專利名稱：密度測(cè)量系統(tǒng)以及密度的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與氣體檢查技術(shù)有關(guān)，其涉及一種密度測(cè)量系統(tǒng)以及密度的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
作為測(cè)量氣體的密度的裝置已知有振動(dòng)式氣體密度計(jì)。振動(dòng)式氣體密度計(jì)是利用圓筒振子的諧振頻率依存于周圍的氣體的密度而變化的原理來(lái)測(cè)量氣體的密度。因而，振動(dòng)式氣體密度計(jì)具有若從外部施加振動(dòng)的話，則無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量氣體的密度這樣的缺陷。因此，提出有通過(guò)彈性體保持圓筒振子的方案(例如，參照專利文獻(xiàn)I。)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平10-281967號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題但是，即使通過(guò)彈性體保持圓筒振子，如果從外部施加強(qiáng)烈的振動(dòng)的話，振動(dòng)式氣體密度計(jì)也無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)量氣體的密度。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供能夠容易且準(zhǔn)確地測(cè)量氣體密度的密度測(cè)量系統(tǒng)以及密度的測(cè)量方法。解決問(wèn)題的手段根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種密度測(cè)量系統(tǒng)，包括(a)設(shè)置有被施加了多個(gè)不同電壓的發(fā)熱元件，注入氣體的容器；(b)保存以來(lái)自被分別施加了多個(gè)不同電壓時(shí)的發(fā)熱元件的電信號(hào)為獨(dú)立變量，以密度為從屬變量的密度計(jì)算式的存儲(chǔ)裝置；(c)將來(lái)自發(fā)熱元件的電信號(hào)的計(jì)測(cè)值代入密度計(jì)算式的獨(dú)立變量，計(jì)算出被注入容器的氣體的密度的計(jì)測(cè)值的密度計(jì)算部。又，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種密度測(cè)量方法，包括以下步驟(a)向設(shè)置了被施加了多個(gè)不同電壓的發(fā)熱元件的容器注入氣體的步驟；(b)準(zhǔn)備以來(lái)自被分別施加了多個(gè)不同電壓時(shí)的發(fā)熱元件的電信號(hào)為獨(dú)立變量，以密度為從屬變量的密度計(jì)算式的步驟；(c)將來(lái)自發(fā)熱元件的電信號(hào)的計(jì)測(cè)值代入密度計(jì)算式的獨(dú)立變量，計(jì)算出被注入容器的氣體的密度的計(jì)測(cè)值的步驟。又，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種密度測(cè)量系統(tǒng)，包括(a)測(cè)量部，該測(cè)量部測(cè)量氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值；(b)存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置保存散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率與密度的相關(guān)關(guān)系；(C)密度計(jì)算部，該密度計(jì)算部基于氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值和相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出所述氣體的密度的測(cè)量值。相互關(guān)系的變量可以包含密度。這時(shí)，密度計(jì)算部基于氣體的壓力的測(cè)量值和氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值的相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出氣體的密度的測(cè)量值。又，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種密度的測(cè)量方法，包括(a)測(cè)量氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值的步驟；(b)準(zhǔn)備所述散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率與密度的相、關(guān)關(guān)系的步驟；(C)基于所述氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值和所述相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出所述氣體的密度的測(cè)量值的步驟。相互關(guān)系的變量可以包含密度。這時(shí)，基于氣體的壓力的測(cè)量值和氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值的相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出氣體的密度的測(cè)量值。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供容易且準(zhǔn)確地測(cè)量氣體密度的密度測(cè)量系統(tǒng)以及密度的測(cè)
量方法。


圖I是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的微芯片的立體圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的微芯片的從圖I的II-II方向觀察的截面圖。 圖3是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的發(fā)熱元件的電路圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的測(cè)溫元件的電路圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的發(fā)熱元件的溫度和氣體的散熱系數(shù)的關(guān)系的圖表。圖6是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)的第一模式圖。圖7是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)的第二模式圖。圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的密度計(jì)算式的制作方法的流程圖。圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的密度的測(cè)量方法的流程圖。圖10是表示本發(fā)明的其他的實(shí)施形態(tài)所涉及的氣體的熱傳導(dǎo)率和散熱系數(shù)的關(guān)系的圖表。圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的實(shí)施例所涉及的樣本混合氣體的被計(jì)算出的密度與其實(shí)際值的誤差的圖表。圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的實(shí)施例所涉及的樣本混合氣體的被計(jì)算出的發(fā)熱量與其實(shí)際值的誤差的圖表。符號(hào)說(shuō)明8微芯片18絕熱部件20密度測(cè)量系統(tǒng)31A，31B，31C，31D 氣壓調(diào)節(jié)器32A，32B，32C，32D 流量控制裝置50A，50B，50C，50D 儲(chǔ)氣瓶60 基板61發(fā)熱元件62第一測(cè)溫兀件63第二測(cè)溫元件64保溫元件65絕緣膜66 空腔
