプ１０５からの出力ｆをt₂からt₂＋Δt₂の間
において積算する。ここでt₁＜t₂とする。これは、t₁＝
t₂とすると、アンプ１０５からの出力ｆにノイズが現れ
るからである。またここではt₂＝0.4 秒とする。ここで
行われる演算は、下記の数式２で示される計算を実行す
るのと等価である。[0146] (3) the output f from the amplifier 105 according to the heating in the operation process of the above (2) is integrated in between t ₂ of t ₂ + Delta] t _2. Here, it is assumed that t ₁ <t ₂ . This is t ₁ =
This is because if t ₂ , noise appears in the output f from the amplifier 105. Here, it is assumed that t ₂ = 0.4 seconds. The operation performed here is equivalent to executing the calculation represented by the following Expression 2.

【０１４７】[0147]

【数２】(Equation 2)

【０１４８】（４）下記数３で示される演算をＣＰＵ１
０７において行う。この演算によって、図４の斜線部４
４で示される部分の面積に対応する値Ｓが得られる。こ
の値Ｓは、発熱体１１からのパルス状の加熱に対するダ
イヤモンド薄膜１３の応答特性が定量的に示されたもの
であると理解することができる。(4) The calculation represented by the following equation 3 is performed by the CPU 1
07. By this calculation, the hatched portion 4 in FIG.
A value S corresponding to the area of the portion indicated by 4 is obtained. It can be understood that this value S is a quantitative representation of the response characteristics of the diamond thin film 13 to the pulsed heating from the heating element 11.

【０１４９】[0149]

【数３】(Equation 3)

【０１５０】（５）ＣＰＵ１０７において、上記（４）
の動作過程において得られた値Ｓと測温抵抗体１１１か
らの出力とに基づいて、後述する算出方法に基づいて流
量の算出を行う。(5) In the CPU 107, the above (4)
Based on the value S obtained in the operation process and the output from the resistance bulb 111, the flow rate is calculated based on a calculation method described later.

【０１５１】以上（１）〜（５）に示した動作は、４秒
間を１サイクルとして行われる。即ち、４秒間に１回の
割合で、流量の算出が行われることになる。The operations described in the above (1) to (5) are performed with four seconds as one cycle. That is, the flow rate is calculated once every four seconds.

【０１５２】以上示したΔt₀、Δt₁、Δt₂の諸パラメー
タの値は、実施態様に合わせて変更可能である。上記
（１）〜（５）に示すような動作をさせる場合には、Δ
t₁の値を50ms以上（上限は特にないが、長くすると動作
間隔が長くなり、消費電力の増大を招く）とすることが
できる。またΔt₂の値は、Δt₁以上の長さを有すること
が望ましい。なお、Δt₀の値は任意に決めることができ
るが、計測精度の向上のためには、100ms 以上とするこ
とが望ましい。The values of the parameters Δt ₀ , Δt ₁ , and Δt _{2 described above} can be changed according to the embodiment. When performing the operations shown in the above (1) to (5), Δ
(The upper limit is not particularly operation interval to be longer prolonged, leading to an increase in power consumption) the value of t ₁ or 50ms may be. It is desirable that the value of Δt ₂ has a length of Δt ₁ or more. The value of Δt ₀ can be arbitrarily determined, but is desirably 100 ms or more in order to improve measurement accuracy.

【０１５３】（ＣＰＵにおいて行われる演算について）
以下において前述（５）の動作過程においてＣＰＵにお
いて行われる演算方法について説明する。(Operations Performed in CPU)
Hereinafter, a calculation method performed by the CPU in the operation process (5) will be described.

【０１５４】前述した（１）〜（５）の動作過程を経て
算出される値Ｓは、流量と流体の温度とにほぼ依存す
る。従って、流量値をＹ、流体の温度をＴ、とすると適
当な関数Ｌを用いて下記の〔数式４〕に示される関数関
係が得られる。The value S calculated through the above-mentioned operation steps (1) to (5) substantially depends on the flow rate and the fluid temperature. Accordingly, if the flow rate value is Y and the fluid temperature is T, a functional relationship represented by the following [Equation 4] is obtained using an appropriate function L.

【０１５５】[0155]

【数４】 (Equation 4)

【０１５６】ここで、Ｔの値は測温抵抗体１１１からの
出力によって得ることができる。従って、関数Ｌの形を
予め求めておけば、数式３で示される演算結果Ｓを用い
て、流体の温度に依存しない流量値Ｙを得ることができ
る。Here, the value of T can be obtained from the output from the resistance bulb 111. Therefore, if the form of the function L is obtained in advance, a flow rate value Y that does not depend on the temperature of the fluid can be obtained by using the calculation result S expressed by Expression 3.

【０１５７】以下に図１、図２に示す構成を用いて、窒
素流量の計測を行った場合の例を示す。An example in which the flow rate of nitrogen is measured using the configuration shown in FIGS. 1 and 2 will be described below.

【０１５８】以下において、Ｓを前述した動作方法によ
って処理した出力（図４の斜線４４で示す面積に対応す
る）値とする。この出力Ｓは、流量に関する情報を含ん
だものである。また、Ｔを測温抵抗体１１１の出力（そ
の抵抗値の変化に対応する）とする。また必要に応じて
これらパラメータには、適当な下付添字を付けるものと
する。In the following, S is an output value (corresponding to the area indicated by oblique lines 44 in FIG. 4) processed by the above-described operation method. This output S contains information on the flow rate. Further, T is the output of the temperature measuring resistor 111 (corresponding to a change in the resistance value). If necessary, these parameters are given appropriate subscripts.

【０１５９】まず、流量０の状態において、測温抵抗体
１１１からの出力Ｔ_0iとＳとの関係を求める。この関係
は、図４で示されるような、発熱体１１からのパルス状
の加熱に対するダイヤモンド薄膜１３の応答特性と、測
温抵抗体１１１で検出される流体の温度との関係を示す
ものといえる。このＴ_0iとＳとの関係は、下記〔数式
５〕で示されるような関数となる。具体的な関数の形は
適当なデータ処理ソフトを用いて求めればよい。First, the relationship between the output T _0i from the resistance temperature detector 111 and S in a state where the flow rate is 0 is obtained. This relationship can be said to indicate the relationship between the response characteristics of the diamond thin film 13 to pulsed heating from the heating element 11 and the temperature of the fluid detected by the resistance temperature detector 111 as shown in FIG. . The relationship between T _0i and S is a function represented by the following [Equation 5]. The specific form of the function may be obtained using appropriate data processing software.

【０１６０】[0160]

【数５】 (Equation 5)

【０１６１】そして、流量の計測において〔数式１〕〜
〔数式３〕を用いて図４に示す方法によって得られた値
Ｓを、上記〔数式５〕で求めた関数Ａ（Ｔ_i ）を用いて
下記の〔数式６〕に示すように規格化(normalize) す
る。In the flow rate measurement, [Equation 1] to
The value S obtained by the method shown in FIG. 4 using [Equation 3] is standardized as shown in the following [Equation 6] using the function A (T _i ) obtained by the above [Equation 5] ( normalize).

【０１６２】[0162]

【数６】 (Equation 6)

【０１６３】上記〔数式６〕において、Ｔ_i で示すパラ
メータは、測温抵抗体１１１からの出力に対応する。ま
たＳ_normは、規格化された計測値を示すものである。In the above [Equation 6], the parameter indicated by T _i corresponds to the output from the resistance bulb 111. S _norm indicates a standardized measurement value.

【０１６４】上記〔数式６〕で求められたＳ_normの値と
実際の流量値（公正されたマスフローセンサ等で計測さ
れる）Ｆとの関係を適当な関数Ｂ（Ｓ_norm）を用いて、
下記〔数式７〕で示す関数関係として求める。The relationship between the value of S _norm obtained by the above [Equation 6] and the actual flow rate value F (measured by a fair mass flow sensor or the like) F is calculated using an appropriate function B (S _norm ).
It is obtained as a functional relationship represented by the following [Formula 7].

【０１６５】[0165]

【数７】 (Equation 7)

【０１６６】上記〔数式７〕で示される関数Ｂ
（Ｓ_norm）を用いることによって、流量の計測値が算出
される。The function B represented by the above [Equation 7]
By using (S _norm ), the measured value of the flow rate is calculated.

【０１６７】図６に示すのは、関数Ｂ（Ｓ_norm）を用い
て算出された計測値が公正されたマスフローメーターに
よって計測された実際の流量値Ｐに対してどれほどの公
差を有しているかを調べた結果である。図６に示すの
は、下記〔数式８〕に示す計算式を用いて、縦軸に示す
Ｅrrorで示される公差と横軸に示す流量（リットル／
時）との関係を求めたデータである。FIG. 6 shows how much the measured value calculated using the function B (S _norm ) has a tolerance with respect to the actual flow value P measured by the fair mass flow meter. It is the result of having investigated. FIG. 6 shows the tolerance expressed by Error on the vertical axis and the flow rate (liter / liter) shown on the horizontal axis using the calculation formula shown in [Equation 8] below.
Data).

【０１６８】[0168]

【数８】 (Equation 8)

【０１６９】図６には、流体の温度がマイナス２０℃、
マイナス１０℃、０℃、１０℃、４０℃、５５℃、７０
℃の場合のプロット点が全て示されている。図６には、
一部公差が悪化している範囲があるものの、およそ５０
（リットル／時）〜１８００（リットル／時）の流量範
囲に渡って、±1.5 ％以内の公差で温度補償を行いつつ
正確な流量計測を行えることが示されている。なお、マ
スフローメータによって計測されるのは質量流量であ
り、正確には単位としてＫｇ／ｈ等を用いることが必要
であるが、ここでは一般に実施に当たって慣用されてい
るリットル／時を用いることとする。FIG. 6 shows that the temperature of the fluid is minus 20 ° C.
Minus 10 ° C, 0 ° C, 10 ° C, 40 ° C, 55 ° C, 70
All plot points for ° C are shown. In FIG.
Approximately 50
It shows that accurate flow rate measurement can be performed while performing temperature compensation within a tolerance of ± 1.5% over a flow rate range of (liter / hour) to 1800 (liter / hour). The mass flow rate is measured by the mass flow meter. To be precise, it is necessary to use Kg / h or the like as a unit, but here, liters / hour, which is commonly used in practice, is used. .

【０１７０】前述のように、本実施例において発熱体１
１に加えられる電圧は３Ｖであり、またその電圧が発熱
体１１に加えられる時間も４秒間の１動作サイクル中0.
2 秒間である。これは、極めて低い消費電力で動作させ
ることができることを意味している。実際の動作に当た
っては、集積回路１１４で消費される消費電力が存在す
るのであるが、最も電力を消費する発熱体１１の駆動消
費電力を上記のように極めて低いものとし、図６に示す
ような高感度、高ダイナミックレンジを有する特性が得
られることは産業利用上極めて有意義なことである。As described above, in this embodiment, the heating element 1
The voltage applied to 1 is 3 V, and the time during which the voltage is applied to the heating element 11 is 0.4 V in one operation cycle of 4 seconds.
2 seconds. This means that the device can be operated with extremely low power consumption. In the actual operation, power consumption is consumed by the integrated circuit 114. However, the driving power consumption of the heating element 11 that consumes the most power is extremely low as described above, and as shown in FIG. Obtaining characteristics having high sensitivity and high dynamic range is extremely significant for industrial use.

【０１７１】実施に当たって、〔数式５〕や〔数式７〕
で示される関数Ａ（Ｔ_i ）やＢ（Ｓ_norm）は、別に配置
された半導体メモリー（図示せず）に記憶させればよ
い。また関数の具体的な形は、ＣＰＵの能力やメモリー
の容量、さらには計測精度に鑑みて、適時設定すること
ができる。In implementation, [Equation 5] and [Equation 7]
The functions A (T _i ) and B (S _norm ) indicated by may be stored in a separately arranged semiconductor memory (not shown). Further, the specific form of the function can be set as appropriate in view of the capacity of the CPU, the capacity of the memory, and the measurement accuracy.

【０１７２】〔実施例２〕本実施例は、図１及び図２に
示す構成を利用した流量の計測方法において、測温抵抗
体１１１からの出力Ｔとアンプ１０５からの出力をＣＰ
Ｕ１０７において図４に示す方法によって処理した出力
Ｓ（この出力Ｓは、ダイヤモンド薄膜１３のパルス状の
加熱に対する応答特性を反映している）とに１対１に対
応する流量値Ｙを求める方法に関する。[Embodiment 2] In this embodiment, in the flow rate measuring method using the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the output T from the resistance temperature detector 111 and the output from the
4 relates to a method of obtaining a flow rate value Y corresponding to the output S processed by the method shown in FIG. 4 in U107 (this output S reflects the response characteristic of the diamond thin film 13 to pulsed heating). .

