热式流量计、温度测量装置和热式流量计用程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热式流量计和用于所述热式流量计的程序，在测量对象的流体流动的 流道上设置有两个电阻元件，基于用于使所述电阻元件发热而施加的电压，测量所述测量 对象的流体的流量。
【背景技术】
[0002] 例如，恒定温度驱动方式的热式流量计以使分别设置在流道的上游和下游的电阻 元件的温度成为一定的方式控制施加的电压，基于此时的上游电压和下游电压，计算流过 流道的流体的流量。更具体地说，如数学式1所示，根据将作为上游电压和下游电压的差的 电压差除以上游电压和下游电压的和得到的传感器输出来求出流量。
[0003] [数学式1]
[0004] Q = Sens ((Vu-Vd) / (Vu+Vd)) (I)
[0005] 其中，Q :流量，Sens:求值常数（値付汀定数），Vu :上游电压，Vd :下游电压， (Vu-Vd) AVu+Vd):传感器输出。
[0006] 对数学式1进行定性说明，由于Vu-Vd是依存于流过流道的流体的流量和温度而 变化的值，Vu+Vd是大体依存于温度而变化的值，所以认为理想的是（Vu-Vd) AVu+Vd)仅依 存于流体的流量而变化。
[0007] 可是，实际上因测量对象的流体的种类、环境温度和流体的温度等的影响，用数学 式1计算出的流量产生零点误差和量程误差。
[0008] 例如，即使在流体未流动的状态下，如果环境温度变化，则Vu-Vd的零点输出变 化，通过数学式1计算出的流量Q变得不能成为零。
[0009] 因此，如专利文献1等所示，作为温度指标定义了包含Vu+Vd的零点修正函数M，使 流体未流动时（(Vu-Vd)/(Vu+Vd)) - M的值与环境温度无关地成为零，由此进行零点修正。 [0010] 但是，由于作为零点修正函数M的变量使用的温度指标Vu+Vd仅相对于一部分 的温度区域具有线性特性，所以即使利用了专利文献1的零点修正方法，也只能在15°c~ 35°C的范围内进行充分的零点修正，不能在15°C~60°C等这样的更大的温度区域内实现 零点修正。
[0011] 此外，由于零点修正函数M受到流体种类的影响，所以每种流体零点修正函数M都 不同。因此，需要对作为测量对象的每种流体预先确定零点修正函数M，在实际的测量中非 常麻烦。换句话说，由于以往未完全清楚零点修正函数M和流体种类之间的关系性，所以如 果未对各种类准确地进行确定零点修正函数M等的作业，则不能高精度地进行修正。
[0012] 这种问题在进行用数学式1等计算出的流量的量程修正时也同样发生。
[0013] 现有技术文献
[0014] 专利文献
[0015] 专利文献1 :日本专利公报特許2875919号
【发明内容】
[0016] 本发明要解决的技术问题
[0017] 本发明是鉴于所述的问题而做出的发明，本发明的目的是提供热式流量计和热式 流量计用程序，能够比以往更高精度地修正按照环境温度变化的零点误差和量程误差，并 且能够利用通用的计算式与流体种类无关地简单地计算出用于修正的修正量，从而能够减 少进行确定的时间和劳力。
[0018] 解决技术问题的技术方案
[0019] 即，本发明提供一种热式流量计，其包括：流道，测量对象的流体流过该流道；上 游电阻元件，设置在所述流道的上游；下游电阻元件，设置在所述流道的下游；以及流量计 算部，基于上游电压、下游电压和所述测量对象的流体的热导率计算所述测量对象的流体 的流量，所述上游电压是向所述上游电阻元件施加的电压，所述下游电压是向所述下游电 阻元件施加的电压。
[0020] 此外，本发明的发明人专心研究的结果，初次发现：热式流量计的零点误差和量程 误差实际上与测量对象的热导率具有密切的关系，通过将所述热导率作为参数使用，与以 往相比能够提高输出的流量的精度，由此发明了本发明。
[0021] 按照这种方式，由于将与零点误差和量程误差具有密切的关系的流体的热导率用 于流量的输出，所以能够使输出的流量成为比以往更接近实际的流量的值。
[0022] 此外，通过使用热导率，即使流体种类不同，也能够利用通用的计算式来计算修正 量，该修正量与因环境温度的变化等而变化的零点误差和量程误差对应。因此，与以往相比 能够减少为了降低零点误差和量程误差而预先确定修正量的时间和劳力。