91A，91B，91C，91D，92A，92B，92C，92D，93，102，103 流路101 腔室161，162，163，164，165，261，264，265 電阻元件170，270運(yùn)算放大器201壓力傳感器301測(cè)量部302密度計(jì)算式制作部303驅(qū)動(dòng)電路304A/D轉(zhuǎn)換電路305密度計(jì)算部312輸入裝置313輸出裝置352發(fā)熱量計(jì)算式制作部355發(fā)熱量計(jì)算部401電信號(hào)存儲(chǔ)裝置402計(jì)算式存儲(chǔ)裝置403計(jì)算值存儲(chǔ)裝置
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在以下附圖的記載中，相同或類似的部分以相同或類似的符號(hào)表示。但是，附圖為示意性的。因此，具體的尺寸等應(yīng)該參考以下的說(shuō)明進(jìn)行判斷。又，很顯然的，附圖相互之間包含有相互的尺寸的關(guān)系、比例不同的部分。首先，參照作為立體圖的圖I以及作為從圖I的II-II方向觀察的截面圖的圖2，對(duì)實(shí)施形態(tài)所涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)所采用的微芯片8進(jìn)行說(shuō)明。微芯片8具有設(shè)置有空腔66的基板60以及配置在基板60上以覆蓋空腔66的絕緣膜65?；?0的厚度例如是0.5mm。又，基板60的縱橫尺寸例如分別是I. 5mm左右。絕緣膜65的覆蓋空腔66的部分為絕熱性的膜片。進(jìn)一步地，微芯片8具有設(shè)置在絕緣膜65的膜片部分的發(fā)熱元件61 ；夾著發(fā)熱元件61設(shè)置于絕緣膜65的膜片部分的第一測(cè)溫元件62和第二測(cè)溫元件63 ;和設(shè)置在基板60上的保溫元件64。發(fā)熱元件61被配置在覆蓋空腔66的絕緣膜65的膜片部分的中心。發(fā)熱元件61例如是電阻器，被施加功率而發(fā)熱，對(duì)與發(fā)熱元件61接觸的氣氛氣體進(jìn)行加熱。第一測(cè)溫元件62以及第二測(cè)溫元件63例如是電阻器等的無(wú)源元件等的電子元件，輸出依存于氣氛氣體的氣體溫度的電信號(hào)。以下，說(shuō)明的是利用第一測(cè)溫元件62的輸出信號(hào)的實(shí)例，但是不限定于此，例如也可以利用第一測(cè)溫元件62的輸出信號(hào)以及第二測(cè)溫元件63的輸出信號(hào)的平均值作為測(cè)溫元件的輸出信號(hào)。保溫元件64例如是電阻器，被賦予功率而發(fā)熱，將基板60的溫度維持為一定值。作為基板60的材料，可以使用硅(Si)等。作為絕緣膜65的材料，可以使用氧化硅(SiO2)等?？涨?6通過(guò)各向異性蝕刻等形成。又，關(guān)于發(fā)熱元件61、第一測(cè)溫元件62、第二測(cè)溫元件63以及保溫元件64各自的材料，可以使用鉬(Pt)等，可以通過(guò)光刻法等形成。又，發(fā)、熱元件61、第一測(cè)溫元件62以及第二測(cè)溫元件63也可以由相同的構(gòu)件構(gòu)成。微芯片8通過(guò)被配置在微芯片8的底面的絕熱部件18，被固定在填充有氣氛氣體的腔室等的容器中。通過(guò)利用絕熱部件18將微芯片8固定于腔室等，微芯片8的溫度不易受腔室等的內(nèi)壁的溫度變動(dòng)的影響。由玻璃等構(gòu)成的絕熱部件18的熱傳導(dǎo)率例如在I. Off/(m K)以下。如圖3所示，發(fā)熱元件61的一端例如電連接到運(yùn)算放大器170的+輸入端子，另一端接地。又，與運(yùn)算放大器170的+輸入端子和輸出端子并列地連接有電阻元件161。運(yùn)算放大器170的-輸入端子電連接于串聯(lián)連接的電阻元件162和電阻元件163之間、串聯(lián)連接的電阻元件163和電阻元件164之間、串聯(lián)連接的電阻元件164和電阻元件165之間、或者電阻元件165的接地端子。通過(guò)適當(dāng)?shù)匾?guī)定各電阻元件162 165的電阻值，例如將3. 2V的電壓Vin施加給電阻元件162的一端的話，在電阻元件163和電阻元件162間例如產(chǎn)生2. 8V的電壓Vu。又，在電阻元件164和電阻元件163間例如產(chǎn)生2. 2V的電壓'2，在電阻元件165和電阻元件164間例如產(chǎn)生I. 5V的電壓Vu。 在電源和運(yùn)算放大器的-輸入端子之間設(shè)置有開(kāi)關(guān)SW1，在電阻元件162以及電阻元件163間與運(yùn)算放大器的-輸入端子之間設(shè)置有開(kāi)關(guān)SW2，在電阻元件163以及電阻元件164間與運(yùn)算放大器的-輸入端子之間設(shè)置有開(kāi)關(guān)SW3。又，在電阻元件164以及電阻元件165間與運(yùn)算放大器的-輸入端子之間設(shè)置有開(kāi)關(guān)SW4 ;在電阻元件165的接地端子和運(yùn)算放大器的-輸入端子之間設(shè)置有開(kāi)關(guān)SW5。將3. 2V的電壓Vin施加在運(yùn)算放大器170的-輸入端子的情況下，僅開(kāi)關(guān)SWl被通電，開(kāi)關(guān)SW2、SW3、SW4、SW5被切斷。將2. 8V的電壓Vu施加在運(yùn)算放大器170的-輸入端子的情況下，僅開(kāi)關(guān)SW2被通電，開(kāi)關(guān)SWl、Sff3, Sff4, SW5被切斷。將2. 2V的電壓\2施加在運(yùn)算放大器170的-輸入端子的情況下，僅開(kāi)關(guān)SW3被通電，開(kāi)關(guān)SW1、SW2、SW4、SW5被切斷。將I. 5V的電壓Vu施加在運(yùn)算放大器170的-輸入端子的情況下，僅開(kāi)關(guān)SW4被通電，開(kāi)關(guān)SW1、SW2、SW3、SW5被切斷。將OV的電壓Vui施加在運(yùn)算放大器170的-輸入端子的情況下，僅開(kāi)關(guān)SW5被通電，開(kāi)關(guān)SWl、Sff2, Sff3, SW4被切斷。因此，通過(guò)開(kāi)關(guān)SWl、Sff2,SW3、SW4、SW5的開(kāi)閉，可以在運(yùn)算放大器170的-輸入端子施加OV或者4個(gè)等級(jí)的電壓中的某一個(gè)。因此，通過(guò)開(kāi)關(guān)311、512、513、514、515的開(kāi)閉，可以將決定發(fā)熱元件61的發(fā)熱溫度的外加電壓設(shè)定為4個(gè)等級(jí)。在這里，設(shè)對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加了 I. 5V的電壓Vu時(shí)的發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)m。又，設(shè)對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加了 2. 2V的電壓\2時(shí)的發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)h2，對(duì)運(yùn)算放大器170的+輸入端子施加了 2. 8V的電壓Vu時(shí)的發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)h3。如圖4所示，第一測(cè)溫元件62的一端例如電氣連接于運(yùn)算放大器270的-輸入端子，另一端接地。又，電阻元件261并聯(lián)連接在運(yùn)算放大器270的-輸入端子以及輸出端子。運(yùn)算放大器270的+輸入端子電連接于被串聯(lián)連接的電阻元件264和電阻元件265之間。由此，在第一測(cè)溫元件62施加0. 3V左右的弱電壓。圖I以及圖2中所示的發(fā)熱元件61的電阻值根據(jù)發(fā)熱元件61的溫度來(lái)變化。發(fā)熱元件61的溫度Th和發(fā)熱元件61的電阻值Rh的關(guān)系通過(guò)下述(I)式得到。Rh = Rh stdX [1+ a h (Th-Th std) + ^ H (Th-Th std) 2]…(I)