【０１７３】本実施例においては、（Ｔ，Ｓ）の値に対
応したＹを計測範囲内において必要とする組み合わせで
求め、その対応データ（対応表）をメモリー（図１，図
２には図示せず）に記憶させ、その対応データに基づい
て計測値Ｙを求めるものである。この対応データの一例
を下記表１に示す。In the present embodiment, Y corresponding to the value of (T, S) is obtained in a required combination within the measurement range, and the corresponding data (correspondence table) is stored in a memory (FIG. 1 and FIG. 2). (Not shown), and the measurement value Y is obtained based on the corresponding data. An example of this correspondence data is shown in Table 1 below.

【０１７４】[0174]

【表１】 [Table 1]

【０１７５】メモリー中には、予め求めておいた上記表
１に示されるＴとＳそれぞれの値に対応したＹ（流量
値）の値が記憶される。実際の計測においては、ＴとＳ
の値が求められ、表１に示す対応データに基づいてＹの
値が求められる。この演算はＣＰＵ１０７または他に外
付けされたＣＰＵにおいて行われる。上記表１は、下記
〔数式４〕の関数Ｌを示したものであると見ることがで
きる。In the memory, the values of Y (flow rate value) corresponding to the values of T and S shown in Table 1 previously obtained are stored. In actual measurement, T and S
Is determined, and the value of Y is determined based on the corresponding data shown in Table 1. This calculation is performed by the CPU 107 or another external CPU. Table 1 above can be seen as showing the function L of the following [Equation 4].

【０１７６】[0176]

【数４】(Equation 4)

【０１７７】上記表１において使用される諸パラメータ
の分解能は、必要とする計測精度に合わせて決めればよ
い。The resolution of the various parameters used in Table 1 may be determined according to the required measurement accuracy.

【０１７８】本実施例の構成を採用した場合、温度補償
を高い精度で行いつつ、流量の計測を行うことができ
る。しかし、ＣＰＵへの負担が増大することや、大きな
メモリー容量を使用しなくてはならないという欠点があ
る。When the configuration of this embodiment is employed, the flow rate can be measured while performing the temperature compensation with high accuracy. However, there are disadvantages that the load on the CPU increases and that a large memory capacity must be used.

【０１７９】〔実施例３〕本実施例は、図１及び図２に
示す構成にさらに計測環境の温度を計測する測温抵抗体
（図示せず）を設け、計測環境の温度による影響を補償
しうる構成とした例である。本実施例の構成を実現する
には、実施例２で示した表１のパラメータ（表１の場合
はＴとＳが計測されるパラメータである）に加えて、計
測環境周囲の温度を示すパラメータを加えればよい。こ
の場合、予め別に設けたメモリーに下記表２に示すよう
な対応データを記憶させておけばよい。[Embodiment 3] In this embodiment, a temperature measuring resistor (not shown) for measuring the temperature of the measurement environment is further provided in the configuration shown in FIGS. 1 and 2 to compensate for the influence of the temperature of the measurement environment. This is an example of a configuration that can be used. In order to realize the configuration of the present embodiment, in addition to the parameters in Table 1 shown in Embodiment 2 (in the case of Table 1, T and S are measured parameters), a parameter indicating the temperature around the measurement environment is used. You can add In this case, the corresponding data as shown in Table 2 below may be stored in a separately provided memory.

【０１８０】表２に示されるような対応データは、でき
うる限り多数の組合せを用意することが、計測精度を高
める上では有用である。It is useful to prepare as many combinations of correspondence data as shown in Table 2 as much as possible in order to increase measurement accuracy.

【０１８１】[0181]

【表２】 [Table 2]

【０１８２】ここで、Ｔ_1iが流体の温度に対応するパラ
メータであり、Ｔ_2jが計測環境の温度に対応するパラメ
ータである。またＳは図４に示す方法を用いて処理され
た出力である。そしてＹが対応する流量値である。な
お、表２をより正確に記すならば、３次元直交座標にお
いて、Ｔ_1i、Ｔ_2j、Ｓ_k を各座標成分として、（Ｔ_1i、
Ｔ_2j、Ｓ_k ）で決まる一点を流量値Ｙ_n に対応させる必
要がある。Here, T _1i is a parameter corresponding to the temperature of the fluid, and T _2j is a parameter corresponding to the temperature of the measurement environment. S is an output processed using the method shown in FIG. Y is the corresponding flow value. In addition, if Table 2 is described more accurately, in three-dimensional orthogonal coordinates, T _1i , T _2j , and S _k are used as coordinate components, and (T _1i ,
T _2j , S _k ) must correspond to the flow rate value Y _n .

【０１８３】本実施例の場合は、各パラメータと流量の
計測値Ｙとの関係が適当な関数Ｌを用いて下記〔数式
９〕で示される。In the case of the present embodiment, the relationship between each parameter and the measured value Y of the flow rate is represented by the following [Equation 9] using an appropriate function L.

【０１８４】[0184]

【数９】 (Equation 9)

【０１８５】本実施例のような構成は、計測環境の温度
によって計測した流量値が影響を受けることを低減ある
いは防ぐことができる。しかし、パラメータの組み合わ
せが指数関数的に増えるので、扱うデータ量が膨大なも
のとなるという欠点がある。The configuration as in this embodiment can reduce or prevent the flow rate value measured by the temperature of the measurement environment from being affected. However, since the number of combinations of parameters increases exponentially, there is a disadvantage that the amount of data to be handled becomes enormous.

【０１８６】〔実施例４〕本実施例は、図１および図２
に示す構成において、流体の湿度を検出するセンサーを
追加し、流体の湿度による流量値への影響を補償する構
成に関する。[Embodiment 4] This embodiment is different from the embodiment shown in FIGS.
The present invention relates to a configuration in which a sensor for detecting the humidity of a fluid is added to the configuration shown in FIG.

【０１８７】本実施例の構成は、例えば空調システムの
ダクト内を流れる流体（普通は空気）の流量を計測する
システムに利用することができる。The configuration of this embodiment can be used, for example, in a system for measuring the flow rate of a fluid (usually air) flowing in a duct of an air conditioning system.

【０１８８】本実施例の構成を実現するには、図１およ
び図２に示す構成に、流体の湿度を計測するセンサーを
追加し、その出力ＨがＣＰＵ１０７に入力されるように
すればよい。そして、流体の温度を反映したサーミスタ
１１１からの出力Ｔと図４に示す方法で算出された出力
Ｓと湿度センサー（図示せず）からの出力Ｈとに基づい
て、流量値Ｙを求めればよい。In order to realize the structure of this embodiment, a sensor for measuring the humidity of the fluid may be added to the structure shown in FIGS. 1 and 2 so that the output H is input to the CPU 107. Then, based on the output T from the thermistor 111 reflecting the temperature of the fluid, the output S calculated by the method shown in FIG. 4, and the output H from the humidity sensor (not shown), the flow rate value Y may be obtained. .

【０１８９】本実施例は、下記の〔数式１０〕に示す関
数関係を用い、パラメータＴ，Ｓ，Ｈに基づいて流量値
Ｙを求めるものである。In this embodiment, the flow rate value Y is obtained based on the parameters T, S, and H using the functional relationship shown in the following [Equation 10].

【０１９０】[0190]

【数１０】 (Equation 10)

【０１９１】ここで、上記〔数式１０〕における関数Ｌ
は、適当な具体的なものを求めるのでもよく、また下記
表３に示すような対応関係に基づくものでもよい。な
お、下記表３に示すデータは、その組み合わせがなるべ
く多くなるようにした方が計測精度を高くすることがで
きる。Here, the function L in the above [Equation 10] is used.
May be obtained as appropriate specific ones, or may be based on correspondences as shown in Table 3 below. It should be noted that the data shown in Table 3 below can increase the measurement accuracy by increasing the number of combinations as much as possible.

【０１９２】[0192]

【表３】 [Table 3]

【０１９３】〔実施例５〕本発明人らの知見によれば、
本明細書で開示する発明の構成において、パルス状の加
熱に際して薄膜材料に供給される熱量を一定なものとす
ることによって、このパルス状の加熱に対するダイヤモ
ンド薄膜の熱的な応答特性を流体の温度にあまり大きな
影響を受けないで、流量に対応したものとできることが
結論される。Example 5 According to the findings of the present inventors,
In the configuration of the invention disclosed in this specification, the amount of heat supplied to the thin film material at the time of pulse-like heating is made constant, so that the thermal response characteristic of the diamond thin film to this pulse-like heating is changed by the temperature of the fluid. It can be concluded that it can be made to correspond to the flow rate without being greatly affected by the flow rate.

【０１９４】このことは以下のように考えることによっ
て結論される。即ち、ダイヤモンド薄膜の比熱が温度に
対して変化しないと仮定した場合において、ダイヤモン
ド薄膜の温度は周囲の流体の温度とほぼ一定と見なすこ
とができる。この状態で、ダイヤモンド薄膜に流体の温
度に依らず一定の熱量ΔＱを供給した場合を考える。こ
の場合、ダイヤモンド薄膜の温度上昇分は、ダイヤモン
ド薄膜の比熱ｃと質量ｍを用いて、ΔＱ／ｍｃで示され
る。This can be concluded by considering the following. That is, assuming that the specific heat of the diamond thin film does not change with respect to the temperature, the temperature of the diamond thin film can be regarded as substantially constant with the temperature of the surrounding fluid. In this state, it is assumed that a constant amount of heat ΔQ is supplied to the diamond thin film regardless of the temperature of the fluid. In this case, the temperature rise of the diamond thin film is represented by ΔQ / mc using the specific heat c and the mass m of the diamond thin film.

【０１９５】流体の温度が変化した場合、流体の熱的な
パラメータ（例えば熱伝導率）が変化するので、加熱さ
れたダイヤモンド薄膜から流体に逃げて行く単位時間当
たりの熱量は当然変化する。しかしながら、流体の温度
が±５０℃程度の範囲で変化した場合は、その範囲の温
度変化が、パルス状の加熱に対するダイヤモンド薄膜の
温度変化（応答特性）に与える影響は数パーセント程度
であると考えられる。When the temperature of the fluid changes, the thermal parameters (for example, thermal conductivity) of the fluid change, so that the amount of heat per unit time escaping from the heated diamond thin film to the fluid changes. However, when the temperature of the fluid changes in the range of about ± 50 ° C., the influence of the temperature change in that range on the temperature change (response characteristics) of the diamond thin film with respect to the pulsed heating is considered to be about several percent. Can be

【０１９６】即ち、ダイヤモンド薄膜に供給される熱量
（パルス状の加熱に際して供給される熱量）を流体の温
度に依らず一定なものとした場合、この熱量の供給に対
するダイヤモンド薄膜の応答特性は、流体の温度の影響
をそれほど大きく受けないということになる。That is, when the amount of heat supplied to the diamond thin film (the amount of heat supplied in pulse-like heating) is constant regardless of the temperature of the fluid, the response characteristic of the diamond thin film to the supply of this heat is as follows. The temperature is not so large.

【０１９７】一般に白金を用いた発熱体は、流体の温度
によって大きくその抵抗値が変化してしまう。従って温
度変化によって、発熱量も大きく変化してしまう。例え
ば、１℃の温度変化に対して１０００ｐｐｍの抵抗変化
を示す白金薄膜を発熱体として用いた場合には、１００
℃の温度変化で１０％の抵抗変化を示すことになる。従
って、定電圧駆動を考えた場合で、１０％の発熱量の変
動が生じることになる。Generally, the resistance of a heating element using platinum greatly changes depending on the temperature of the fluid. Therefore, the amount of heat generated also changes greatly due to the temperature change. For example, when a platinum thin film showing a resistance change of 1000 ppm with respect to a temperature change of 1 ° C. is used as a heating element, 100 mm
A temperature change of 10 ° C. indicates a 10% change in resistance. Therefore, when the constant voltage driving is considered, a change in the amount of generated heat of 10% occurs.

【０１９８】そこで、本実施例に示す構成においては、
発熱体として温度による抵抗値の変化が極力小さいもの
を用いることによって、流体の温度に影響されにくい流
量計測を実現するものである。具体的には、発熱体とし
てコンスタンタンを材料としたものを用い、発熱体から
の発熱量が流体の温度によって変化しないような構成を
採用するものである。コンスタンタンは、Ｎｉが４５
％、Ｃｕが５５％の合金であり、温度変化に対する抵抗
値の変化が極めて小さい材料である。Therefore, in the configuration shown in this embodiment,
By using a heating element whose change in resistance value due to temperature is as small as possible, flow rate measurement that is hardly affected by the temperature of the fluid is realized. Specifically, a configuration using a material made of constantan as the heating element and adopting a configuration in which the amount of heat generated from the heating element does not change with the temperature of the fluid is adopted. Constantan is Ni 45
%, Cu is an alloy of 55%, and the change in the resistance value with respect to the temperature change is extremely small.

