專利名稱：：流量計(jì)中的溫度測量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及流量計(jì)中的溫度測量電路。技術(shù)背景哥氏(Corioli)流量計(jì)是將被測定流體流動(dòng)的測定管兩端支撐，并將該被支撐的測定管的中央部沿著對(duì)支撐線呈直角的方向交替驅(qū)動(dòng)時(shí)，檢測出在測定管的兩端支撐部與中央部之間的對(duì)稱位置上與質(zhì)量流量成比例的相差信號(hào)的質(zhì)量流量計(jì)。測定管是利用具有與溫度一起變化的楊氏模量的金屬材料來形成。因而，為了維持高的測定精度，需要在測定測定管的溫度后對(duì)伴隨溫度變化的楊氏模量的變化進(jìn)行補(bǔ)償。以下，舉一個(gè)傳統(tǒng)的溫度測量的例子進(jìn)行說明。如圖6所示，傳統(tǒng)的溫度測量是利用電阻電橋?qū)㈦姌螂妷狠斎胫翜p法電路，并將該輸出電壓輸入至V/F轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為頻率后通過CPU來進(jìn)行電阻換算，從而求出溫度的。圖中的引用符號(hào)1表示作為電阻型溫度傳感器的白金測溫電阻體(PT100:100Ω)。此外，引用符號(hào)2表示電阻電橋部，引用符號(hào)3表示具有線間電阻(RC)的電線，引用符號(hào)4表示電壓基準(zhǔn)(VCC)，引用符號(hào)5表示基準(zhǔn)電阻(Rref:100Ω)，引用符號(hào)6表示V/F轉(zhuǎn)換器，引用符號(hào)7表示CPU。V/F轉(zhuǎn)換器6中，例如該頻率輸出如下式所示。(公式1)ΓV3-R12Fnur=-OUT2.09-i8-i10-Cl由上式可知，V/F轉(zhuǎn)換器6中，由電阻與電容器之比來確定頻率輸出，因此電阻及電容器的溫度特性顯得非常重要。特別是，電容器的溫度特性差于電阻，因此每次電路的周圍溫度變化時(shí)頻率輸出就會(huì)受到影響，存在不能進(jìn)行正確的溫度測量的問題。設(shè)白金測溫電阻體1的電橋電壓為VI、基準(zhǔn)電阻5的電橋電壓為V2、電阻電橋部2的輸出電壓為V3，則利用上述結(jié)構(gòu)求出溫度時(shí)，VlV3如下式所示。(公式2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>由上式可知，電阻電橋部2的輸出電壓V3即使最低也要用6個(gè)電阻的比來確定。這里存在的問題是已知每個(gè)電阻的溫度特性非常好，但6個(gè)電阻的溫度特性會(huì)同時(shí)影響輸出電壓V3。這在正確的溫度測量上是非常大的問題。與傳統(tǒng)的溫度測量相關(guān)的電路有以下列舉的幾個(gè)問題。第一問題是電路的溫度特性不好。其原因是當(dāng)基準(zhǔn)電阻5以外的部件因周圍溫度等的影響而發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致較大的測量誤差。此外，還有這樣的原因，即，對(duì)于周圍溫度，當(dāng)后級(jí)中使用的V/F轉(zhuǎn)換器6的溫度特性變化特別大時(shí)，由于哥氏流量計(jì)的變換器在通電后的自己發(fā)熱的影響下測量溫度會(huì)顯著變化。第二問題是由于部件數(shù)目多而電路的個(gè)體差異會(huì)變大。其原因是每個(gè)部件的變化會(huì)直接影響電路的性能(個(gè)體差異大且電路性能也各式各樣，因此不能忽略個(gè)體差異帶來的偏差)。另外，電路附帶有必須注意用于調(diào)節(jié)個(gè)體差異的標(biāo)度(calibration)等的次要的難題。第三問題是布置多個(gè)傳感器的溫度測量位置進(jìn)行測量的場合(2個(gè)電路以上)，必須還追加部件。從而，不能忽略對(duì)性能或溫度變化產(chǎn)生的復(fù)雜影響。此外，關(guān)于傳統(tǒng)的溫度測量，參照下述專利文獻(xiàn)1。專利文獻(xiàn)1日本特許第3105253號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述的問題構(gòu)思而成，其課題是提供這樣一種流量計(jì)中的溫度測量電路，即，部件數(shù)目少，此外，可使部件的個(gè)體差異或溫度難以影響部件的特性變化的溫度測量電路。