在這里，Th std表示發(fā)熱元件61的標(biāo)準(zhǔn)溫度，例如為20°C。Rh STD表示在標(biāo)準(zhǔn)溫度Th std下被預(yù)先測(cè)量的發(fā)熱元件61的電阻值。a H表示I次的電阻溫度系數(shù)。P H表示2次的電阻溫度系數(shù)。發(fā)熱元件61的電阻值Rh由發(fā)熱元件61的驅(qū)動(dòng)功率Ph和發(fā)熱元件61的通電電流Ih通過(guò)下述(2)式得到。Rh = Ph/Ih2…(2)或者發(fā)熱元件61的電阻值Rh根據(jù)施加于發(fā)熱元件61的電壓Vh和發(fā)熱元件61的通電電流Ih通過(guò)下述(3)式得到。Rh = Vh/Ih…(3) 此處，發(fā)熱元件61的溫度Th在發(fā)熱元件61和氣氛氣體之間達(dá)到熱平衡時(shí)穩(wěn)定。又，熱平衡狀態(tài)是指發(fā)熱元件61的發(fā)熱和從發(fā)熱元件61向氣氛氣體的散熱相互平衡的狀態(tài)。如下述(4)式所示，通過(guò)平衡狀態(tài)下的發(fā)熱元件61的驅(qū)動(dòng)功率Ph除以發(fā)熱元件61的溫度Th與氣氛氣體的溫度T1之差A(yù) Th，得到氣氛氣體的散熱系數(shù)％。又，散熱系數(shù)M1的單位例如為W/°C。Mi = PiZ(Th-Ti)= Ph/ A Th…(4)由上述⑴式，發(fā)熱元件61的溫度Th通過(guò)下述(5)式得到。Th= (1/2 3 h) X [-a h+[ a h2-4 3 h(1_Rh/Rh—std) ] 1/2]+Th—std... (5)從而，發(fā)熱元件61的溫度Th與氣氛氣體的溫度T1之差A(yù)Th由下述(6)式得到。A Th = (1/2 3 H) X [-a H+[ a H2-4 3 h(1_Rh/Rh—STD) ] 1/2]+TH—std_T工... (6)氣氛氣體的溫度T1近似于被施加自身不發(fā)熱程度的電力的第一測(cè)溫元件62的溫度第一測(cè)溫元件62的溫度T1和第一測(cè)溫元件62的電阻值R1的關(guān)系由下述(7)式得到。R1 = RlstdX [1+ a x (Ti-Ti std) + ^ x (Ti-Ti std)2]... (7)Ti std表不第一測(cè)溫兀件62的標(biāo)準(zhǔn)溫度,例如為20°C。Rijjtd表不標(biāo)準(zhǔn)溫度Tijjtd下預(yù)先測(cè)量得到的第一測(cè)溫元件62的電阻值。Ci1是表示I次的電阻溫度系數(shù)。P1是表示2次的電阻溫度系數(shù)。根據(jù)上述(7)式，第一測(cè)溫元件62的溫度T1由下述(8)式求得。T1= (1/2 3 工)X [-a 工+[ a ^-4 3 工(I-Rj/Rj—std) ]1/2]+Tlstd... (8)由此，氣氛氣體的散熱系數(shù)M1由下述(9)式求得。M1 = Ph/ A Th= Ph/ [ (I / 2 @ H) [ a H+ [ a H2-4 @ H (I _RH/RH—STD) ] 1/2] +TH—STD_ (I / 2 3 工)[-a j+[ a /-4 & j (I-RiZRi std) ]1/2] -Ti std]= (RhIh2) / [ (1/2 3 H) [ - a H+ [ a H2-4 3 H (1RH/RH STD) ] 1/2] +Th std- (1/2 ^ x)[-a j+[ a /-4 & I (I-RiZRi std) ]1/2] -Ti std]... (9)由于可測(cè)量發(fā)熱元件61的通電電流Ih和驅(qū)動(dòng)功率Ph或電壓VH，因此可根據(jù)上述
(2)式或(3)式計(jì)算發(fā)熱元件61的電阻值Rh。同樣地，也可計(jì)算第一測(cè)溫元件62的電阻R”因此，采用微芯片8，能夠根據(jù)上述(9)式計(jì)算氣氛氣體的散熱系數(shù)吣。又，通過(guò)保溫元件64將基板60的溫度保持為一定，發(fā)熱元件61發(fā)熱前的微芯片8附近的氣氛氣體的溫度和基板60的一定溫度近似。因此，能夠抑制發(fā)熱元件61發(fā)熱前的氣氛氣體的溫度的變動(dòng)。通過(guò)以發(fā)熱元件61進(jìn)一步加熱溫度變動(dòng)被暫時(shí)抑制的氣氛氣體，能夠以更高精度計(jì)算散熱系數(shù)％。此處，氣氛氣體為混合氣體，混合氣體假設(shè)由氣體A、氣體B、氣體C、和氣體D四種氣體成分構(gòu)成。氣體A的體積率Va、氣體B的體積率 Vb、氣體C的體積率V。、和氣體D的體積率Vd的總和如下述(10)式所示那樣為I。VA+VB+VC+VD = I... (10)又，設(shè)氣體A的單位體積的發(fā)熱量為Ka、氣體B的單位體積的發(fā)熱量為Kb、氣體C的單位體積發(fā)熱量為K。、氣體D的單位體積的發(fā)熱量為Kd，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q為各氣體成分的體積率乘上各氣體成分的單位體積的發(fā)熱量所得到值的總和。從而，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q由下述(11)式求得。又，單位體積的發(fā)熱量的單位為MJ/m3。Q = KaX Va+Kb X Vb+Kc X Vc+Kd XVd— (11)又，設(shè)氣體A的散熱系數(shù)為Ma、氣體B的散熱系數(shù)為Mb、氣體C的散熱系數(shù)為M。、氣體D的散熱系數(shù)為Md的話，則混合氣體的散熱系數(shù)M1為，對(duì)各氣體成分的體積率乘以各氣體成分的散熱系數(shù)所得到的值的總和。從而，混合氣體的散熱系數(shù)M1由下述(12)式求得。M1 = MaX Va+Mb X VMc X Vc+Md XVd— (12)進(jìn)一步的，氣體的散熱系數(shù)依存于發(fā)熱元件61的發(fā)熱溫度TH，混合氣體的散熱系數(shù)M1作為發(fā)熱元件61的溫度Th的函數(shù)由下述(13)式求得。M1 (Th) = Ma (Th) X Va+Mb (Th) X Vb+Mc (Th) X Vc+Md (Th) XVd - (13)從而，發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)hi時(shí)的混合氣體的散熱系數(shù)M11 (Thi)由下述(14)式求得。又，發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)h2時(shí)的混合氣體的散熱系數(shù)M12 (Th2)由下述(15)式求得，發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)h3時(shí)的混合氣體的散熱系數(shù)M13 (Th3)由下述(16)求得。M11 (Thi) = Ma(Thi) XVa+Mb(Th1) XVb+Mc(Th1) XVc+Md(Th1) XVd …(14)M12(Th2) = Ma(Th2) XVa+Mb(TH2) XVb+Mc(TH2) XVc+Md(TH2) XVd ... (15)M13(Th3) = Ma(Th3) XVa+Mb(TH3) XVb+Mc(TH3) XVc+Md(Th3) XVd …(16)此處，相對(duì)發(fā)熱元件61的溫度Th，各氣體成分的散熱系數(shù)Ma (Th)，Mb(Th)，Mc(Th)，Md(Th)有非線性關(guān)系時(shí)，上述(14)至(16)式具有線性獨(dú)立關(guān)系。又，即便在相對(duì)發(fā)熱元件61的溫度Th，各氣體成分的散熱系數(shù)Ma (Th)，Mb (Th)，Mc (Th)，Md (Th)具有線性關(guān)系的情況下，相對(duì)于發(fā)熱元件61的溫度Th的各氣體成分的散熱系數(shù)Ma(Th)，Mb(Th)，Mc(Th)，Md(Th)的變化率不同時(shí)，上述(14)至(16)式也具有線性獨(dú)立的關(guān)系。