【０１９９】素子の構造は図３に示すものと発熱体を除
いて同様であり、全体のシステムの構成も図１および図
２に示すものと同様である。またその動作方法も実施例
１で示したものと同様である。また本明細書の他の実施
例における発熱体を本実施例に示すようなコンスタンタ
ンとすることは有効である。The structure of the element is the same as that shown in FIG. 3 except for the heating element, and the configuration of the entire system is the same as that shown in FIGS. The operation method is also the same as that shown in the first embodiment. In addition, it is effective that the heating element in another embodiment of the present specification is a constantan as shown in this embodiment.

【０２００】発熱体としてコンスタンタンを用いた場合
であっても、図１の１１１で示されるような温度補償用
の測温抵抗体（流体の温度を計測する手段）を用いるこ
とは非常に有用である。流体の温度が変化すると、流体
の比熱や動粘性率等の諸特性も変化する。従って、流量
の計測値はこれら熱的な諸パラメータの変化の影響を受
けたものとなってしまう。また、温度によってＣＰＵの
動作速度やアンプのゲイン等も変化し、その変化は計測
値に影響を与える。従って、これら流体の熱的物性の変
化や回路の所定数の変化に依らずに流量を算出するに
は、流体の温度に関する情報に基づいて、その影響を取
り除くことが有効である。Even when constantan is used as the heating element, it is very useful to use a temperature compensating resistance temperature detector (means for measuring the temperature of the fluid) as indicated by 111 in FIG. is there. When the temperature of the fluid changes, various characteristics of the fluid, such as specific heat and kinematic viscosity, also change. Therefore, the measured value of the flow rate is affected by changes in these thermal parameters. Further, the operating speed of the CPU, the gain of the amplifier, and the like also change depending on the temperature, and the change affects the measured value. Therefore, in order to calculate the flow rate without depending on a change in the thermal properties of the fluid or a predetermined number of circuits, it is effective to remove the influence based on information on the temperature of the fluid.

【０２０１】本実施例では、メタルマスクを配置したダ
イヤモンド薄膜上にコンスタンタンを蒸着法を用いて選
択的に成膜し、所定のパターンにコンスタンタンの薄膜
を形成する。蒸着は、ＮｉとＣｕとを材料として行う。In this embodiment, constantan is selectively formed on a diamond thin film on which a metal mask is arranged by using a vapor deposition method, and a thin film of constantan is formed in a predetermined pattern. The vapor deposition is performed using Ni and Cu as materials.

【０２０２】本実施例に示す構成を採用した場合、発熱
体が発生する熱量（当該薄膜材料に供給する熱量）が温
度に寄らないものになる。従って、ＣＰＵやアンプの特
性の温度依存性が顕著に表れてくることになる。そこ
で、計測値の温度依存性をさらに低減させるためには、
ＣＰＵやアンプの特性が流体および／または計測環境の
温度によって、影響を受けないようにする工夫が必要が
ある。When the structure shown in this embodiment is adopted, the amount of heat generated by the heating element (the amount of heat supplied to the thin film material) does not depend on the temperature. Therefore, the temperature dependence of the characteristics of the CPU and the amplifier becomes remarkable. Therefore, in order to further reduce the temperature dependence of the measured value,
It is necessary to take measures to prevent the characteristics of the CPU and the amplifier from being affected by the temperature of the fluid and / or the measurement environment.

【０２０３】本実施例ではコンスタンタンを発熱体とし
て用いた例を示した。コンスタンタン以外には、マンガ
ニン等の温度変化に対する抵抗変化の極めて低い材料を
用いることができる。このような材料としては、使用す
る温度範囲において、その抵抗値の変化が１０ｐｐｍ以
下であるような材料を用いることが望ましい。In this embodiment, an example is shown in which constantan is used as a heating element. In addition to constantan, a material such as manganin which has a very low change in resistance to temperature changes can be used. As such a material, it is desirable to use a material whose change in resistance value is 10 ppm or less in the temperature range used.

【０２０４】〔実施例６〕本実施例は、図１および図２
に示す構成において、ダイヤモンド薄膜１３に対してパ
ルス状の加熱を行う手段として、レーザー光の照射によ
る方法を採用した例である。図７に本実施例の構成を示
す。図７に示すのは、図２に示す構成における発熱体１
１の代わりに、スイッチ１０８によって制御されるレー
ザー発振装置６００を備えた例である。図７において、
図２と同じ符号である部分は図２と同じ箇所を示す。[Embodiment 6] This embodiment relates to FIGS.
Is an example in which a method of irradiating a laser beam is employed as a means for heating the diamond thin film 13 in a pulsed manner. FIG. 7 shows the configuration of this embodiment. FIG. 7 shows the heating element 1 in the configuration shown in FIG.
In this example, a laser oscillation device 600 controlled by a switch 108 is provided instead of 1. In FIG.
2 are the same as those in FIG.

【０２０５】ここでレーザー発振装置６００として、温
度変化によってその出力が極力変化しないものを用いる
ことで、流体および／または計測環境の温度変化に影響
されずに常に一定の熱量をダイヤモンド薄膜に対して与
えることができる。レーザー発振装置６００としては、
赤色のレーザー光や赤外光のレーザー光を発振するもの
を用いればよい。ダイヤモンド薄膜１３としてＣＶＤ法
で形成された多結晶ダイヤモンド薄膜を用いた場合に
は、結晶粒界に赤外光が吸収されるので、赤外光の照射
によって加熱することができる。Here, by using the laser oscillation device 600 whose output does not change as much as possible due to temperature change, a constant amount of heat is always applied to the diamond thin film without being affected by the temperature change of the fluid and / or the measurement environment. Can be given. As the laser oscillation device 600,
What oscillates red laser light or infrared laser light may be used. When a polycrystalline diamond thin film formed by a CVD method is used as the diamond thin film 13, infrared light is absorbed by crystal grain boundaries, and thus heating can be performed by irradiation with infrared light.

【０２０６】動作方法は、実施例１に示したのと同様で
ある。即ち、発熱体をジュール加熱する代わりに、所定
の時間においてレーザー発振装置６００からレーザー光
をダイヤモンド薄膜１３に対して照射すればよい。The operation method is the same as that shown in the first embodiment. That is, instead of Joule heating the heating element, a laser beam may be applied to the diamond thin film 13 from the laser oscillation device 600 for a predetermined time.

【０２０７】〔実施例７〕本実施例は、温度計測センサ
ーからの出力をアナログ的にフィードバックさせ、この
フィードバックされた出力を基に流量計測センサーの発
熱体に供給する電圧を制御し、流体および／または計測
環境に依存しない（またはその依存性を大きく低減させ
た）流量計測を行う構成に関する。[Embodiment 7] In this embodiment, the output from the temperature measuring sensor is fed back in an analog manner, and the voltage supplied to the heating element of the flow rate measuring sensor is controlled based on the fed back output, and the fluid and The present invention relates to a configuration for performing flow measurement that does not depend on a measurement environment (or greatly reduces the dependency thereof).

【０２０８】本実施例においては、図３に示すようなセ
ンサー素子を最低で２つ用いる。そしてそれぞれのセン
サーを２つのブリッジ回路に組み込み、一方のブリッジ
回路に組み込まれたセンサーの発熱体に供給する電圧を
他方のブリッジ回路の出力を利用して制御する。In this embodiment, at least two sensor elements as shown in FIG. 3 are used. Each sensor is incorporated in two bridge circuits, and the voltage supplied to the heating element of the sensor incorporated in one bridge circuit is controlled using the output of the other bridge circuit.

【０２０９】図８に本実施例の構成の概略を示す。図８
において、ブリッジ１には、ダイヤモンド薄膜８０９上
に形成された発熱体８１１と測温抵抗体８１０を有する
センサーが配置されている。このセンサーは、ダイヤモ
ンド薄膜の一方の面が流体に接する構成を有している。
このセンサーの構成は図３に示すものと同様である。即
ち、ダイヤモンド薄膜８０９の一方の面上には、白金薄
膜で構成される発熱体８１１と同じく白金薄膜で構成さ
れる測温抵抗体８１０が形成されている。FIG. 8 schematically shows the structure of this embodiment. FIG.
In the bridge 1, a sensor having a heating element 811 and a resistance temperature detector 810 formed on a diamond thin film 809 is disposed. This sensor has a configuration in which one surface of a diamond thin film is in contact with a fluid.
The configuration of this sensor is the same as that shown in FIG. That is, on one surface of the diamond thin film 809, a temperature measuring resistor 810 made of a platinum thin film is formed similarly to the heating element 811 made of a platinum thin film.

【０２１０】抵抗８０７と８０８は、温度変化に対する
抵抗変化の小さいものを用いることが好ましい。ブリッ
ジ１を構成する一つの抵抗体８０６は、８０９と同様な
ダイヤモンド薄膜８０５上に形成された白金薄膜で構成
されている。この白金薄膜で構成される抵抗体８０６の
抵抗値は、測温抵抗体８１０と同程度であることが望ま
しい。It is preferable that the resistors 807 and 808 have a small resistance change with respect to a temperature change. One resistor 806 constituting the bridge 1 is formed of a platinum thin film formed on a diamond thin film 805 similar to 809. It is desirable that the resistance value of the resistor 806 made of the platinum thin film is approximately equal to that of the resistance temperature detector 810.

【０２１１】ダイヤモンド薄膜８０５にはもう一つの抵
抗体８０４が白金薄膜によって構成されている。この抵
抗体８０４を構成する白金薄膜は、温度に対する抵抗値
の変化の特性が、発熱体８１１（白金薄膜で構成され
る）と同じ（あるいはそれにできる限り近い）特性を有
している必要がある。The diamond thin film 805 has another resistor 804 formed of a platinum thin film. The platinum thin film forming the resistor 804 must have the same (or as close as possible) characteristics of a change in resistance value with respect to temperature to the heating element 811 (formed of a platinum thin film). .

【０２１２】抵抗体８０４は、温度変化に対する抵抗値
の変化が極力小さい抵抗体８０１〜８０３とでブリッジ
２を構成している。ブリッジ２の出力はアンプ８１２で
増幅される。そしてアンプ８１２の出力は発熱体８１１
を駆動する。ブリッジ１の出力は、アンプ８１３で増幅
され、アンプ８１３で増幅された信号はＡ／Ｄコンバー
タ８１４でデジタル信号に変換され、さらにＣＰＵ８１
５に入力される。The resistor 804 forms the bridge 2 with the resistors 801 to 803 whose change in resistance value with respect to temperature change is as small as possible. The output of the bridge 2 is amplified by the amplifier 812. The output of the amplifier 812 is
Drive. The output of the bridge 1 is amplified by an amplifier 813, and the signal amplified by the amplifier 813 is converted into a digital signal by an A / D converter 814.
5 is input.

【０２１３】ＣＰＵ８１５は、Ａ／Ｄコンバータ８１４
からのデジタル信号を所定の手順に従って処理する。一
方、測温抵抗体８１９は被計測流体に接しており、流体
の温度に対応した抵抗値となる。そして測温抵抗体８１
９と適当な抵抗８１８と８２０で構成された回路から
は、流体の温度に対応した値が出力され、その出力はＡ
／Ｄコンバータ８１７によりデジタル信号に変換され、
さらにＣＰＵ８１５に入力される。ＣＰＵ８１５では、
ブリッジ１からの出力と測温抵抗体８１９からの出力と
を所定の計算方法に従って演算処理し、ダイヤモンド薄
膜８０９に接して流れている流体の流量を算出する。そ
して、ＣＰＵ８１５で算出された流量値（または流量値
に対応した値）は、ＬＣＤ８１６に表示される。またＣ
ＰＵ８１５は、ブリッジ１及びブリッジ２に供給する電
圧を制御する機能を有している。The CPU 815 includes an A / D converter 814
Is processed according to a predetermined procedure. On the other hand, the temperature measuring resistor 819 is in contact with the fluid to be measured, and has a resistance value corresponding to the temperature of the fluid. And the resistance temperature detector 81
9 and appropriate resistors 818 and 820 output a value corresponding to the temperature of the fluid.
It is converted into a digital signal by the / D converter 817,
Further, it is input to the CPU 815. In the CPU 815,
The output from the bridge 1 and the output from the resistance temperature detector 819 are subjected to arithmetic processing according to a predetermined calculation method, and the flow rate of the fluid flowing in contact with the diamond thin film 809 is calculated. Then, the flow value (or a value corresponding to the flow value) calculated by the CPU 815 is displayed on the LCD 816. Also C
The PU 815 has a function of controlling the voltage supplied to the bridge 1 and the bridge 2.

【０２１４】図８に示すシステムを動作させる場合も基
本的に図４で示した動作方法と同様である。以下におい
てその動作方法を詳細に説明する。The operation of the system shown in FIG. 8 is basically the same as the operation method shown in FIG. Hereinafter, the operation method will be described in detail.