為了解決上述課題而成的本發(fā)明第一方面的流量計(jì)中的溫度測量電路，其特征在于具備第一和第二電阻型溫度傳感器，設(shè)置在流量計(jì)中的第一和第二測量位置上并將各一端相連接，從而成為串聯(lián)的連接狀態(tài)；第一電線，具有線間電阻并連接到所述第一電阻型溫度傳感器的另一端；電壓基準(zhǔn)，經(jīng)由電源電阻連接至所述第一電線；第二電線，具有線間電阻并連接至所述第一和第二電阻型溫度傳感器的各一端；第三電線，具有線間電阻并連接至所述第二電阻型溫度傳感器的另一端；基準(zhǔn)電阻，一端與該第三電線連接且另一端側(cè)接地；開關(guān)設(shè)備，架在所述第二電線及所述第三電線地連接并使它們處于導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)；多路調(diào)制器(multiplexer)，在所述第一電線、所述第二電線、所述第三電線、以及所述基準(zhǔn)電阻的接地側(cè)中，選擇任意一個(gè)；A/D轉(zhuǎn)換器，對(duì)由該多路調(diào)制器選擇的各分壓電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；以及運(yùn)算/控制裝置，控制所述開關(guān)設(shè)備并且被輸入來自所述A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)，該運(yùn)算/控制裝置從所述第二電線及所述第三電線之間成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)基于所述分壓電壓的電壓比與所述基準(zhǔn)電阻之積來求出的電阻值，減去處于非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)基于所述分壓電壓的電壓比與所述基準(zhǔn)電阻之積來求出的電阻值，從而求出所述線間電阻。依據(jù)具有這種特征的本發(fā)明，使基準(zhǔn)電阻以外的部件不受溫度影響或個(gè)體差異的影響。此外，依據(jù)本發(fā)明，在分壓電壓的測量中，即使測量電壓發(fā)生變化，只要電壓比正確就不會(huì)影響電阻的測量。而且，依據(jù)本發(fā)明，電路的構(gòu)成要素(部件)變少。本發(fā)明第二方面的流量計(jì)中的溫度測量電路，其特征在于在本發(fā)明第一方面的流量計(jì)中的溫度測量電路中，利用與所述第二電阻型溫度傳感器相關(guān)的雙曲線近似式來對(duì)所述求出的線間電阻進(jìn)行補(bǔ)償，從而求出補(bǔ)償后的線間電阻。依據(jù)具有這種特征的本發(fā)明，可將寬測量溫度范圍內(nèi)的測量誤差抑制為極低。通過采用雙曲線近似式(Y=1/X)，可抑制部件數(shù)目的追加。(發(fā)明效果)依據(jù)本發(fā)明，具有能夠減少部件數(shù)目，此外，不易受部件的個(gè)體差異或溫度帶來的部件的特性變化影響的效果。圖1是表示本發(fā)明的流量計(jì)中的溫度測量電路的一個(gè)實(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)圖。圖2是說明本發(fā)明有用的、電阻型溫度傳感器為一個(gè)時(shí)的說明圖。圖3是說明本發(fā)明有用的、電阻型溫度傳感器為二個(gè)時(shí)的說明圖。圖4是說明本發(fā)明有用的、即使線間電阻大時(shí)也能使用時(shí)的說明圖。圖5是說明本發(fā)明有用的、對(duì)圖4附加電流流動(dòng)時(shí)的說明圖。圖6是關(guān)于傳統(tǒng)的溫度測量的電路圖。(符號(hào)說明)21溫度測量電路；22第一電阻型溫度傳感器；23第二電阻型溫度傳感器；24線間電阻；25第一電線；26第二電線；27第三電線；28電壓基準(zhǔn)；29電源電阻；30基準(zhǔn)電阻；31補(bǔ)償(offset)電阻；32FET(開關(guān)設(shè)備)；33帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器；34CPU(運(yùn)算/控制裝置)；3537端子；38線；39多路調(diào)制器；40A/D轉(zhuǎn)換器。具體實(shí)施例方式以下，一邊參照附圖一邊進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的流量計(jì)中的溫度測量電路的一個(gè)實(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)圖。圖1中，引用符號(hào)21表示溫度測量電路。作為未圖示的哥氏流量計(jì)的一個(gè)結(jié)構(gòu)，具備溫度測量電路21。溫度測量電路21具備第一電阻型溫度傳感器22(ΡΤ100:100Ω)、第二電阻型溫度傳感器23(ΡΤ100:100Ω)、具有線間電阻24(RC)的第一電線25、同樣具有線間電阻24(RC)的第二電線26、同樣具有線間電阻24(RC)的第三電線27、電壓基準(zhǔn)28(VCC)、電源電阻29(Rl)、基準(zhǔn)電阻30(Rref:100Ω)、補(bǔ)償電阻31(Roff)、FET32(開關(guān)設(shè)備)、帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33、和CPU34(運(yùn)算/控制裝置)。