進(jìn)一步的，(14)至(16)式具有線性獨(dú)立關(guān)系時(shí)，(10)和(14)至(16)式具有線性獨(dú)立關(guān)系。圖5為顯示包含于天然氣的甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)的散熱系數(shù)和作為發(fā)熱電阻體的發(fā)熱元件61的溫度的關(guān)系的圖表。相對(duì)于發(fā)熱元件61的溫度，甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)各個(gè)氣體成分的散熱系數(shù)具有線性關(guān)系。但是，相對(duì)于發(fā)熱元件61的溫度的散熱系數(shù)的變化率，甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)各不相同。因此，構(gòu)成混合氣體的氣體成分為甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)時(shí)，上述(14)至(16)式具有線性獨(dú)立關(guān)系。
(14)至(16)式中的各氣體成分的散熱系數(shù) Ma(Thi)，Mb(Thi), Mc(Thi), Md(Thi),Ma (Th2)，Mb (Th2)，Mc (Th2)，Md (Th2)，Ma (Th3)，Mb (Th3)，Mc (Th3)，Md (Th3)的值可通過(guò)測(cè)量等預(yù)先獲得。從而，解開(kāi)(10)和(14)至(16)式的聯(lián)立方程式的話，氣體A的體積率Va、氣體B的體積率Vb、氣體C的體積率V。和氣體D的體積率Vd分別如下述(17)至(20)式所示，作為混合氣體的散熱系數(shù)M11 (Thi)，MI2(TH2) ,M13(Th3)的函數(shù)得到。又，下述(17)至(20)式中，n為自然數(shù)，fn是表示函數(shù)的符號(hào)。Va = [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3) (17)Vb = f2 [M11 (Thi)，M12 (T h2)，M13 (Th3)]…(18)Vc = f3 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)]…(19)Vd = f4 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)]…(20)此處，通過(guò)將(17)至(20)式代入上述(11)式，得到下述(21)式。Q = KaX Va+Kb X Vb+Kc X Vc+Kd X Vd=K4Xf1 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)]+Kb X f2 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)]+Kc X f3 [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)]+KdXf4XM11 (Thi) ,M12(Th2) ,M13(Th3)]... (21)如上述(21)式所示，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q通過(guò)以發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)H1，TH2，Th3時(shí)的混合氣體的散熱系數(shù)M11 (Thi) ,M12 (Th2) ,M13 (Th3)為變量的方程式求得。從而，混合氣體的發(fā)熱量Q由下述(22)式求得，g是表示函數(shù)的符號(hào)。Q = g [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3) ]... (22)由此，關(guān)于由氣體A、氣體B、氣體C和氣體D構(gòu)成的混合氣體，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如果預(yù)先得到上述(22)式，則能夠容易計(jì)算出氣體A的體積率Va、氣體B的體積率Vb、氣體C的體積率\和氣體D的體積率Vd未知的測(cè)量對(duì)象混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q。具體的，分別測(cè)量發(fā)熱元件61的發(fā)熱溫度為T(mén)H1，Th2, Th3時(shí)的測(cè)量對(duì)象混合氣體的散熱系數(shù)Mi1(Thi),M12(Th2), M13(Th3),并將它們代入(22)式，可以唯一求得測(cè)量對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q。又，氣體的發(fā)熱量、散熱系數(shù)以及熱傳導(dǎo)率等的熱特性依存于氣體的壓力。因此，如下述(23)式所示，通過(guò)將測(cè)量對(duì)象混合氣體的壓力Ps的獨(dú)立變量添加給用上述(22)式得到的發(fā)熱量Q的方程式中，發(fā)熱量Q的算出精度提高。Q = g [M11 (Thi)，M12 (Th2)，M13 (Th3)，Ps]…(23)進(jìn)一步，混合氣體的散熱系數(shù)M1，如上述(9)式所示，依存于發(fā)熱元件61的電阻Rh和第一測(cè)溫元件62的電阻R”因此，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q如下述(24)式所示，可以由以發(fā)熱溫度為T(mén)H1，TH2，Th3時(shí)的發(fā)熱元件61的電阻Rm(Tm), Rh2(Th2),Rh3(Th3)、與混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的電阻R1和壓力Ps為變量的方程式求得。Q = g[Rm (Thi) , Rh2 (Th2) , Rh3 (Th3)，R1, Ps] ... (24)因此，測(cè)量與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的發(fā)熱元件61的發(fā)熱溫度為T(mén)H1，TH2，TH3時(shí)的發(fā)熱元件61的電阻Rm (Tm)，Rh2 (Th2)，Rh3 (Th3)、與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的電阻R1和測(cè)量對(duì)象混合氣體的壓力Ps，通過(guò)代入(24)式，可以唯一求得測(cè)量對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q。又，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q如下述(25)式所示，也可以由以發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)H1，Th2, Th3時(shí)的發(fā)熱元件61的通電電流Ihi (Thi)，IH2 (Th2)，IH3 (Th3)、與混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的通電電流I1和混合氣體的壓力Ps為變量的方程式求得。Q = g [IH1 (Thi) , IH2 (Th2) , IH3 (Th3) , I1, Ps] ... (25)或者，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q如下述(26)式所示，可以由以發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)H1，Th2, Th3時(shí)的施加于發(fā)熱元件61的電壓Vhi (Thi)，VH2 (Th2)，VH3 (Th3)、施加于與混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的電壓V1和混合氣體的壓力Ps為變量的方程式求得。