【０２１５】（第１の動作）ｔ₀ とｔ₀ ＋Δｔ₀ との間
において、下記〔数式１〕で示される演算をＣＰＵ８１
５において行う。(First Operation) Between t ₀ and t ₀ + Δt ₀ , an operation represented by the following [Equation 1] is executed by the CPU 81.
Perform in step 5.

【０２１６】[0216]

【数１】(Equation 1)

【０２１７】この第１の動作を実行することにより、動
作の基準点を確定する。By executing the first operation, the reference point of the operation is determined.

【０２１８】（第２の動作）ｔ₁ とｔ₁ ＋Δｔ₁ との間
において、Ｖ₂ に所定の電圧を加える。この際、抵抗体
８０４の抵抗値に従ってブリッジ２の出力は変化する。
この抵抗体８０４の抵抗値は、流体の温度に依存する。
そして、この抵抗値８０４の抵抗値の変化に従ってブリ
ッジ２の出力は変化し、その出力はアンプ８１２で増幅
され発熱体８１１を駆動する。従って、発熱体８１１を
駆動するための電圧は、流体の温度に従って変化するこ
とになる。(Second Operation) Between t ₁ and t ₁ + Δt ₁ , a predetermined voltage is applied to V ₂ . At this time, the output of the bridge 2 changes according to the resistance value of the resistor 804.
The resistance value of the resistor 804 depends on the temperature of the fluid.
Then, the output of the bridge 2 changes according to the change of the resistance value 804, and the output is amplified by the amplifier 812 to drive the heating element 811. Therefore, the voltage for driving the heating element 811 changes according to the temperature of the fluid.

【０２１９】この発熱体８１１のパルス状の発熱によっ
て、ダイヤモンド薄膜８０９は、図４のｆ（ｔ）に示す
ような温度変化を示す。即ち、ｔ₁ とｔ₁ ＋Δｔ₁ との
間において急速に加熱され、その後急速に冷却されるこ
とになる。図４のｆ（ｔ）で示されえるダイヤモンド薄
膜の温度変化は、ダイヤモンド薄膜のパルス状の加熱に
対する応答特性であると理解することができる。なお、
Δｔ₁ は、５０ｍｓ〜１ｓ程度の間で選択すればよい。The diamond thin film 809 changes in temperature as shown by f (t) in FIG. 4 due to the pulse-like heat generated by the heating element 811. That is, it is rapidly heated between t ₁ and t ₁ + Δt _1, and then rapidly cooled. It can be understood that the temperature change of the diamond thin film shown by f (t) in FIG. 4 is a response characteristic to the pulsed heating of the diamond thin film. In addition,
Δt ₁ may be selected between approximately 50 ms and _{1 s} .

【０２２０】（第３の動作）ｔ₂ とｔ₂ ＋Δｔ₂ との間
において、Ａ／Ｄコンバータ８１４によってデジタル変
換されたアンプ８１３の出力をＣＰＵ８１５で積算す
る。この積算は、下記〔数式２〕に示される演算をＣＰ
Ｕ８１５で行うことによって実行される。なおここで、
ｔ₁ ＜ｔ₂ とする。(Third Operation) Between t ₂ and t ₂ + Δt ₂ , the output of the amplifier 813 digitally converted by the A / D converter 814 is integrated by the CPU 815. This integration is performed by calculating the operation shown in the following [Equation 2] by CP
This is performed by performing in U815. Here,
It is assumed that t ₁ <t ₂ .

【０２２１】[0221]

【数２】(Equation 2)

【０２２２】（第４の動作）上記（第１の動作）で得ら
れた値と上記（第３の動作）で得られた値との差をＣＰ
Ｕ８１５において演算する。具体的には、下記〔数式
３〕で示す演算を行う。(Fourth Operation) The difference between the value obtained in the above (first operation) and the value obtained in the above (third operation) is expressed by CP
The calculation is performed in U815. Specifically, an operation represented by the following [Equation 3] is performed.

【０２２３】[0223]

【数３】(Equation 3)

【０２２４】（第５の動作）上記第４の動作の結果とＡ
／Ｄコンバータ８１７からの出力とに基づいて、ＣＰＵ
８１５において所定の演算を行うことにより、ダイヤモ
ンド薄膜８０９に接する流体の流量を算出する。(Fifth Operation) The result of the fourth operation and A
CPU based on the output from D / D converter 817
By performing a predetermined calculation in 815, the flow rate of the fluid in contact with the diamond thin film 809 is calculated.

【０２２５】上記第５の動作で行われる所定の演算は、
実施例２で示した方法と同様である。勿論、用いられる
関数の具体的な形が、実施例２の場合と異なることはい
うまでもない。The predetermined operation performed in the fifth operation is as follows.
This is the same as the method described in the second embodiment. Of course, it goes without saying that the specific form of the function used is different from that of the second embodiment.

【０２２６】また、以上説明した第１の動作〜第５の動
作は、ＣＰＵ８１５からの指令によって、予め決められ
た手順に従って行われる。なお、〔数式１〕〜〔数式
３〕に示すような必要とする数式は、図示しない半導体
メモリーに記憶させておけばよい。The first to fifth operations described above are performed in accordance with a predetermined procedure according to a command from CPU 815. The necessary mathematical expressions such as [Equation 1] to [Equation 3] may be stored in a semiconductor memory (not shown).

【０２２７】ここで、流体の温度が徐々に高くなってい
く状況を考える。この場合、白金薄膜で構成された抵抗
体８０４の抵抗は、流体の温度に従って高くなる。する
とブリッジ２の出力は、それに従って大きくなる。この
出力は、アンプ８１２で電圧増幅され、発熱体８１１に
供給される。即ちこの発熱体８１１に供給される電圧
は、流体の温度の上昇に従ったものとなる。従って、流
体の温度の上昇分に対応した電圧が発熱体８１１に供給
されることになる。Here, consider a situation where the temperature of the fluid gradually increases. In this case, the resistance of the resistor 804 made of a platinum thin film increases with the temperature of the fluid. Then, the output of the bridge 2 increases accordingly. This output is amplified by an amplifier 812 and supplied to a heating element 811. That is, the voltage supplied to the heating element 811 follows the rise in the temperature of the fluid. Therefore, a voltage corresponding to the rise in the temperature of the fluid is supplied to the heating element 811.

【０２２８】一方、発熱体８１１の抵抗は流体の温度の
上昇につれて上昇する。従って、アンプ８１２のゲイン
を適時設定することにより、定電圧駆動を行った場合に
は、オームの法則（Ｐ＝Ｖ² ／Ｒ）で示される発熱体の
発熱量Ｐを、流体の温度に寄らないほぼ一定な値、また
はそれほど大きく発熱量が変化しない構成とすることが
できる。On the other hand, the resistance of the heating element 811 increases as the temperature of the fluid increases. Therefore, by setting the gain of the amplifier 812 as appropriate, when the constant voltage driving is performed, the heating value P of the heating element represented by Ohm's law (P = V ² / R) is shifted to the temperature of the fluid. It is possible to adopt a configuration in which the heat value does not substantially change or does not change so much.

【０２２９】結果として、ダイヤモンド薄膜８０９に
は、流体の温度変化に大きく影響されない熱量が供給さ
れることになる。そして、発熱体８１１からのパルス状
の加熱に対するダイヤモンド薄膜８０９の応答特性（図
４のｆ（ｔ）で示されるような）もまた流体の温度に大
きく依存しないものとすることができる。またはその応
答特性に対する流体の温度の影響を大きく低減させるこ
とができる。As a result, the diamond thin film 809 is supplied with an amount of heat which is not greatly affected by the temperature change of the fluid. In addition, the response characteristic of the diamond thin film 809 (as shown by f (t) in FIG. 4) to the pulsed heating from the heating element 811 can also be made not to largely depend on the temperature of the fluid. Alternatively, the effect of the temperature of the fluid on its response characteristics can be greatly reduced.

【０２３０】図８に示す構成においては、抵抗体８０４
と発熱体８１１とを同一の材料、または同一の抵抗の温
度依存特性を有する材料で構成する必要がある。これ
は、流体の温度変化に対応した適正なフィードバックを
発熱体８１１に与える必要があるためである。In the structure shown in FIG.
The heating element 811 and the heating element 811 must be made of the same material or the same material having the same temperature dependence of resistance. This is because it is necessary to provide the heating element 811 with appropriate feedback corresponding to a change in the temperature of the fluid.

【０２３１】〔実施例８〕本実施例は、図８に示す構成
において、アンプ８１２のゲインを流体の温度に従って
適時可変する構成とし、流体の温度に従った電圧で発熱
体８１１を駆動するようにしたことを特徴とする。[Embodiment 8] In this embodiment, in the configuration shown in FIG. 8, the gain of the amplifier 812 is changed as needed according to the temperature of the fluid, and the heating element 811 is driven by a voltage according to the temperature of the fluid. It is characterized by the following.

【０２３２】アンプ８１２のゲインの可変は、流体の温
度の変化に従う諸パラメータ（粘性や密度や熱伝導率
等）や温度変化に対する回路の諸定数（回路を構成する
抵抗の抵抗値等）の変化の影響をある程度補償するよう
に設定する必要がある。The gain of the amplifier 812 can be varied by changing various parameters (viscosity, density, thermal conductivity, etc.) according to a change in the temperature of the fluid, and changes in various constants of the circuit (resistance values, etc., of resistors constituting the circuit) with respect to the temperature change. It is necessary to set so as to compensate for the influence of to some extent.

【０２３３】即ち、流量一定の条件において、流体の温
度および／または計測環境の温度に対して、図４，図５
に示す応答特性の波形の面積が一定なものとなるよう
に、アンプ８１２のゲインを可変させる必要がある。That is, under the condition that the flow rate is constant, the temperature of the fluid and / or the temperature of the measurement environment are shown in FIGS.
It is necessary to vary the gain of the amplifier 812 so that the area of the waveform of the response characteristic shown in (1) becomes constant.

【０２３４】このような構成を採用すると、流体および
／または計測環境の温度変化に起因する諸パラメータの
変化の影響が図４，図５に示す応答特性に表れない、ま
たはその影響を極力小さくできる状況を実現することが
できる。そして、図４や図５に示す応答波形を流体の温
度に寄らず、流量に従ったものとすることができる。By adopting such a configuration, the effects of changes in various parameters caused by changes in the temperature of the fluid and / or the measurement environment do not appear in the response characteristics shown in FIGS. 4 and 5, or the effects thereof can be minimized. The situation can be realized. The response waveforms shown in FIGS. 4 and 5 can be made to follow the flow rate without depending on the temperature of the fluid.

【０２３５】本実施例で示すようにアンプ８１２のゲイ
ンを流体および／または計測環境の温度変化に対応させ
て変化させるには、別に設けた流体および／または計測
環境の温度変化を検出する手段（図示せず）を容易し、
別に設けたＣＰＵ（図示せず）によってアンプ８１２の
ゲインを制御すればよい。即ち、流量一定の状態におい
て、流体の温度を変化させ、この際において図４、図５
に示す応答波形の面積（図４の４４に対応）が一定とな
るように、アンプ８１２のゲインをＣＰＵによって制御
すればよい。なおＣＰＵ８１５で行われる演算は、実施
例１で示したものと同様である。As shown in this embodiment, in order to change the gain of the amplifier 812 in accordance with the temperature change of the fluid and / or the measurement environment, a separately provided means for detecting the temperature change of the fluid and / or the measurement environment ( (Not shown)
The gain of the amplifier 812 may be controlled by a separately provided CPU (not shown). That is, in a state where the flow rate is constant, the temperature of the fluid is changed.
The gain of the amplifier 812 may be controlled by the CPU so that the area (corresponding to 44 in FIG. 4) of the response waveform shown in FIG. The operation performed by the CPU 815 is the same as that described in the first embodiment.

【０２３６】このような構成とすることで、諸々のパラ
メータの温度依存性を排除した流量計測を行うことがで
きる。With such a configuration, it is possible to measure the flow rate while eliminating the temperature dependence of various parameters.

【０２３７】また、図８に示す測温抵抗体８１９を併用
し、ＣＰＵ８１５において実施例１に示したような温度
補償をさらに行う場合には、アンプ８１２のゲインの制
御をそれ程厳密に行わなくてもよい。これは、測温抵抗
体８１９による温度補償機能があるからである。なお、
流体および／または計測環境の温度変化に対するアンプ
８１２のゲインの設定を厳密に行う場合には、測温抵抗
体８１９は必ずしも必要なものではない。しかし、完全
な温度補償を行うことは、現実問題として困難であるの
で、本実施例に示す構成に加えて、測温抵抗体８１９を
用いた温度補償を併用し、さらに温度補償機能を高める
ことは実用上有用である。When the temperature compensator 819 shown in FIG. 8 is used together and the temperature compensation as shown in the first embodiment is further performed in the CPU 815, the gain of the amplifier 812 is not controlled so strictly. Is also good. This is because the temperature measuring resistor 819 has a temperature compensation function. In addition,
When the gain of the amplifier 812 is strictly set with respect to the temperature change of the fluid and / or the measurement environment, the resistance bulb 819 is not always necessary. However, it is difficult as a matter of fact to perform complete temperature compensation. Therefore, in addition to the configuration shown in this embodiment, temperature compensation using a resistance temperature sensor 819 is used together to further enhance the temperature compensation function. Is practically useful.