第一電阻型溫度傳感器22及第二電阻型溫度傳感器23是設(shè)置在未圖示的哥氏流量計(jì)中測定管的規(guī)定測量位置上的溫度傳感器，它們的各一端相連接而成為串聯(lián)的連接狀態(tài)。第一電阻型溫度傳感器22及第二電阻型溫度傳感器23采用公知的白金測溫電阻體。這種第一電阻型溫度傳感器22的另一端與端子35連接。此外，第一電阻型溫度傳感器22及第二電阻型溫度傳感器23的各一端與端子36連接。而且，第二電阻型溫度傳感器23的另一端與端子37連接。在與第一電阻型溫度傳感器22的另一端連接的端子35上，連接第一電線25的一端。電壓基準(zhǔn)28經(jīng)由電源電阻29連接至第一電線25。第一電線25的另一端與帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33連接。在與第一電阻型溫度傳感器22及第二電阻型溫度傳感器23的各一端連接的端子36上，連接了第二電線26的一端。第二電線26的另一端與帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33連接。在與第二電阻型溫度傳感器23連接的另一端的端子37上，連接了第三電線27的一端。在第三電線27上，連接了基準(zhǔn)電阻30的一端?；鶞?zhǔn)電阻30的另一端經(jīng)由補(bǔ)償電阻31接地，并且經(jīng)由線38連接至帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33。第三電線27的另一端與帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33連接。FET32設(shè)定漏極-源極之間，以使電流從第二電線26流入第三電線27。FET32的柵極與CPU34連接。FET32是用CPU34來控制的，從而能夠使第二電線26及第三電線27之間成為非導(dǎo)通狀態(tài)或?qū)顟B(tài)。帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33具備與第一電線25第三電線27的另一端及線38連接的多路調(diào)制器39；以及對(duì)來自該多路調(diào)制器39的輸出進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換器40。帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33能夠?qū)⒏鞣謮弘妷哼M(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后將它輸出給CPU34。CPU34是具有運(yùn)算功能、控制功能的運(yùn)算/控制裝置，在這里至少與帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33及FET32連接。即使是除此以外成為最小限部件數(shù)目的上述結(jié)構(gòu)，CPU34也能進(jìn)行高精度的溫度測量。再者，關(guān)于CPU34中的運(yùn)算等，可由以下說明中列舉的公式得以理解，因此在這里進(jìn)行省略。接著，參照?qǐng)D2至圖5，說明圖1所示的本發(fā)明的溫度測量電路21有用的理由。圖2是說明電阻型溫度傳感器為一個(gè)時(shí)的說明圖，圖3是電阻型溫度傳感器為二個(gè)時(shí)的說明圖，圖4是即使線間電阻大時(shí)也能使用時(shí)的說明圖，圖5是對(duì)圖4附加電流流動(dòng)時(shí)的說明圖。此外，對(duì)于與圖1所示的結(jié)構(gòu)基本相同的部分，采用相同的符號(hào)，并省略其說明。圖2中，此處所示的電路的基本構(gòu)思是直接用帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33(參照?qǐng)D1)來測量電阻的分壓值。若定義線38末端的分壓電壓為V0、第三電線27末端的分壓電壓為VI、第二電線26末端的分壓電壓為V2、第二電線26末端的分壓電壓為V3，則PT100(例如相當(dāng)于第一電阻型溫度傳感器22)如下式(1)所示。(公式5)V3-2-V2+VI/,、PTlOO=xlOO(1)Vl-VO若列舉圖2的電路特征，則⑴基準(zhǔn)電阻30(Rref:100Ω)以外的部件不受溫度影響或個(gè)體差異的影響；(2)VOV3的電壓測量中，即使測量電壓發(fā)生變化，只要電壓比正確就不會(huì)影響電阻的測量；以及(3)電路的構(gòu)成要素(部件)少。關(guān)于分壓電壓VOV3的電壓測量中使用的帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33，在此考慮特性隨周圍溫度的影響等而如下變化的情形。在以下的公式中將α作為A/D轉(zhuǎn)換器40(參照?qǐng)D1)的增益變化，將β作為補(bǔ)償?shù)膱龊?