Q = g [VH1 (Thi)，VH2 (Th2)，VH3 (Th3) , V1, Ps] ... (26)或者，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q如下述(27)式所示，可以由以發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)H1，Th2, Th3時(shí)的連接于發(fā)熱元件61的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(下面稱為，A/D轉(zhuǎn)換電路)的輸出信號(hào)ADhi (Thi)，ADh2 (Th2)，ADh3(Th3)、連接于與混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出信號(hào)AD1和混合氣體的壓力Ps為變量的方程式求得。例如，A/D轉(zhuǎn)換電路為二重積分型時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出信號(hào)是計(jì)數(shù)值。 Q = g [ADm (Thi) , ADh2 (Th2) , ADh3 (Th3)，AD1, Ps]... (27)因此，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q如下述(28)式所示，由以發(fā)熱元件61的溫度為T(mén)hi，Th2，Th3時(shí)的來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)的輸出信號(hào)Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)、來(lái)自與混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1和混合氣體的壓力Ps為變量的方程式求得。Q = g [SH1 (Thi) , SH2 (Th2) , SH3 (Th3)，S1, Ps] ... (28)混合氣體的壓力Ps用壓力傳感器來(lái)測(cè)量。壓力傳感器例如包含由電阻元件構(gòu)成的應(yīng)變儀。應(yīng)變儀是根據(jù)壓力而變形，從而電阻發(fā)生變化。因此，壓力傳感器的輸出電壓、或者與壓力傳感器連接的A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出信號(hào)等與混合氣體的壓力Ps相關(guān)。從而，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q如下述(29)式所示，由以來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi (Thi)，SH2 (Th2) , SH3 (Th3)、來(lái)自第一測(cè)溫兀件62的電信號(hào)S1和來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)Sp為變量的方程式求得。Q = g [SH1 (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，S1, Sp] ... (29)混合氣體的溫度一定的話，來(lái)自第一測(cè)溫兀件62的電信號(hào)S1為常量。這時(shí)，混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q如下述(30)式所示，也可以由以來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi), Sh2 (Th2) , Sh3(Th3)和來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)SpS變量的方程式求得。Q =g[Sm(Tm), Sh2(Th2), Sh3(Th3), Sp] - (30)又，混合氣體的氣體成分不限定于四種。例如,混合氣體為n種氣體成分組成時(shí)，首先預(yù)先取得由下述(31)式給出的、以至少n-1種發(fā)熱溫度Tm，Th2, Th3,…，Tffiri下來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，...，Sffiri (V1)、來(lái)自與混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的S1和來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)Sp為變量的方程式。然后，測(cè)量在n-1種發(fā)熱溫度Thi, Th2, Th3,…，Tffiri下、來(lái)自與n種氣體成分各自的體積率未知的測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，...，Sffiri (^1)的值、來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值和來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的壓力傳感器的電信號(hào)Sp的值，通過(guò)代入(31)式，可以唯一求得測(cè)量對(duì)象混合氣體的單位體積的發(fā)熱量Q。Q = g[SH1 (TH1)，Sh2(Th2), Sh3(Th3),…，SttriCW1, Sp]…(31)
但是，混合氣體的氣體成分除了含有甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)之外，以j為自然數(shù)，還包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴(CjH2j+2)時(shí)，即使將甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴(Cj H2J+2)視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，也不會(huì)對(duì)(31)式的計(jì)算造成影響。例如，也可如下述(32)至(35)式所示，分別將乙烷(C2H6)、丁烷(C4Hltl)、戊烷(C5H12)、己烷(C6H14)視作乘上了規(guī)定系數(shù)的甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，來(lái)計(jì)算(31)式。C2H6 = 0. 5CH4+0. 5C3H8... (32)C4H10 = -0. 5CH4+1. 5C3H8 ... (33)C5H12 = -I. 0CH4+2. OC3H8 ... (34)C6H14 = -I. 5CH4+2. 5C3H8 ... (35)從而，設(shè)z為自然數(shù)，由n種氣體成分構(gòu)成的混合氣體的氣體成分除了含有甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)之外，還含有甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的z種烷烴(C」H2j+2)時(shí)，可以求得以至少n-z-1種發(fā)熱溫度下來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1和來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)Sp為變量的方程式。又，用于(31)式的計(jì)算的混合氣體的氣體成分的種類和單位體積的發(fā)熱量Q為未知的測(cè)量對(duì)象混合氣體的氣體成分的種類相同時(shí),可利用(31)式計(jì)算測(cè)量對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q。進(jìn)一步的，測(cè)量對(duì)象混合氣體由種類比n種少的氣體成分組成，而且種類比n種少的氣體成分，包含于(31)式的計(jì)算所用的混合氣體中時(shí)，也可利用(31)式。