[0023] 为了能够通过使用热导率来实现精度良好的零点修正，优选的是，所述流量输出 部包括：传感器输出计算部，基于作为所述上游电压和所述下游电压的差的电压差，计算与 所述测量对象的流体的流量相关的传感器输出；零点修正量计算部，基于所述测量对象的 流体的热导率，计算所述传感器输出的零点修正量；以及修正计算部，至少基于所述传感器 输出和所述零点修正量，计算修正了的流量。
[0024] 作为即使环境温度在大范围的温度区域内变化在流体停止时用于使从热式流量 计输出的流量成为零的具体结构，可以例举的是：所述零点修正量计算部包括：零点修正 温度函数存储部，存储作为温度的函数的零点修正温度函数，所述零点修正温度函数被确 定为：当所述测量对象的流体未在所述流道内流动时，在规定的温度区域内与所述传感器 输出的差成为零；修正后温度指标计算部，至少基于根据所述上游电压和所述下游电压计 算出的修正前温度指标以及根据所述测量对象的流体的热导率计算出的修正常数，计算修 正后温度指标；当前温度计算部，根据所述修正后温度指标计算当前温度；以及零点修正 量确定部，根据所述零点修正温度函数和所述当前温度确定零点修正量。按照这种方式，由 于利用根据热导率计算出的修正常数，可以计算相对于环境温度的变化大体成比例地变化 的修正后温度指标，所以在准确地把握环境温度的状态下，可以根据所述零点修正温度函 数得到当前状态的零点修正量。因此，即使不设置温度计，也能够仅根据用热式流量计得到 的数据来进行准确的零点修正，从而能够提高输出的流量的精度。
[0025] 为了与流体种类无关地只要知道热导率就能够根据计算式得到所述修正常数并 且不需要例如在每次流体种类改变时进行修正常数的确定实验，优选的是，所述修正常数 是基于热导率的倒数的平方计算出的值。
[0026] 为了在环境温度变化了的情况下在大范围的温度区域内使修正前温度指标表示 良好的线性特性，并且根据准确的温度从零点修正量温度函数得到当前状态的修正量，优 选的是，所述修正前温度指标是上游电压与下游电压的和的平方、或上游电压的平方与下 游电压的平方的和。
[0027] 为了使所述修正常数不仅反映环境温度，也反映实际流动的流量的影响，从而得 到更符合当前状态的零点修正量，优选的是，所述修正后温度指标计算部基于所述修正前 温度指标、所述修正常数和传感器输出，计算所述修正后温度指标。
[0028] 为了不受环境温度、实际的流量和流体种类等的影响地输出大体始终进行了零点 误差修正后的流量，优选的是，所述流量输出部基于下述数学式2输出所述测量对象的流 体的流量。
[0029] [数学式2]
[0030] G(t) = {(Vu-Vd) / (Vu+Vd)-F (t)}
[0031] F (t) = at3+bt2+ct+d (2)
[0032] t = (Y-f) / e
[0033] Y= (Vu+Vd)2/(1+K(K-1)*SET2)
[0034] 其中，t:温度，G(t):流量的温度函数，Vu :上游电压，Vd :下游电压，（Vu-Vd)/ (Vu+Vd):传感器输出，F(t):零点修正温度函数，a、b、c、d :零点修正温度函数的各系数，Y : 修正后温度指标，e、f :将修正后温度指标表示为温度的一次式时的斜率和截距，（Vu+Vd)2: 修正前温度指标，K :修正常数，SET :相对于满量程的传感器输出的比例。
[0035] 为了能够高精度地修正在环境温度变化时与其对应变化的量程误差，所述热式流 量计还包括量程修正量计算部，所述量程修正量计算部基于所述测量对象的流体的热导率 计算所述传感器输出的量程修正量，所述修正计算部至少基于所述传感器输出和所述量程 修正量，计算修正了的流量。
[0036] 为了能够高精度地修正量程误差中仅因环境温度的变化而产生的成分和因所述 测量对象的流体的特性而产生的成分这双方，从而提高流量的精度，优选的是，所述量程修 正量包括：通用量程修正成分，仅依存于温度而变化；以及流体固有量程修正成分，至少依 存于所述测量对象的流体的热导率而变化。
[0037] 为了能够高精度地进行与所述测量对象的每种流体对应的量程修正，优选的是， 所述流体固有量程修正成分被定义为将所述热导率、所述传感器输出和温度作为变量的函 数。
[0038] 为了能够修正所述测量对象的流体流动的流道的结构等对流量的影响，优选的 是，所述流道包括：旁路流道，设置有流体阻力元件，所述测量对象的流体流过