，V3成為V3—αν3+β。此外，V2成為V2—αΥ2+β。此外，Vl成為Vl—αVl+β,此外，VO成為VO—αVO+β。這樣，上述的公式(1)就成為如下。(公式6)prinnaV3+fi-2-(aV2+β)+aVl+β1ΠΠfooRRi尸ΓΙ00=-----—-—χ100Lαν+β-αΥΟ-βa(V3-2-V2+Vl)1ΛΑ=—-—xlOOa(Vl-V0)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>由式(2)可知，即使A/D轉(zhuǎn)換器40的特性發(fā)生變化，在計(jì)算式上也不會(huì)影響測量。此外，在本方式中，將多路調(diào)制器39與A/D轉(zhuǎn)換器40做成一體而構(gòu)成帶有多路調(diào)制器的A/D轉(zhuǎn)換器33，但并不限于此，將多路調(diào)制器39和A/D轉(zhuǎn)換器40分別獨(dú)立地構(gòu)成也可。接著，對(duì)電阻型溫度傳感器為二個(gè)的場合進(jìn)行說明。在圖3中，將第一電阻型溫度傳感器22(PT100)及第二電阻型溫度傳感器23(PT100)的電阻值作成XI、X2的場合，如以下的式(3)、(4)表示溫度(通過換算電阻值來表示溫度)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>當(dāng)線間電阻24(RC:電纜電阻)非常小時(shí)，可根據(jù)上述式(3)、(4)分別求出電阻值X1、X2?？芍c如圖2所示的電阻型溫度傳感器為一個(gè)的場合相比，不會(huì)增加部件而能夠僅通過計(jì)算式的變更來進(jìn)行對(duì)應(yīng)。但是，實(shí)際上只能在線間電阻24(RC)的電阻值大致為0.1Ω以下的場合使用，因此只在有限的條件下才可使用二個(gè)電阻型溫度傳感器。認(rèn)為將電路結(jié)構(gòu)變更為4線式就能夠解決該問題，但是要變更為4線式反而會(huì)成為缺點(diǎn)的情形非常大。因而，在本發(fā)明中采用如下電路。圖4是線間電阻24(RC)較大時(shí)也能使用的電路，在圖中箭頭所示的位置上設(shè)置開關(guān)設(shè)備(在此為FET32。作為一例)。在FET32截止(OFF)時(shí)，該部分上沒有電流流過，因此與圖3的電路相同，因而，能夠利用式(3)、(4)來求出X1+RC、X2+RC的值。另一方面，當(dāng)FET32導(dǎo)通(ON)時(shí)，在該部分中會(huì)有圖5中的箭頭所示方向的電流流過。將FET32導(dǎo)通(ON)時(shí)的各點(diǎn)上的分壓電壓作為VOonV3on，再假設(shè)流過X2的電流相對(duì)流過Xl的電流小至可以忽略(實(shí)際上根據(jù)RC與X2的電阻值以及FET32的導(dǎo)通電阻發(fā)生變化)時(shí)，線間電阻24(RC)能夠由以下的式(5)來表示。(公式9)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>由式(5)得到線間電阻24(RC)，因此能夠求出與溫度相關(guān)的得到補(bǔ)償?shù)碾娮柚怠４送?，?5)中從第二電線26及第三電線27之間成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)基于分壓電壓的電壓比與基準(zhǔn)電阻之積來求出的電阻值，減去非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)基于分壓電壓的電壓比與基準(zhǔn)電阻之積來求出的電阻值，從而求出線間電阻24(RC)。以下說明是一個(gè)實(shí)現(xiàn)更加高精度的溫度測量的例子。在此，制作電路并對(duì)上述假設(shè)的X2中流過的電流實(shí)際上有多少程度的測量誤差進(jìn)行實(shí)際測量。測定結(jié)果如表1所示。在X2為白金測溫電阻體100Ω時(shí)的測定條件FET32的導(dǎo)通電阻為0.1Ω以下、線間電阻24(RC)為3.2Ω，以標(biāo)準(zhǔn)電阻值3.2Ω的方式固定，用度盤式電阻器來輸入輸入值，構(gòu)成如圖4所示的電路后由式(5)間接地求出RC，則得到如表1所示的結(jié)果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>RC的測量誤差在-200°C時(shí)最大為0.4Ω左右，換算為溫度則大致為1°C的誤差。例如，電纜長度(電線長)300πι(3.2Ω)時(shí)，換句話說，在Χ2中流過的電流成為最大的條件下，Χ2的電阻為18.52Ω，對(duì)溫度而言在-200°C時(shí)測量誤差最大。如果該測量誤差較大，必須補(bǔ)償。以下，對(duì)補(bǔ)償進(jìn)行說明。圖5中，當(dāng)FET32導(dǎo)通(ON)時(shí)，RC與X2并聯(lián)，因此X2中流過的電流(1X2)可用下式(6)來表示。