例如，用于(31)式的計(jì)算的混合氣體包括甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)四種氣體成分時(shí)，測(cè)量對(duì)象混合氣體不包含氮?dú)?N2)，而僅包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)和二氧化碳(CO2)三種氣體成分時(shí)，也可利用(31)式計(jì)算測(cè)量對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q。進(jìn)一步的，用于(31)式的計(jì)算的混合氣體在包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)作為氣體成分時(shí)，測(cè)量對(duì)象混合氣體即使包括用于(31)式的計(jì)算的混合氣體中所不包含的烷烴(CjH2j+2)，也可利用(31)式。這是因?yàn)?，如上所述的，甲?CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴(CjH2jt2)可視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物，不影響采用(31)式對(duì)單位體積的發(fā)熱量Q進(jìn)行計(jì)算。又，氣體的密度D與氣體的發(fā)熱量Q成比例。氣體的發(fā)熱量Q由上述(31)式得至IJ。因此，混合氣體的密度D如下述(36)式所示，由以來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi),Sh2 (Th2) , SH3 (Th3),…，Sttri (Tffiri)、來(lái)自第一測(cè)溫兀件62的電信號(hào)S1和來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)Sp為變量的方程式來(lái)求得，h作為表示函數(shù)的符號(hào)。D = h [SH1 (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，…，Sttri (Tffiri)，S1, Sp]... (36)此處，圖6所示的實(shí)施形態(tài)涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)20具有作為分別注入有多種樣本混合氣體的容器的腔室101 ;配置于腔室101中的微芯片8，該微芯片8包含圖I所示的第一測(cè)溫元件62以及被施加多個(gè)不同電壓而以多個(gè)發(fā)熱溫度Th發(fā)熱的發(fā)熱元件61 ;以及壓力傳感器201。進(jìn)一步，圖6所示的密度測(cè)量系統(tǒng)20還包括測(cè)量部301，測(cè)量部301測(cè)量依存于多個(gè)樣本混合氣體的各個(gè)溫度T1的來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值，來(lái)自多個(gè)發(fā)熱溫度Th下的發(fā)熱元件61的電信號(hào)值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值。又進(jìn)一步，密度測(cè)量系統(tǒng)20具有密度計(jì)算式制作部302和發(fā)熱量計(jì)算式制作部352。密度計(jì)算式制作部302基于多個(gè)混合氣體的已知密度D的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值、來(lái)自在多個(gè)發(fā)熱溫度下的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh的值以及來(lái)自壓力傳、感器201的電信號(hào)Sp的值，制作包含了以下變量的密度計(jì)算式，該密度計(jì)算式以來(lái)自第一測(cè)溫兀件62的電信號(hào)S1、來(lái)自多個(gè)發(fā)熱溫度Th下的發(fā)熱兀件61的電信號(hào)Sh和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp作為獨(dú)立變量、氣體的密度D作為從屬變量。發(fā)熱量計(jì)算式制作部352根據(jù)多個(gè)混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值、來(lái)自在多個(gè)發(fā)熱溫度下的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh的值以及來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值，制作包含了以下變量的發(fā)熱量計(jì)算式，該發(fā)熱量計(jì)算式以來(lái)自第一測(cè)溫兀件62的電信號(hào)S1、來(lái)自多個(gè)發(fā)熱溫度Th下的發(fā)熱兀件61的電信號(hào)Sh和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp作為獨(dú)立變量、氣體的發(fā)熱量Q作為從屬變量。又，樣本混合氣體包括多種氣體成分。 微芯片8通過(guò)絕熱部件18設(shè)置在腔室101內(nèi)。腔室101連接有用于將樣本混合氣體輸送到腔室101的流路102和，用于將樣本混合氣體從腔室101排出到外部的流路103。作為測(cè)量腔室101內(nèi)部的氣體的壓力的壓力傳感器201，例如可以使用表壓傳感器和絕壓傳感器。壓力傳感器201具有感壓元件。感壓元件例如可以使用半導(dǎo)體膜片型、靜電電容型、彈性體膜片型、壓電型以及振動(dòng)型等。在采用密度D和發(fā)熱量Q各不同的四種樣本混合氣體的情況下，如圖7所示，準(zhǔn)備儲(chǔ)存第一樣本混合氣體的第一儲(chǔ)氣瓶50A、儲(chǔ)存第二樣本混合氣體的第二儲(chǔ)氣瓶50B、儲(chǔ)存第三樣本混合氣體的第三儲(chǔ)氣瓶50C和儲(chǔ)存第四樣本混合氣體的第四儲(chǔ)氣瓶50D。第一儲(chǔ)氣瓶50A通過(guò)流路91A連接有調(diào)節(jié)第一樣本混合氣體的氣壓的第一氣壓調(diào)節(jié)器31A。又，第一氣壓調(diào)節(jié)器31A通過(guò)流路92A連接有第一流量控制裝置32A。第一流量控制裝置32A控制通過(guò)流路92A和流路102輸送到密度測(cè)量系統(tǒng)20的第一樣本混合氣體的流量。第二儲(chǔ)氣瓶50B通過(guò)流路91B連接有第二氣壓調(diào)節(jié)器31B。又，第二氣壓調(diào)節(jié)器31B通過(guò)流路92B連接有第二流量控制裝置32B。第二流量控制裝置32B對(duì)通過(guò)流路92B，93，102輸送到密度測(cè)量系統(tǒng)20的第二樣本混合氣體的流量進(jìn)行控制。第三儲(chǔ)氣瓶50C通過(guò)流路91C連接有第三氣壓調(diào)節(jié)器31C。又，第三氣壓調(diào)節(jié)器31C通過(guò)流路92C連接有第三流量控制裝置32C。第三流量控制裝置32C控制通過(guò)流路92C，93，102輸送到密度測(cè)量系統(tǒng)20的第三樣本混合氣體的流量。第四儲(chǔ)氣瓶50D通過(guò)流路91D連接有第四氣壓調(diào)節(jié)器31D。又，第四氣壓調(diào)節(jié)器3ID通過(guò)流路92D連接有第四流量控制裝置32D。第四流量控制裝置32D控制通過(guò)流路92D，93，102輸送到密度測(cè)量系統(tǒng)20的第四樣本混合氣體的流量。第一至第四樣本混合氣體例如分別是密度以及發(fā)熱量不同的天然氣。第一至第四樣本混合氣體例如分別以不同的比例包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)四種氣體成分。第一樣本混合氣體被填充至圖6所示的腔室101之后，壓力傳感器201輸出依存于第一樣本混合氣體的壓力的電信號(hào)Sp。圖I以及圖2所示的微芯片8的第一測(cè)溫元件62輸出依存于第一樣本混合氣體溫度的電信號(hào)S〗。發(fā)熱兀件61被施加來(lái)自圖6所不的驅(qū)動(dòng)電路303的驅(qū)動(dòng)功率PH1，PH2，PH3。在被施加了驅(qū)動(dòng)功率PH1，PH2，PH3的情況下，與第一樣本混合氣體接觸的發(fā)熱元件61例如以100°C的溫度Tm，150°C的溫度TH2，200°C的溫度Th3進(jìn)行發(fā)熱，并輸出發(fā)熱溫度Thi下的電信號(hào)Sm (Tm)，發(fā)熱溫度Th2下的電信號(hào)Sh2(Th2)，和發(fā)熱溫度Th3下的電信號(hào)SH3 (Th3)。