【０２３８】〔実施例９〕本実施例のブロック図を図９
に示す。本実施例は、実施例１に示す構成の変形例であ
る。実施例１に示す構成においては、流体の温度を計測
する手段として、測温抵抗体１１１を別個に設ける構成
を採っている。しかし本実施例においては、ダイヤモン
ド薄膜１０１上に形成された白金薄膜１０２を測温抵抗
体として用い、この白金薄膜１０２の抵抗値変化から、
流体の温度を検出する構成としたものである。[Embodiment 9] A block diagram of this embodiment is shown in FIG.
Shown in This embodiment is a modification of the configuration shown in the first embodiment. The configuration shown in the first embodiment employs a configuration in which a temperature measuring resistor 111 is separately provided as a means for measuring the temperature of the fluid. However, in the present embodiment, the platinum thin film 102 formed on the diamond thin film 101 is used as a temperature measuring resistor, and the resistance value of the platinum thin film 102 changes.
In this configuration, the temperature of the fluid is detected.

【０２３９】測温抵抗体１０２は測温抵抗体１２と同じ
材料、または同じか近い温度−抵抗特性（温度によって
変化する抵抗値の特性）を有する材料で構成されること
が必要である。本実施例においては、測温抵抗体１２と
測温抵抗体１０２とは、スパッタ法で形成される白金薄
膜を用いており、同じ温度−抵抗特性を有している。勿
論、測温抵抗体１２と測温抵抗体１０２とは、必要とさ
れる抵抗値を有するようにその寸法や膜厚を設定する必
要がある。なお、以上説明した以外の構成は図１に示す
ものと場合と同様であり、その動作方法も実施例１に示
すものと同じである。The resistance temperature detector 102 must be made of the same material as the resistance temperature detector 12 or a material having the same or similar temperature-resistance characteristics (characteristics of a resistance value that changes with temperature). In this embodiment, the resistance temperature detectors 12 and 102 use platinum thin films formed by the sputtering method and have the same temperature-resistance characteristics. Of course, it is necessary to set the dimensions and the film thickness of the resistance thermometer 12 and the resistance thermometer 102 so as to have a required resistance value. The configuration other than that described above is the same as that shown in FIG. 1, and the operation method is also the same as that shown in the first embodiment.

【０２４０】〔実施例１０〕本実施例は、ダイヤモンド
薄膜表面に配置された抵抗発熱体に供給する電圧を流体
の温度に従って変化させ、温度補償を行う構成に関す
る。図１１および図１２に本実施例の概略の構成を示
す。図１１と図１２は等価なものであり、図１２に示す
のは、図１１に示す構成をより具体的に示したものであ
る。図１１および図１２において、図１および図２にお
いて用いられるのと同じ符号は、実施例１において説明
したものと同一の構成要素を示す。またその詳細な説明
は図１および図２に示すものと同様である。また本実施
例においては、１１４で示される１チップの集積回路に
外付けのＤ／Ａコンバータ１１０１とメモリー１１０２
を配置してある。集積回路１１４としては、実施例１と
同様にTexas Instruments 社のマイクロプロセッサーで
あるＴＳＳ４００ＡＦＷを用いることができる。[Embodiment 10] This embodiment relates to a configuration for performing temperature compensation by changing a voltage supplied to a resistance heating element arranged on the surface of a diamond thin film in accordance with the temperature of a fluid. 11 and 12 show a schematic configuration of the present embodiment. 11 and 12 are equivalent, and FIG. 12 shows the configuration shown in FIG. 11 more specifically. 11 and 12, the same reference numerals as those used in FIGS. 1 and 2 denote the same components as those described in the first embodiment. The detailed description is the same as that shown in FIGS. In this embodiment, an external D / A converter 1101 and a memory 1102 are attached to a one-chip integrated circuit indicated by 114.
Is arranged. As the integrated circuit 114, similarly to the first embodiment, a TSS400AFW which is a microprocessor of Texas Instruments can be used.

【０２４１】図１１および図１２に示す構成は、メモリ
ー１１０２に記憶された下記表５に示すような対応関係
に基づいて、Ｄ／Ａコンバータ１１０１によって発熱体
１１に供給される電圧を制御することを特徴とする。特
にこの発熱体１１に供給される電圧を流体の温度に対応
させて変化させることを特徴とする。The configuration shown in FIGS. 11 and 12 controls the voltage supplied to the heating element 11 by the D / A converter 1101 based on the correspondence shown in Table 5 below stored in the memory 1102. It is characterized by. Particularly, the present invention is characterized in that the voltage supplied to the heating element 11 is changed in accordance with the temperature of the fluid.

【０２４２】[0242]

【表５】[Table 5]

【０２４３】表５に示すのは、流体の一定の流量Ｆ_i に
おいて、図４の応答波形の面積４４の値Ｓ_i が一定また
は概略一定または一定の範囲内または概略一定の範囲内
のものとなるようにするために必要な流体の温度Ｔ_n の
値と発熱体１１に供給する電圧Ｖ_n の値との組み合わせ
を示したものである。Table 5 shows that the value S _i of the area 44 of the response waveform of FIG. 4 is constant or approximately constant or within a constant range or approximately constant range at a constant fluid flow rate F _i . shows the combination of the value of the voltage V _n is supplied to the value and the heating element 11 of the temperature T _n of the fluid required to so made.

【０２４４】換言すれば、表５に示す関係は、所定の流
量Ｖ_i （例えばＶ_i ＝０）の状態において、図４の４４
で示される応答波形の面積Ｓ_i が一定または概略一定ま
たは一定の範囲内または概略一定の範囲内のものとなる
ようにした場合における、Ｔ_n で示される流体の温度
と、発熱体１１に供給する電圧Ｖ_n との関係を示したも
のであるといえる。In other words, the relationship shown in Table 5 indicates that, at a predetermined flow rate V _i (for example, V _i = 0), the relationship shown in FIG.
In the case where the area S _{i of the} response waveform represented by is set to be constant or approximately constant or within a constant range or within a substantially constant range, the temperature of the fluid represented by T _n and the supply to the heating element 11 it can be said that shows the relationship between the voltage V _n to.

【０２４５】表５に示すＴ₁ ，Ｔ₂ ・・・Ｔ_n として
は、計測範囲内においてなるべく多数細かく採った方が
計測精度を高くすることができる。As for T ₁ , T _2, ..., T _n shown in Table 5, the measurement accuracy can be increased by taking as many as possible in the measurement range.

【０２４６】また流量Ｖ_i の値は、計測範囲内の任意の
値を選択することができる。しかし計測精度を向上させ
るためには、表５に示すような関係を、複数の流量の場
合において求めて置くことがより望ましい。例えば、表
５に示すような関係を流量Ｖ_i が０（リットル／時）、
１０（リットル／時）、５０（リットル／時）、１００
（リットル／時）、５００（リットル／時）、１０００
（リットル／時）の場合と分割して複数求めることは、
計測精度を高めるためには非常に有効である。この場
合、表５に示す関係を複数の流量Ｖ_i の場合におい求め
ておき、メモリー１１０２に記憶させておくか、Ｖ_n ＝
Ｆ（Ｔ_n ）で示される関数関係を、複数の流量Ｖ_i の場
合におい求めておき、メモリー１１０２に記憶させてお
けばよい。As the value of the flow rate V _i , any value within the measurement range can be selected. However, in order to improve the measurement accuracy, it is more desirable to obtain the relationship as shown in Table 5 for a plurality of flow rates. For example, the relationship shown in Table 5 flow V _i is 0 (l / h),
10 (liter / hour), 50 (liter / hour), 100
(Liter / hour), 500 (liter / hour), 1000
(Liter / hour)
It is very effective for improving the measurement accuracy. In this case, the relationship shown in Table 5 to previously obtain odor when the plurality of flow V _i, or allowed to store in the memory 1102, V _n =
The functional relationship represented by F (T _n), when a plurality of flow V _i to previously obtain smell, may be stored in the memory 1102.

【０２４７】表５に示す関係を複数の流量の場合におい
て求めておくことが有効なのは以下の理由による。即
ち、流量が変化することによって、圧力等の影響によっ
て、表５に示す関係もわずかづつ変化する。従って、複
数に分割した流量範囲において、表５に示すような関係
を求めておくことで、計測精度を高めることができる。It is effective to obtain the relationship shown in Table 5 for a plurality of flow rates for the following reasons. That is, as the flow rate changes, the relationship shown in Table 5 changes little by little due to the influence of the pressure and the like. Therefore, the measurement accuracy can be improved by obtaining the relationship shown in Table 5 in the flow rate range divided into a plurality.

【０２４８】図１１および図１２に示すような構成を動
作させるには、予めメモリー１１０１に上記表５に示す
ような関係を記憶させておく必要がある。なお、発熱体
１１によるパルス状の加熱に対するダイヤモンド薄膜１
３の応答特性（図４に示される）を計測する具体的な方
法は、実施例１に示したものと同様である。In order to operate the configuration as shown in FIGS. 11 and 12, it is necessary to store the relationship as shown in Table 5 in the memory 1101 in advance. In addition, the diamond thin film 1 with respect to the pulse heating by the heating element 11 is used.
The specific method of measuring the response characteristic of No. 3 (shown in FIG. 4) is the same as that shown in the first embodiment.

【０２４９】本実施例に示す構成を動作させるには以下
のようにすればよい。まず、流体に接して配置されてい
る測温抵抗体１１１が検出する流体２０２の温度Ｔ_n に
従って、ＣＰＵ１０７がメモリー１１０２に記憶された
上記表５に示すデータに基づき、対応する電圧Ｖ_n で発
熱体１１を駆動すべくＤ／Ａコンバータ１１０１に指令
を出す。そしてＤ／Ａコンバータ１１０１によって発熱
体１１にはＴ_n に対応する電圧Ｖ_n が供給される。To operate the configuration shown in this embodiment, the following may be performed. First, according to the temperature T _n of the fluid 202 RTD 111 is disposed in contact with the fluid is detected on the basis of the data shown in Table 5 which CPU107 is stored in the memory 1102, heat is generated corresponding voltage V _n A command is issued to the D / A converter 1101 to drive the body 11. Then the voltage V _n is supplied corresponding to T _n in the heating element 11 by the D / A converter 1101.

【０２５０】表５に示すＶ_n は、図４の４４で示される
面積を一定または概略一定または一定の範囲内または概
略一定の範囲内とする場合において、所定の流体の温度
Ｔ_nに対応して必要とされる発熱体１１を駆動するため
の電圧である。V _n shown in Table 5 corresponds to a predetermined fluid temperature T _n when the area indicated by 44 in FIG. 4 is constant or approximately constant or within a constant range or within a substantially constant range. Required to drive the heating element 11.

【０２５１】従って、流体２０２の流量が変化しない場
合、図４の４４で示される面積Ｓ_iに対応する応答特性
は、流体の温度Ｔ_n に対して、一定または概略一定また
は一定の範囲内または概略一定の範囲内のものとなる。Therefore, when the flow rate of the fluid 202 does not change, the response characteristic corresponding to the area S _i indicated by 44 in FIG. 4 is constant or approximately constant or within a certain range with respect to the temperature T _{n of} the fluid. It is generally within a certain range.

【０２５２】即ち、図４の４４で示される面積は、流体
２０２の温度に大きく影響されず、流体２０２の流量に
対応したものとなる。このように、発熱体１１に供給す
る電圧を流体の温度に対応させて変化させることによっ
て、図４の４４で示される面積Ｓ_i で示される応答特性
（定量化した応答特性）を流体の流量に対応させたもの
とすることができる。そして、流体の温度に影響されな
い流量計測を行うことができる。That is, the area indicated by 44 in FIG. 4 is not greatly affected by the temperature of the fluid 202, and corresponds to the flow rate of the fluid 202. Thus, the voltage by changing in correspondence with the temperature of the fluid supplied to the heating element 11, the response characteristic (quantified response characteristics) represented by the area S _i shown by 44 in FIG. 4 of the fluid flow rate Can be used. And the flow rate measurement which is not affected by the temperature of the fluid can be performed.

【０２５３】本実施例に示す構成を採用した場合、流体
および／または計測環境の温度変化に従う各種パラメー
タの変化の影響を全て含んだ形で補償することができる
で、極めて高い精度で流量の計測を行うことができる。
この各種パラメータには、流体の諸物性、回路の所定数
が全て含まれる。When the configuration shown in this embodiment is adopted, it is possible to compensate in a form including all the effects of changes in various parameters in accordance with the temperature change of the fluid and / or the measurement environment, and thus the flow rate can be measured with extremely high accuracy. It can be performed.
These various parameters include all physical properties of the fluid and a predetermined number of circuits.