(公式10)1X2RC/K·X2(6)由于X2中流過的電流越大補(bǔ)償就越大，所以RC的補(bǔ)償式成為X2的雙曲線(反比例)。由此關(guān)系求出可更加近似表1的系數(shù)K，能夠用X2的雙曲線近似(式(7))來進(jìn)行補(bǔ)償，以使本來的輸入電阻值以及要近似于線間電阻值(電纜電阻值3.2Ω)的該誤差在溫度換算下為0.5°C、線間電阻值成為0.2Ω以內(nèi)。若將補(bǔ)償后的RC作為RCXJlJ(公式11)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>下表2是連式(7)也采用求出實(shí)際電路結(jié)構(gòu)(本發(fā)明的溫度測量電路21)中的RCX的表，RCX值成為士0.1Ω以內(nèi)、在溫度換算下成為士0.25°C。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表2可知，在_200°C+200°C的范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)0.2Ω以下的測定誤差。因而，能夠構(gòu)成二個(gè)電阻型溫度傳感器將在寬測量溫度范圍內(nèi)的測量誤差抑制為極低(0.5°C/跨度(span))ο顯然本發(fā)明可在不變更本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)實(shí)施各種變更。S卩，不限于上述近似式而采用其它補(bǔ)償式也可。權(quán)利要求一種流量計(jì)中的溫度測量電路，其特征在于具備第一和第二電阻型溫度傳感器，設(shè)置在流量計(jì)中的第一和第二測量位置上并將各一端相連接，從而成為串聯(lián)的連接狀態(tài)；第一電線，具有線間電阻并連接到所述第一電阻型溫度傳感器的另一端；電壓基準(zhǔn)，經(jīng)由電源電阻連接至所述第一電線；第二電線，具有線間電阻并連接至所述第一和第二電阻型溫度傳感器的各一端；第三電線，具有線間電阻并連接至所述第二電阻型溫度傳感器的另一端；基準(zhǔn)電阻，一端與該第三電線連接且另一端側(cè)接地；開關(guān)設(shè)備，架在所述第二電線及所述第三電線地連接并使它們處于導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)；多路調(diào)制器，在所述第一電線、所述第二電線、所述第三電線、以及所述基準(zhǔn)電阻的接地側(cè)中，選擇任意一個(gè)；A/D轉(zhuǎn)換器，對(duì)由該多路調(diào)制器選擇的各分壓電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；以及運(yùn)算/控制裝置，控制所述開關(guān)設(shè)備并且被輸入來自所述A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)，該運(yùn)算/控制裝置從所述第二電線及所述第三電線之間成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)基于所述分壓電壓的電壓比與所述基準(zhǔn)電阻之積來求出的電阻值，減去處于非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)基于所述分壓電壓的電壓比與所述基準(zhǔn)電阻之積來求出的電阻值，從而求出所述線間電阻。2.如權(quán)利要求1所述的流量計(jì)中的溫度測量電路，其特征在于通過采用與所述第二電阻型溫度傳感器相關(guān)的雙曲線近似式來對(duì)所述求出的線間電阻進(jìn)行補(bǔ)償，從而求出補(bǔ)償后的線間電阻。全文摘要本發(fā)明提供部件數(shù)目少，此外，可以不易受部件的個(gè)體差異或溫度帶來的部件特性變化的影響的、流量計(jì)中的溫度測量電路。從第二電線(26)及第三電線(27)之間成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)基于分壓電壓的電壓比與基準(zhǔn)電阻之積來求出的電阻值，減去處于非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)基于分壓電壓的電壓比與基準(zhǔn)電阻之積來求出的電阻值，從而求出線間電阻(24)。通過得到線間電阻(24)，能夠求出與溫度相關(guān)的得到補(bǔ)償?shù)碾娮柚怠Ｎ臋n編號(hào)G01F1/00GK101828100SQ20088000329公開日2010年9月8日申請(qǐng)日期2008年10月15日優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日發(fā)明者島田英樹申請(qǐng)人:株式會(huì)社奧巴爾