第一樣本混合氣體從腔室101中去除之后，第二至第四樣本混合氣體依次填充到腔室101中。第二樣本混合氣體填充到腔室101之后，壓力傳感器201輸出依存于第二樣本混合氣體的壓力的電信號(hào)Sp。圖I以及圖2所示的微芯片8的第一測(cè)溫元件62輸出依存于第二樣本混合氣體溫度的電信號(hào)S”與第二樣本混合氣體接觸的發(fā)熱元件61輸出發(fā)熱溫度Thi下的電信號(hào)Sm (Thi)，發(fā)熱溫度Th2下的電信號(hào)SH2 (Th2)，和發(fā)熱溫度Th3下的電信號(hào) Sh3 (Th3)。
第三樣本混合氣體被填充至圖6所示的腔室101之后，壓力傳感器201輸出依存于第三樣本混合氣體的壓力的電信號(hào)Sp。圖I以及圖2所不的微芯片8的第一測(cè)溫兀件62輸出依存于第三樣本混合氣體溫度的電信號(hào)S”與第三樣本混合氣體接觸的發(fā)熱元件61輸出發(fā)熱溫度Tm下的電信號(hào)Sm (Tm)，發(fā)熱溫度Th2下的電信號(hào)SH2 (Th2)，和發(fā)熱溫度TH3下的電信號(hào)SH3 (Th3)。第四樣本混合氣體被填充至圖6所示的腔室101之后，壓力傳感器201輸出依存于第四樣本混合氣體的壓力的電信號(hào)Sp。圖I以及圖2所示的微芯片8的第一測(cè)溫元件62輸出依存于第四樣本混合氣體溫度的電信號(hào)S”接著，與第四樣本混合氣體接觸的發(fā)熱元件61輸出發(fā)熱溫度Thi下的電信號(hào)Sm (Thi),發(fā)熱溫度Th2下的電信號(hào)SH2 (Th2),和發(fā)熱溫度Th3下的電信號(hào)Sh3(Th3)。又，各樣本混合氣體包括n種氣體成分時(shí)，微芯片8的圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61以至少n-1種不同的溫度發(fā)熱。但是，如上所述，甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)以外的烷烴(Cj H2J+2)可視為甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)的混合物。從而，使z為自然數(shù)，由n種氣體成分構(gòu)成的樣本混合氣體除了包括甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)作為氣體成分以外，還包含z種烷烴(Cj H2J+2)時(shí)，發(fā)熱元件61至少以n-z-1種不同的溫度發(fā)熱。如圖6所示，微芯片8以及壓力傳感器201通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路304與包括測(cè)量部301的中央運(yùn)算處理裝置(CPU)300連接。CPU300上連接有電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401。測(cè)量部301對(duì)來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值以及來(lái)自發(fā)熱元件61的發(fā)熱溫度Thi下的電信號(hào)Shi (Thi)、發(fā)熱溫度Th2下的電信號(hào)Sh2(Th2)、發(fā)熱溫度Th3下的電信號(hào)Sh3(Th3)的值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。來(lái)自第一測(cè)溫兀件62的電信號(hào)S1可以是,第一測(cè)溫兀件62的電阻值R1、第一測(cè)溫元件62的通電電流I1、施加于第一測(cè)溫元件62的電壓V1以及連接于第一測(cè)溫元件62的A/D轉(zhuǎn)換電路304的輸出信號(hào)AD1中任一個(gè)。同樣，來(lái)自發(fā)熱兀件61的電信號(hào)Sh胃以是,發(fā)熱元件61的電阻值Rh、發(fā)熱元件61的通電電流Ih、施加于發(fā)熱元件61的電壓VhW及連接于發(fā)熱元件61的A/D轉(zhuǎn)換電路304的輸出信號(hào)ADh中任一個(gè)。又，來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp例如可以是，壓力傳感器201所具有的應(yīng)變儀的電阻值、應(yīng)變儀的通電電流、施加于應(yīng)變儀的電壓以及連接于應(yīng)變儀的A/D轉(zhuǎn)換電路304的輸出信號(hào)中的任一個(gè)。包含于CPU300中的密度計(jì)算式制作部302收集例如第一至第四樣本混合氣體各自的已知的密度D的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的多個(gè)測(cè)量值、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi)，SH2 (Th2)，Sh3(Th3)的多個(gè)測(cè)量值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的多個(gè)測(cè)量值。進(jìn)一步的，發(fā)熱量計(jì)算式制作部352基于所收集的密度D的值、電信號(hào)S1的值、電信號(hào)Sh的值以及電信號(hào)Sp的值，通過(guò)多變量分析，計(jì)算以來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi), SH2(TH2)，SH3 (Th3)以及來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)的Sp為獨(dú)立變量、以氣體的密度D為從屬變量的密度計(jì)算式。包含于CPU300中的發(fā)熱量計(jì)算式制作部352收集例如第一至第四樣本混合氣體各自的已知的發(fā)熱量Q的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的多個(gè)測(cè)量值、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi (Thi)，SH2 (Th2)，Sh3(Th3)的多個(gè)測(cè)量值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的多個(gè)測(cè)量值。進(jìn)一步的，發(fā)熱量計(jì)算式制作部352基于所收集的發(fā)熱量Q的值、電信號(hào)S1的值、電信號(hào)Sh的值以及電信號(hào)Sp的值，通過(guò)多變量分析，計(jì)算以來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)以及來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)的Sp為獨(dú)立變量、以氣體的發(fā)熱量Q為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式。又，多變量分析是指A. J Smola和B. Scholkopf所著的《支持向量回歸的教程》(《ATutorial on Support Vector Regression》)(NeuroCOLT TechnicalReport (NC-TR-98-030)、1998年)所揭示的支持矢量回歸、多元回歸分析，以及日本專利公開(kāi)平5-141999號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的模糊量化理論II類等。