【０２５４】例えば、実際に使用される環境において、
表５に示す関係を求めておくことで、流体の温度のみな
らず計測環境の温度をも補償する構成とすることができ
る。For example, in an environment actually used,
By obtaining the relationship shown in Table 5, it is possible to provide a configuration that compensates not only the temperature of the fluid but also the temperature of the measurement environment.

【０２５５】なお、本実施例においては、ダイヤモンド
薄膜に対してパルス状の加熱を行う手段として、ダイヤ
モンド薄膜１３に接して配置された抵抗発熱体を用い、
この抵抗発熱体に供給する電圧を制御する例を示した。
しかし、例えばダイヤモンド薄膜に対してパルス状の加
熱を行う手段として、レーザー光を照射する装置を利用
した場合には、レーザー光の照射強度を変化させるパラ
メータを流体の温度に従って制御する構成とすればよ
い。In this embodiment, a resistance heating element arranged in contact with the diamond thin film 13 is used as means for heating the diamond thin film in a pulsed manner.
An example in which the voltage supplied to the resistance heating element is controlled has been described.
However, for example, when a device that irradiates laser light is used as a means for performing pulse-like heating of the diamond thin film, a parameter that changes the irradiation intensity of laser light may be controlled according to the temperature of the fluid. Good.

【０２５６】〔実施例１１〕本実施例は、実施例１に示
す構成をガスセンサーに利用した例である。本実施例で
示すガスセンサーは、例えば特定のガスの検出等に用い
ることができる。例えば人体に有害なガスの検出等に利
用することができる。[Embodiment 11] This embodiment is an example in which the configuration shown in Embodiment 1 is used for a gas sensor. The gas sensor shown in this embodiment can be used for detecting a specific gas, for example. For example, it can be used for detecting gases harmful to the human body.

【０２５７】本実施例に示すガスセンサーの構成は、図
１に示すものと基本的に同一である。またその動作方法
も基本的に同一である。従って、図１に示す各構成要素
の説明は、特に断らない限り実施例１に示したものを参
照すればよい。図１に示す構成をガスセンサーとして利
用するには、ダイヤモンド薄膜１３と１０１とを被計測
気体に接触させる必要がある。そして、ダイヤモンド薄
膜１３と１０１とに接触する被計測気体の流れを一定な
ものとする必要がある。これは、気体の流れに変動があ
ると、流量の流れの影響が出力に表れてしまうからであ
る。また被計測気体の温度を検出するための測温抵抗体
１１１もなた被計測気体に接触させる必要がある。The structure of the gas sensor shown in this embodiment is basically the same as that shown in FIG. The operation method is basically the same. Therefore, the description of each component shown in FIG. 1 may refer to the description of the first embodiment unless otherwise specified. In order to use the configuration shown in FIG. 1 as a gas sensor, it is necessary to bring the diamond thin films 13 and 101 into contact with the gas to be measured. It is necessary to make the flow of the gas to be measured in contact with the diamond thin films 13 and 101 constant. This is because if there is a change in the gas flow, the effect of the flow of the gas will appear on the output. Further, it is necessary to bring the temperature measuring resistor 111 for detecting the temperature of the gas to be measured into contact with the gas to be measured.

【０２５８】動作方法は、実施例１に示したものと基本
的に同じである。図１に示す構成をガスセンサーとして
利用した場合、被計測気体中に含まれる特定のガスの濃
度によって、図４に示す応答波形の面積４４が変化す
る。即ち、図４の４４に示す応答波形の面積は、被計測
気体中の特定のガスの濃度に関する情報を含むことにな
る。従って、被計測気体中における特性のガスの濃度Ｃ
は、図４の４４に示す応答波形の面積Ｓと測温抵抗体１
１１で検出される被計測気体の温度Ｔとを用いて、Ｃ＝
Ｆ（Ｓ，Ｔ）で示されることになる。The operation method is basically the same as that shown in the first embodiment. When the configuration shown in FIG. 1 is used as a gas sensor, the area 44 of the response waveform shown in FIG. 4 changes depending on the concentration of a specific gas contained in the gas to be measured. That is, the area of the response waveform indicated by 44 in FIG. 4 includes information on the concentration of the specific gas in the measured gas. Accordingly, the concentration C of the characteristic gas in the gas to be measured is
Is the area S of the response waveform shown at 44 in FIG.
Using the temperature T of the gas to be measured detected in step 11,
It will be indicated by F (S, T).

【０２５９】即ち、下記表６に示すような関係を予め求
めておき、メモリー（図１および図２には図示せず）に
記憶させておくことで、特定のガスの濃度Ｃ_mnを得るこ
とができる。That is, the relationship shown in Table 6 below is obtained in advance and stored in a memory (not shown in FIGS. 1 and 2) to obtain a specific gas concentration C _mn. Can be.

【０２６０】[0260]

【表６】 [Table 6]

【０２６１】本実施例に示すような構成を採用すること
により、被計測気体の温度の影響を大きく低減させて特
性のガスの濃度計測や検出を行うことができる。By adopting the configuration as shown in this embodiment, it is possible to greatly reduce the influence of the temperature of the gas to be measured and to measure and detect the concentration of the characteristic gas.

【０２６２】本実施例では、特定のガスの濃度を計測す
る場合の例を示したが、被計測気体を空気として、上記
表６におけるＣ_i を湿度とすれば、空気中の湿度を計測
することができる。[0262] In this embodiment, an example of a case of measuring the concentration of a specific gas, to be measured gas as air, if humidity C _i in the above Table 6, to measure the humidity in the air be able to.

【０２６３】〔実施例１２〕本実施例は、図１１に示す
構成を利用して、ガスセンサーを実現する場合の例を示
す。図１１に示す構成をガスセンサーに利用する場合、
被計測気体をダイヤモンド薄膜１３と１０１とに接しさ
せる必要がある。またダイヤモンド薄膜１３と１０１と
に接する被計測気体の流量は、一定である必要がある。
また、測温抵抗体１１１も被計測気体に接しさせる必要
がある。[Embodiment 12] This embodiment shows an example in which a gas sensor is realized using the configuration shown in FIG. When the configuration shown in FIG. 11 is used for a gas sensor,
The gas to be measured needs to contact the diamond thin films 13 and 101. The flow rate of the gas to be measured in contact with the diamond thin films 13 and 101 needs to be constant.
Further, it is necessary that the resistance temperature detector 111 is also in contact with the gas to be measured.

【０２６４】本実施例に示すガスセンサーを実現するに
は、所定の組成または所定の濃度のガスを含んだ被計測
気体にダイヤモンド薄膜１３と１０１と測温抵抗体１１
１とが接した状態において、発熱体１１からのパルス状
の加熱に対するダイヤモンド薄膜１３の応答特性（図４
の４４で示される面積Ｓ_i として評価される）が一定な
ものとなるような、測温抵抗体で検出される気体の温度
Ｔ_n と発熱体１１にＤ／Ａコンバータ１１０１から供給
される電圧Ｖ_n との組み合わせを求める必要がある。こ
のＴ_n とＶ_n との組み合わせを下記表７に示す。In order to realize the gas sensor shown in this embodiment, the diamond thin films 13 and 101 and the resistance temperature detector 11 are added to the gas to be measured containing a gas having a predetermined composition or a predetermined concentration.
In a state where the diamond thin film 13 is in contact with the heating element 11, the response characteristic of the diamond thin film 13 to the pulsed heating from the heating element 11 (FIG.
To) evaluated as the area S _i represented by 44, such as is constant ones, the voltage supplied from the D / A converter 1101 to the heating element 11 and the temperature T _n of the gas detected by the RTD it is necessary to find a combination of V _n. Shows a combination of the T _n and V _n in Table 7 below.

【０２６５】[0265]

【表７】 [Table 7]

【０２６６】表７に示すのは、図４の４４で示されるダ
イヤモンド薄膜１３の応答特性を一定なものとするため
には、所定の組成または所定の濃度のガスを含んだ温度
Ｔ_nの気体に対して、発熱体１１に供給する電圧Ｖ_n を
どのような値とすれば良いかを示したものといえる。な
おここで、ｎは任意の自然数とする。[0266] Shown in Table 7, to the response characteristic of the diamond thin film 13 shown at 44 in FIG. 4 and fixed ones, the temperature T _n gas containing a predetermined composition or a predetermined concentration of the gas respect, it can be said that indicates whether or if any value voltage V _n is supplied to the heating element 11. Here, n is an arbitrary natural number.

【０２６７】換言すれば表７が意味するところは、測温
抵抗体１１１で検出される被計測気体の温度Ｔ_n に対し
て、Ｖ_n で示される電圧を発熱体１１に供給すれば、所
定の組成または所定の濃度のガスを含んだ被計測気体に
対して、一定の応答特性を得ることができるということ
である。[0267] In other words where the table 7 means if, relative to the temperature T _n of the measurement gas detected by the resistance temperature detector 111, if the supply voltage represented by V _n to the heating element 11, a predetermined This means that a constant response characteristic can be obtained for a gas to be measured containing a gas having a predetermined composition or a predetermined concentration.

【０２６８】実際の計測においては、測温抵抗体１１１
によって被計測気体の温度Ｔ_n を求め、このＴ_n の値に
基づいて、ＣＰＵ１０７において半導体メモリー１１０
２に記憶された表７に示す関係に基づいて、対応するＶ
_n を求め、Ａ／Ｄコンバータ１１０１からこのＶ_n でも
って発熱体１１に電圧が供給される。この結果得られる
応答特性Ｓ_i は、被計測気体の温度の影響を受けない、
または受けにくいものとなる。In the actual measurement, the temperature measuring resistor 111
Obtains the temperature T _n of the measurement gas by, based on the value of this T _n, the semiconductor memory 110 in CPU107
2 based on the relationship shown in Table 7 stored in
seek _n, a voltage is supplied to the heating element 11 with the A / D converter 1101 in this V _n. The response characteristic S _i obtained as a result is not affected by the temperature of the gas to be measured.
Or it is hard to receive.

【０２６９】なお、ｎの数はできるだけ多くした方が計
測精度を高めることができる。また、被計測流体の組成
も１つだけではなく、計測範囲の中において複数の組成
を選び、その場合毎において、表７に示す関係を求めて
おくことは有効である。Note that the measurement accuracy can be improved by increasing the number of n as much as possible. Further, it is effective to select not only one composition of the fluid to be measured but also a plurality of compositions within the measurement range, and obtain the relationship shown in Table 7 in each case.

【０２７０】本実施例に示す構成を採用することによっ
て、高い精度で温度補償を行いつつ特性のガスの濃度の
計測や検出を行うことができる。勿論、空気中の湿度の
計測を行うこともできる。By adopting the structure shown in this embodiment, it is possible to measure and detect the concentration of the characteristic gas while performing temperature compensation with high accuracy. Of course, it is also possible to measure the humidity in the air.

【０２７１】また、本実施例に示す構成は、異なる２つ
の気体の混合比を計測する場合にも利用することができ
る。この場合、被計測気体のガス濃度を２つの気体の混
合比に置き換えて考えればよい。Further, the configuration shown in this embodiment can also be used for measuring the mixing ratio of two different gases. In this case, the gas concentration of the gas to be measured may be replaced with the mixture ratio of the two gases.

【０２７２】[0272]

【発明の効果】パルス状の加熱に対する薄膜材料の応答
特性を評価することによって、 ・ドリフトの無い計測値をシンプルな構成で得ることが
できる。 ・加熱をパルス状のものとすることで、消費電力を抑え
ることができる。 といった効果を得ることができる。By evaluating the response characteristics of the thin film material to pulsed heating, it is possible to obtain a measurement value without drift with a simple configuration. -Power consumption can be reduced by using pulsed heating. Such an effect can be obtained.

【０２７３】特に薄膜材料としてダイヤモンド薄膜を用
いた場合には、上記効果に加えて、 ・従来必要であったようなドリフト補正用の複雑な補正
回路を必要とせずに、高感度、高ダイナミックレンジの
流量計測を行うことができる。 ・パルス状の加熱の際に供給する熱量を少なくとするこ
とができ、さらに消費電力を少なくすることができる。In particular, when a diamond thin film is used as the thin film material, in addition to the effects described above, a high sensitivity and a high dynamic range can be achieved without the need for a complicated correction circuit for drift correction which has been required conventionally. Can be measured. -The amount of heat to be supplied during pulse-like heating can be reduced, and power consumption can be further reduced.

