[其他]熱絲流率測(cè)量裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85106150
• 申請(qǐng)日: 1985-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN85106150B
• 公開（公告）日: 1987-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 內(nèi)山薰;簡(jiǎn)井光∴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立制作所
• 主分類號(hào): G01F1/68
• 分類號(hào): G01F1/68;G01F1/56
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 楊曉光

本發(fā)明涉及采用熱絲的流體流率測(cè)量裝置，熱絲為熱敏電阻材料，尤其涉及測(cè)量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)入口空氣流率的熱絲流率測(cè)量裝置。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)需要準(zhǔn)確控制空氣-燃料比和點(diǎn)火時(shí)機(jī)，以便保持較低的排氣污染物的毒性和燃料消耗率，為此，已經(jīng)引入了微電子計(jì)算機(jī)化的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。在這種控制系統(tǒng)中，入口空氣質(zhì)量即入口空氣流率的測(cè)量精確度決定發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，因此特別需要準(zhǔn)確地測(cè)量流率。

為了測(cè)量流體的流率，已經(jīng)有一種熱絲流速測(cè)量技術(shù)可用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣流傳感器。在這種測(cè)量技術(shù)中，一個(gè)被加熱的熱敏電阻元件置于流體的流通路徑上與流體接觸，從而基于與流體流率有關(guān)的熱傳導(dǎo)特性和電阻元件的加熱量以電的方法檢測(cè)流率。例如，在美國(guó)專利Nos。3，747，577和4，297，881中都公開了這種發(fā)明。

圖1示出這種常規(guī)的流率測(cè)量裝置的基本電路。直流電壓源1通過晶體管2的集電極-發(fā)射極結(jié)向串聯(lián)的熱敏元件3和電阻器4提供電流。電阻器5，熱補(bǔ)償熱敏電阻元件6和電阻器7組成另一個(gè)串聯(lián)支路連接在晶體管2的發(fā)射極和電壓源1的負(fù)極之間。熱敏元件3和電阻器4的聯(lián)結(jié)點(diǎn)和補(bǔ)償敏感元件6與電阻器7的聯(lián)結(jié)點(diǎn)為放大器8提供同相輸入端和反相輸入端，放大器8的輸出端與晶體管2的基極相連。敏感元件3置于流動(dòng)的流體中用于測(cè)量流率，而敏感元件6則置于流通路徑上用以檢測(cè)流體的溫度。敏感元件3、電阻器4和5、補(bǔ)償敏感元件6和電阻器7的電阻值分別為R₃，R₄，R₅，R₆和R₇，設(shè)敏感元件3和6具有相同的溫度系數(shù)α，其電阻值表示如下：

R₃＝R₃₀（1+αT₃）（1）

R₆＝R60（1+αT₆）（2）

式中，T₃和T₆為元件3和6的溫度，R₃₀和R₆₀為元件3和6在參考溫度時(shí)的電阻值。

元件3-7組成的電橋電路的平衡條件由下式給出：

R₇·R₃＝R₄·（R₅+R₆）（3）

由上面的式（1），（2）和（3）得

（1-R₄·R₆₀/R₇·R₆₀）T₆+△T=1/α[R₄（R₅+R₆₀）/R₇R₃₀-1]（4）

式中，△T＝T₃-T₆

眾所周知，當(dāng)加熱體（如敏感元件3）置于流動(dòng)的流體中，電流流經(jīng)它所產(chǎn)生的熱量將被流體帶走，可由下式表示：

Q=I2R2=（C1+C2U）ΔT（5）]]>

式中，C₁和C₂為常數(shù)，Q為熱量，I是流過電阻器3的電流，U是單位時(shí)間的質(zhì)量空氣流率。這就是說，加熱元件和流體之間的溫度差△T為常數(shù)時(shí)，熱量正比于空氣流速的平方根。使方程（4）中T₆的系數(shù)等于0，即R₄·R₆₀/R₇·R₃₀＝1，則溫度差△T成為由電路常數(shù)決定的恒量，從而有可能由測(cè)量熱量Q來得到流率值。因此，方程（4）簡(jiǎn)化為：

△T=R₅/α·R₆₀=常數(shù)（6）