[其他]熱絲流率測量裝置

無效

• 申請號: 85106150
• 申請日: 1985-08-15
• 公開（公告）號: CN85106150B
• 公開（公告）日: 1987-09-02
• 發明（設計）人: 內山薰;簡井光∴
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G01F1/68
• 分類號: G01F1/68;G01F1/56
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 楊曉光

本發明涉及采用熱絲的流體流率測量裝置，熱絲為熱敏電阻材料，尤其涉及測量汽車發動機入口空氣流率的熱絲流率測量裝置。

汽車發動機需要準確控制空氣-燃料比和點火時機，以便保持較低的排氣污染物的毒性和燃料消耗率，為此，已經引入了微電子計算機化的發動機控制系統。在這種控制系統中，入口空氣質量即入口空氣流率的測量精確度決定發動機的運行性能，因此特別需要準確地測量流率。

為了測量流體的流率，已經有一種熱絲流速測量技術可用于汽車發動機氣流傳感器。在這種測量技術中，一個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的熱傳導特性和電阻元件的加熱量以電的方法檢測流率。例如，在美國專利Nos。3，747，577和4，297，881中都公開了這種發明。

圖1示出這種常規的流率測量裝置的基本電路。直流電壓源1通過晶體管2的集電極-發射極結向串聯的熱敏元件3和電阻器4提供電流。電阻器5，熱補償熱敏電阻元件6和電阻器7組成另一個串聯支路連接在晶體管2的發射極和電壓源1的負極之間。熱敏元件3和電阻器4的聯結點和補償敏感元件6與電阻器7的聯結點為放大器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置于流動的流體中用于測量流率，而敏感元件6則置于流通路徑上用以檢測流體的溫度。敏感元件3、電阻器4和5、補償敏感元件6和電阻器7的電阻值分別為R₃，R₄，R₅，R₆和R₇，設敏感元件3和6具有相同的溫度系數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，當加熱體（如敏感元件3）置于流動的流體中，電流流經它所產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，Q為熱量，I是流過電阻器3的電流，U是單位時間的質量空氣流率。這就是說，加熱元件和流體之間的溫度差△T為常數時，熱量正比于空氣流速的平方根。使方程（4）中T₆的系數等于0，即R₄·R₆₀/R₇·R₃₀＝1，則溫度差△T成為由電路常數決定的恒量，從而有可能由測量熱量Q來得到流率值。因此，方程（4）簡化為：

△T=R₅/α·R₆₀=常數（6）