【０２７４】また、パルス状の加熱に際する薄膜材料の
応答特性と別に検出された流体および／または計測環境
の温度とを用いて、流量値を算出することで、流体およ
び／または計測環境の温度と影響されない流量計測を行
うことができる。Further, by calculating the flow rate value using the response characteristic of the thin film material during the pulse-like heating and the temperature of the fluid and / or the measurement environment detected separately, the flow rate of the fluid and / or the measurement environment can be calculated. Flow rate measurement independent of temperature can be performed.

【０２７５】また、パルス状の加熱を行う手段に以下の
ような温度補償機能を有せしめることで、正確な流量計
測を行うことができる。 （１）流体および／または計測環境の温度によって発熱
量が変化しない、またはその変化の少ない手段を用いる
ことで、流体および／または計測環境の温度による流量
計測値の影響を低減することができる。 （２）パルス状の加熱を行う手段として、流体および／
または計測環境の温度に対応させて、発熱体を駆動する
パラメータ（例えば駆動電圧）を変化させることで、流
体および／または計測環境の温度による流量計測値の影
響を低減することができる。Further, by providing the means for performing pulse-like heating with the following temperature compensation function, accurate flow rate measurement can be performed. (1) The influence of the flow rate measurement value due to the temperature of the fluid and / or the measurement environment can be reduced by using a means in which the calorific value does not change due to the temperature of the fluid and / or the measurement environment or the change is small. (2) As means for performing pulse-like heating, fluid and / or
Alternatively, by changing a parameter (for example, a driving voltage) for driving the heating element in accordance with the temperature of the measurement environment, it is possible to reduce the influence of the flow rate measurement value due to the temperature of the fluid and / or the measurement environment.

【０２７６】また、被計測パラメータ（例えば流体の流
量）が一定の状態において、パルス状の加熱を行う手段
からの加熱に対する薄膜材料の応答特性を、流体および
／または計測環境の温度変化に対して一定なものとなる
ようにすることによって、流体および／または計測環境
の温度変化に対する温度補償を行いつつ、前記応答特性
から被計測パラメータの値を得ることができる。When the parameter to be measured (for example, the flow rate of the fluid) is constant, the response characteristic of the thin film material to the heating from the means for performing the pulse-like heating can be changed with respect to the temperature change of the fluid and / or the measurement environment. By making it constant, the value of the parameter to be measured can be obtained from the response characteristic while performing temperature compensation for a temperature change of the fluid and / or the measurement environment.

【０２７７】また、以上述べた効果は、流量計測以外
に、 ・流体の熱伝導率や比熱の計測。 ・流体の識別。 ・複数の流体の混合比の計測。 ・流体中に含まれる物質の濃度の計測（例えば湿度の計
測） を行う場合においても得ることができる。In addition to the effects described above, the following effects can be obtained: Measurement of the thermal conductivity and specific heat of a fluid. -Fluid identification. -Measurement of the mixing ratio of multiple fluids. -It can also be obtained when measuring the concentration of a substance contained in a fluid (for example, measuring humidity).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 実施例の流量計測センサー概略の構成を示す
ブロック図。FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a flow measurement sensor according to an embodiment.

【図２】 実施例の流量計測センサー概略の構成を示す
図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a flow measurement sensor according to the embodiment.

【図３】 実施例の流量計測センサーの素子の構成を示
す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an element of the flow rate measurement sensor according to the embodiment.

【図４】 ダイヤモンド薄膜のパルス状の加熱に対する
過渡応答特性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a transient response characteristic of a diamond thin film to pulsed heating.

【図５】 オシロ波形を示す写真。FIG. 5 is a photograph showing an oscilloscope waveform.

【図６】 実施例の流量計測センサーで計測した窒素流
体の流量と公差との関係を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a flow rate of a nitrogen fluid measured by the flow rate measurement sensor of the embodiment and a tolerance.

【図７】 実施例の流量計測センサーの概略の構成を示
す図。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a flow rate measurement sensor according to the embodiment.

【図８】 実施例の流量計測センサー概略の構成を示す
ブロック図。FIG. 8 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a flow rate measurement sensor according to the embodiment.

【図９】 実施例の流量計測センサー概略の構成を示す
ブロック図。FIG. 9 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a flow rate measurement sensor according to the embodiment.

【図１０】従来より公知の測温抵抗体を用いた流量計測
センサーの概略の構成を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a flow measurement sensor using a conventionally known resistance temperature detector.

【図１１】実施例の流量計測センサー概略の構成を示す
ブロック図。FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a flow measurement sensor according to the embodiment.

【図１２】実施例の流量計測センサー概略の構成を示す
図。FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a flow rate measurement sensor according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１ 発熱体（白金薄膜） １２ 測温抵抗体（白金薄膜） １３ ダイヤモンド薄膜 １０１ ダイヤモンド薄膜 １０２ 測温抵抗体 １０３、１０４ 抵抗体 １０５ アンプ １０６ Ａ／Ｄコンバータ １０７ ＣＰＵ １０８ スイッチ １０９ ＬＣＤ（外部表示装置） １１０ アンプ １１１ 測温抵抗体 １１２ 抵抗体 １１３ 抵抗体 １１４ １チップの集積回路 ２０１ パイプ ２０２ 流体 １０、１５ 電極 １７ ボンディングワイヤ １８、２０ テフロン製の基体 １９ 流体 ６００ レーザー光発振装置 ６０１ レーザー光 ８０１〜８０３ 抵抗体 ８０４ 測温抵抗体（白金薄膜） ８０５ ダイヤモンド薄膜 ８０６ 抵抗体（白金薄膜） ８０７、８０８ 抵抗体 ８０９ ダイヤモンド薄膜 ８１０ 測温抵抗体（白金薄膜） ８１１ 発熱体（白金薄膜） ８１２、８１３ アンプ ８１４ Ａ／Ｄコンバータ ８１５ ＣＰＵ ８１６ ＬＣＤ（表示装置） ８１７ Ａ／Ｄコンバータ ８１８ 抵抗体 ８１９ 測温抵抗体 ８２０ 抵抗体 ３０１、３０２ 測温抵抗体 ３０３、３０４ 抵抗体 ３０５ アンプ ３０７ 流体 Reference Signs List 11 heating element (platinum thin film) 12 temperature measuring resistor (platinum thin film) 13 diamond thin film 101 diamond thin film 102 temperature measuring resistor 103, 104 resistor 105 amplifier 106 A / D converter 107 CPU 108 switch 109 LCD (external display device) Reference Signs List 110 amplifier 111 resistance temperature detector 112 resistor 113 resistor 114 one-chip integrated circuit 201 pipe 202 fluid 10, 15 electrode 17 bonding wire 18, 20 substrate made of Teflon 19 fluid 600 laser light oscillation device 601 laser light 801 to 803 Resistor 804 Resistance thermometer (platinum thin film) 805 Diamond thin film 806 Resistor (platinum thin film) 807, 808 Resistor 809 Diamond thin film 810 Resistance temperature detector (platinum thin film) 811 Heating element (platinum thin film) 812, 813 Amplifier 814 A / D converter 815 CPU 816 LCD (display device) 817 A / D converter 818 Resistor 819 Resistance temperature detector 820 Resistance element 301, 302 Resistance temperature detector 303, 304 Resistor 305 Amplifier 307 Fluid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−231174（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−283601（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−97201（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241457（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−33221（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/68 - 1/699 G01P 5/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-62-231174 (JP, A) JP-A-3-283601 (JP, A) JP-A-3-97201 (JP, A) JP-A-63-231 241457 (JP, A) JP 3-33221 (JP, B2) (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁷ , DB name) G01F 1/68-1/699 G01P 5/12

Claims (29)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 流体に接すべく配置された薄膜材料と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段とを有する計測装置であって、 前記パルス状の加熱前に前記薄膜材料の温度に対応する
パラメータを積算する動作と、前記パルス状の加熱以後
に前記薄膜材料の温度に対応するパラメータを積算する
動作と、前記２つの積算値の差を算出する動作と、が行
われることを特徴とする計測装置。1. A measuring apparatus comprising: a thin film material arranged to be in contact with a fluid; means for performing pulse-like heating on the thin film material; and means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means. An operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material before the pulsed heating; an operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material after the pulsed heating; And an operation of calculating a difference between the two integrated values. 【請求項２】 流体に接すべく配置された薄膜材料と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段とを有し、 前記パルス状の加熱を行う手段は、前記流体または計測
環境の温度に従って発熱量を変化させる機能を有するこ
とを特徴とする計測装置。2. A thin film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulsed heating on the thin film material, and means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means, The means for performing the pulse-shaped heating may be the fluid or the measurement.
A measuring device having a function of changing a calorific value according to an environmental temperature . 【請求項３】 前記パルス状の加熱前に前記薄膜材料の
温度に対応するパラメータを積算する動作と、前記パル
ス状の加熱以後に前記薄膜材料の温度に対応するパラメ
ータを積算する動作と、前記２つの積算値の差を算出す
る動作と、が行われることを特徴とする請求項２に記載
の計測装置。3. An operation for integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material before the pulsed heating, an operation for integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material after the pulsed heating, 3. The measuring device according to claim 2, wherein an operation of calculating a difference between the two integrated values is performed. 【請求項４】 前記パルス状の加熱を行う手段は、前記
流体または計測環境の温度変化に対する抵抗変化が使用
温度範囲内において１０ｐｐｍ以下の抵抗発熱体よりな
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載
の計測装置。4. The means for performing the pulse-like heating uses a resistance change with respect to a temperature change of the fluid or the measurement environment.
The measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the measuring device comprises a resistance heating element of 10 ppm or less in a temperature range . 【請求項５】 前記流体に接して配置された測温抵抗体
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一
に記載の計測装置。5. The measuring device according to claim 1, further comprising a temperature measuring resistor disposed in contact with the fluid. 【請求項６】 前記応答特性を評価する手段は、前記流
体または計測環境の温度に対する温度補償機能を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の
計測装置。6. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the means for evaluating the response characteristic has a temperature compensating function for the temperature of the fluid or the measurement environment. 【請求項７】 流体に接すべく配置された薄膜材料と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段と、 前記流体の温度に対応した出力を得る手段と、前記応答
特性と前記流体の温度に対応した出力とから前記流体に
関する情報を得る手段とを有する計測装置であって、 前記応答特性を計測する手段では、前記パルス状の加熱
前に前記薄膜材料の温度に対応するパラメータを積算す
る動作と、前記パルス状の加熱以後に前記薄膜材料の温
度に対応するパラメータを積算する動作と、前記２つの
積算値の差を算出する動作と、が行われることを特徴と
する計測装置。7. A thin film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulsed heating on the thin film material, means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means, A measuring device having means for obtaining an output corresponding to a temperature, and means for obtaining information on the fluid from the response characteristic and an output corresponding to the temperature of the fluid, wherein the means for measuring the response characteristic includes: An operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material before the pulsed heating, an operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material after the pulsed heating, and a difference between the two integrated values. And an operation for calculating the following. 【請求項８】 流体に接すべく配置された薄膜材料と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段と、 前記流体の温度に対応した出力を得る手段と、前記応答
特性と前記流体の温度に対応した出力とから前記流体に
関する情報を得る手段とを有する計測装置であって、 前記流体に関する情報は前記流体の種類に関するもので
あることを特徴とする計測装置。8. A thin film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulsed heating on the thin film material, means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means, A measuring device comprising: means for obtaining an output corresponding to a temperature; and means for obtaining information about the fluid from the response characteristic and an output corresponding to the temperature of the fluid, wherein the information about the fluid relates to a type of the fluid. A measuring device characterized in that: 【請求項９】 流体に接すべく配置された薄膜材料と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段と、 前記流体の温度に対応した出力を得る手段と、 前記応答特性と前記流体の温度に対応した出力とから前
記流体に関する情報を得る手段とを有する計測装置であ
って、 前記流体に関する情報は前記流体中の不純物または流体
中の不純物濃度に関するものであることを特徴とする計
測装置。9. A thin film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulse-like heating on the thin film material, means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means, A measuring device comprising: means for obtaining an output corresponding to a temperature; and means for obtaining information about the fluid from the response characteristic and an output corresponding to the temperature of the fluid, wherein the information about the fluid is an impurity in the fluid. Alternatively, the measuring device is related to an impurity concentration in the fluid. 【請求項１０】 前記流体に関する情報は前記流体の流
量または流速に関するものであることを特徴とする請求
項７に記載の計測装置。10. The measuring apparatus according to claim 7, wherein the information on the fluid is related to a flow rate or a flow velocity of the fluid. 【請求項１１】 前記パルス状の加熱前に前記薄膜材料
の温度に対応するパラメータを積算する動作と、前記パ
ルス状の加熱以後に前記薄膜材料の温度に対応するパラ
メータを積算する動作と、前記２つの積算値の差を算出
する動作と、が行われることを特徴とする請求項８乃至
１０のいずれか一に記載の計測装置。11. An operation for integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material before the pulsed heating, an operation for integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material after the pulsed heating, 11. The measuring device according to claim 8, wherein an operation of calculating a difference between the two integrated values is performed. 【請求項１２】 前記パルス状の加熱を行う手段は、前
記流体または計測環境の温度変化に対する抵抗変化が使
用温度範囲内において１０ｐｐｍ以下の抵抗発熱体より
なることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一に
記載の計測装置。12. The means for performing the pulse-like heating uses a resistance change with respect to a temperature change of the fluid or the measurement environment.
The measuring device according to any one of claims 7 to 11, comprising a resistance heating element of 10 ppm or less within a service temperature range . 【請求項１３】 前記パルス状の加熱を行う手段は、レ
ーザー光を照射する手段であることを特徴とする請求項
７乃至１１のいずれか一に記載の計測装置。13. The measuring apparatus according to claim 7, wherein the means for performing the pulse-like heating is a means for irradiating a laser beam. 【請求項１４】 流体に接すべく配置された薄膜材料
と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段と、 前記流体または計測環境の温度に対する温度補償を行い
前記応答特性から前記流体の流量または流速を算出する
手段とを有する計測装置であって、 前記応答特性を計測する手段では、前記パルス状の加熱
前に前記薄膜材料の温度に対応するパラメータを積算す
る動作と、前記パルス状の加熱以後に前記薄膜材料の温
度に対応するパラメータを積算する動作と、前記２つの
積算値の差を算出する動作と、が行われることを特徴と
する計測装置。14. A thin film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulsed heating on the thin film material, means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means, Means for calculating the flow rate or flow velocity of the fluid from the response characteristic by performing temperature compensation for the temperature of the measurement environment, wherein the response characteristic is measured by the thin film before the pulse-shaped heating. An operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the material, an operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material after the pulse-like heating, and an operation of calculating a difference between the two integrated values are performed. A measuring device characterized by being measured. 【請求項１５】 流体に接すべく配置された薄膜材料
と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段と、 前記発熱体の発熱量を制御するパラメータを前記流体ま
たは計測環境の温度変化に対応させて変化させる手段と
を有し、 前記応答特性を計測する手段は温度補償を行う機能を有
することを特徴とする計測装置。15. A thin-film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulse-like heating on the thin-film material, means for measuring a response characteristic of the thin-film material according to heating by the means, and the heating element Means for changing a parameter for controlling the calorific value of the fluid in accordance with a temperature change of the fluid or the measurement environment, and the means for measuring the response characteristic has a function of performing temperature compensation. . 【請求項１６】 前記応答特性を計測する手段では、前
記パルス状の加熱前に前記薄膜材料の温度に対応するパ
ラメータを積算する動作と、前記パルス状の加熱以後に
前記薄膜材料の温度に対応するパラメータを積算する動
作と、前記２つの積算値の差を算出する動作と、が行わ
れることを特徴とする請求に記載の計測装置。16. The means for measuring a response characteristic includes an operation of integrating a parameter corresponding to a temperature of the thin film material before the pulse-like heating, and an operation corresponding to a temperature of the thin film material after the pulse-like heating. The measuring device according to claim 1, wherein an operation of integrating the parameters to be performed and an operation of calculating a difference between the two integrated values are performed. 【請求項１７】 前記パルス状の加熱を行う手段は、前
記流体または計測環境の温度変化に対する抵抗変化が使
用温度範囲内において１０ｐｐｍ以下の抵抗発熱体より
なることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一
に記載の計測装置。17. The means for performing the pulse-like heating uses a resistance change with respect to a temperature change of the fluid or the measurement environment.
The measuring device according to any one of claims 14 to 16, wherein the measuring device comprises a resistance heating element of 10 ppm or less in a use temperature range . 【請求項１８】 前記パルス状の加熱を行う手段は、レ
ーザー光を照射する手段であることを特徴とする請求項
１４乃至１６のいずれか一に記載の計測装置。18. The measuring apparatus according to claim 14, wherein the means for performing the pulse-like heating is a means for irradiating a laser beam. 【請求項１９】 流体に接すべく配置された薄膜材料
と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段と、 被計測パラメータが一定または概略一定の状態におい
て、前記応答特性が一定または概略一定または一定の範
囲内または概略一定の範囲内となるようにする手段とを
有する計測装置であって、 前記応答特性を計測する手段では、前記パルス状の加熱
前に前記薄膜材料の温度に対応するパラメータを積算す
る動作と、前記パルス状の加熱以後に前記薄膜材料の温
度に対応するパラメータを積算する動作と、前記２つの
積算値の差を算出する動作と、が行われることを特徴と
する計測装置。19. A thin film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulsed heating on the thin film material, means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means, and a parameter to be measured. Means for making the response characteristic be constant or approximately constant or within a constant range or approximately constant range in a constant or approximately constant state, wherein the response characteristic is measured. An operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material before the pulsed heating; an operation of integrating a parameter corresponding to the temperature of the thin film material after the pulsed heating; And an operation for calculating a difference between the values. 【請求項２０】 流体に接すべく配置された薄膜材料
と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段と、 被計測パラメータが一定または概略一定の状態におい
て、前記応答特性が一定または概略一定または一定の範
囲内または概略一定の範囲内となるようにする手段とを
有する計測装置であって、 前記薄膜材料はダイヤモンド薄膜であり、 前記パルス状の加熱を行う手段は前記ダイヤモンド薄膜
に接して配置された抵抗発熱体であり、 前記応答特性を計測する手段は、前記ダイヤモンド薄膜
に接して配置された測温抵抗体によって、パルス状の加
熱に従うダイヤモンド薄膜の温度変化を計測する機能を
有し、 前記被計測パラメータは流体の流量であり、 前記応答特性が一定または概略一定または一定の範囲内
または概略一定の範囲内となるようにする手段は、流量
一定かつ前記応答特性が一定または概略一定または一定
の範囲内または概略一定の範囲内となる条件における前
記流体または計測環境の温度と前記抵抗発熱体に供給す
る電圧との関係に基づいて、前記流体または計測環境の
温度に対応した電圧を前記抵抗発熱体に供給する機能を
有していることを特徴とする計測装置。20. A thin film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulsed heating on the thin film material, means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means, and a parameter to be measured. In a constant or substantially constant state, means for causing the response characteristic to be constant or substantially constant or within a constant range or within a substantially constant range, wherein the thin film material is a diamond thin film. The means for performing the pulse-shaped heating is a resistance heating element disposed in contact with the diamond thin film, The means for measuring the response characteristic is, by a temperature measuring resistor disposed in contact with the diamond thin film, has the function of measuring the temperature change of the diamond thin film according to the pulsed heating, the object to be measured parameter is the flow rate of the fluid, the response characteristic The means for causing the flow rate to be constant or approximately constant or within a constant range or within a substantially constant range may be a condition where the flow rate is constant and the response characteristic is constant or approximately constant or within a constant range or within a substantially constant range. It has a function of supplying a voltage corresponding to the temperature of the fluid or the measurement environment to the resistance heating element based on a relationship between the temperature of the fluid or the measurement environment and the voltage supplied to the resistance heating element. Measuring device. 【請求項２１】 流体に接すべく配置された薄膜材料
と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段と、 被計測パラメータが一定または概略一定の状態におい
て、前記応答特性が一定または概略一定または一定の範
囲内または概略一定の範囲内となるようにする手段とを
有する計測装置であって、 前記応答特性が一定または概略一定または一定の範囲内
または概略一定の範囲内となるようにする手段は、前記
パルス状の加熱を行う手段の発熱量を制御して、前記応
答特性が一定または概略一定となるようにする機能を有
することを特徴とする計測装置。21. A thin film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulsed heating on the thin film material, means for measuring a response characteristic of the thin film material according to heating by the means, and a parameter to be measured. Means for making the response characteristic be constant or approximately constant or within a constant range or approximately constant range in a constant or approximately constant state, wherein the response characteristic is constant or approximately constant. The means for controlling the heat generation amount of the means for performing the pulse-shaped heating so that the response characteristic is constant or substantially constant is provided. A measuring device comprising: 【請求項２２】 流体に接すべく配置された薄膜材料
と、 前記薄膜材料にパルス状の加熱を行う手段と、 前記手段による加熱に従う前記薄膜材料の応答特性を計
測する手段と、 被計測パラメータが一定または概略一定の状態におい
て、前記応答特性が一定または概略一定または一定の範
囲内または概略一定の範囲内となるようにする手段とを
有する計測装置であって、 前記応答特性が一定または概略一定または一定の範囲内
または概略一定の範囲内となるようにする手段は、前記
薄膜材料に対してパルス状の加熱を行う手段が前記薄膜
材料に供給する熱量を変化させるパラメータを制御し
て、前記応答特性を一定または概略一定または一定の範
囲内または概略一定の範囲内なものとする機能を有する
ことを特徴とする計測装置。22. A thin film material arranged to be in contact with a fluid, means for performing pulse-like heating on the thin film material, means for measuring a response characteristic of the thin film material according to the heating by the means, and a parameter to be measured. In a constant or approximately constant state, means for making the response characteristic be constant or approximately constant or within a constant range or approximately within a constant range, wherein the response characteristic is constant or approximately Means to be within a constant or constant range or approximately within a constant range, by controlling a parameter that changes the amount of heat supplied to the thin film material by means for performing pulsed heating on the thin film material, A measuring device having a function of setting the response characteristic to a constant or approximately constant or within a constant range or within a substantially constant range. 【請求項２３】 前記パルス状の加熱を行う手段は抵抗
発熱体であり、 熱量を変化させるパラメータは前記抵抗発熱体に加えら
れる電圧であることを特徴とする請求項２２に記載の計
測装置。23. The measuring apparatus according to claim 22, wherein the means for performing the pulse-shaped heating is a resistance heating element, and the parameter for changing the amount of heat is a voltage applied to the resistance heating element. 【請求項２４】 前記被計測パラメータは流体の流量で
あることを特徴とする請求項１９または請求項２１乃至
２３にいずれか一に記載の計測装置。24. The measuring apparatus according to claim 19, wherein the parameter to be measured is a flow rate of a fluid. 【請求項２５】 前記被計測パラメータは前記流体に含
まれる所定の成分に関するものであることを特徴とする
請求項１９または請求項２１乃至２３にいずれか一に記
載の計測装置。25. The measuring apparatus according to claim 19, wherein the parameter to be measured relates to a predetermined component contained in the fluid. 【請求項２６】 前記応答特性を計測する手段では、前
記パルス状の加熱前に前記薄膜材料の温度に対応するパ
ラメータを積算する動作と、前記パルス状の加熱以後に
前記薄膜材料の温度に対応するパラメータを積算する動
作と、前記２つの積算値の差を算出する動作と、が行わ
れることを特徴とする請求項２０乃至２５のいずれか一
に記載の計測装置。26. The means for measuring a response characteristic, comprising: an operation of integrating a parameter corresponding to a temperature of the thin film material before the pulse-shaped heating; and an operation corresponding to a temperature of the thin film material after the pulse-shaped heating. The measuring device according to any one of claims 20 to 25, wherein an operation of integrating parameters to be performed and an operation of calculating a difference between the two integrated values are performed. 【請求項２７】 前記薄膜材料は、３００Ｋにおける熱
伝導率をＫ_S、比熱をＣ_S、密度をρ_S、その寸法をＬ＝
１ｍｍ角として、τ＝（Ｃ_Sρ_SＬ²／Ｋ_Sπ²）で示され
る値が0.2 ミリ秒以下であることを特徴とする請求項１
乃至２６のいずれか一に記載の計測装置。27. The thin film material has a thermal conductivity at 300 K of K _S , a specific heat of C _S , a density of ρ _S , and a size of L =
As 1mm square, claim value represented by _{τ = (C S ρ S L} 2 / K S π 2) is equal to or less than 0.2 ms 1
27. The measuring device according to any one of to 26. 【請求項２８】 前記薄膜材料は、３００Ｋにおける熱
伝導率をＫ_S、比熱をＣ_S、密度をρ_S、その寸法をＬ＝
１ｍｍ角として、τ＝（Ｃ_Sρ_SＬ²／Ｋ_Sπ²）で示され
る値が２ミリ秒以下であることを特徴とする請求項１乃
至２６のいずれか一に記載の計測装置。28. The thin film material has a thermal conductivity at 300 K of K _S , a specific heat of C _S , a density of ρ _S , and a size of L =
As 1mm _{square, τ = (C S ρ S} L 2 / K S π 2) measuring apparatus according to any one of claims 1 to 26 values shown is equal to or less than 2 ms. 【請求項２９】 前記薄膜材料はダイヤモンド薄膜、単
結晶珪素、炭化珪素、窒化アルミニウムまたは窒化ホウ
素であることを特徴とする請求項１乃至２８のいずれか
一に記載の計測装置。29. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the thin film material is a diamond thin film, single crystal silicon, silicon carbide, aluminum nitride, or boron nitride.