密度測(cè)量系統(tǒng)20進(jìn)一步具有連接于CPU300的計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402。計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402保存密度計(jì)算式制作部302制作的密度計(jì)算式和發(fā)熱量計(jì)算式制作部352制作的發(fā)熱量計(jì)算式。而且，CPU300連接有輸入裝置312和輸出裝置313。輸入裝置312可以使用例如鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等指向裝置等。輸出裝置313可以使用液晶顯示器、監(jiān)視器等圖像顯示裝置和打印機(jī)等。接著，參考圖8所示的流程圖對(duì)使用實(shí)施形態(tài)涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)20的、密度計(jì)算式和發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法進(jìn)行說(shuō)明。又，以下設(shè)定腔室101內(nèi)部的氣壓為大氣壓、5kPa、20kPa以及30kPa，對(duì)制作密度計(jì)算式和發(fā)熱量計(jì)算式的例子進(jìn)行說(shuō)明。(a)步驟SlOO中，保持圖7所示的第二至第四流量控制裝置32B-32D的閥閉合，第一流量控制裝置32A的閥打開(kāi)，將第一樣本混合氣體導(dǎo)入圖6所示的腔室101內(nèi)。步驟SlOl中，腔室101內(nèi)部的氣壓與大氣壓相同。測(cè)量部301對(duì)表示來(lái)自壓力傳感器201的氣壓的電信號(hào)Sp的值進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。又，測(cè)量部301對(duì)來(lái)自與第一樣本混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。接著，驅(qū)動(dòng)電路303對(duì)圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61施加驅(qū)動(dòng)功率PH1，使發(fā)熱元件61以100°C發(fā)熱。圖6所示的測(cè)量部301將來(lái)自以100°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(b)步驟S102中，測(cè)量部301判定腔室101內(nèi)的氣壓切換是否完成。如果至5kPa、20kPa以及30kPa的切換未完成，則返回步驟SlOl，設(shè)定腔室101內(nèi)的氣壓為5kPa。進(jìn)一步地，測(cè)量部301將5kPa下來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值以及來(lái)自以100°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sm (Tm)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(c)再在步驟S102中，測(cè)量部301判定腔室101內(nèi)的氣壓切換是否完成。如果至20kPa以及30kPa的切換未完成，則返回步驟SlOl，設(shè)定腔室101內(nèi)的氣壓為20kPa。進(jìn)一步地，測(cè)量部301將20kPa下來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值以及來(lái)自以100°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sm (Tm)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(d)再在步驟S102中，測(cè)量部301判定腔室101內(nèi)的氣壓切換是否完成。如果至30kPa的切換未完成，則返回步驟S101，設(shè)定腔室101內(nèi)的氣壓為30kPa。進(jìn)一步地，測(cè)量部301將30kPa下來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值、來(lái)自第一測(cè)溫兀件62的電信號(hào)S1的值以及來(lái)自以100°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(e)腔室101內(nèi)的氣壓切換完成了時(shí)，從步驟S102進(jìn)到步驟S103。步驟S103中，驅(qū)動(dòng)電路303判定圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度的切換是否完成。如果至溫度150°C和溫度200°C的切換未完成，則返回步驟S101，圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路303使圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61以150°C發(fā)熱。然后，重復(fù)步驟SlOl和步驟S102的循環(huán)，圖6所示的測(cè)量部301將分別在大氣壓、5kPa、20kPa以及30kPa下的來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值以及來(lái)自以150 °C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh2(Th2)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(f)再在步驟S103中，驅(qū)動(dòng)電路303判定圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度的切換是否完成。如果至溫度200°C的切換未完成，則返回步驟S101，圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路303使圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61以200°C發(fā)熱。然后，重復(fù)步驟SlOl和步驟S102的循環(huán)，圖6所示的測(cè)量部301將分別在大氣壓、5kPa、20kPa以及30kPa下的來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值以及來(lái)自以200°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh3(Th3)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(g)發(fā)熱元件61的溫度切換完成了時(shí)，從步驟S103進(jìn)到步驟S104。步驟S104中，判定樣本混合氣體的切換是否完成。至第二至第四樣本混合氣體的切換未完成時(shí)，返回步驟S100。步驟SlOO中，關(guān)閉圖7所示的第一流量控制裝置32A，維持第三至第四流量控制裝置32C-32D的閥關(guān)閉而打開(kāi)第二流量控制裝置32B的閥，將第二樣本混合氣體導(dǎo)入圖6所示的腔室101內(nèi)。(h)與第一樣本混合氣體一樣地，重復(fù)步驟SlOl至步驟S103的循環(huán)。測(cè)量部301計(jì)將測(cè)量值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。又，測(cè)量部301將分別在大氣壓、5kPa、20kPa以及30kPa下、來(lái)自與第二樣本混合氣體接觸的壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值以及來(lái)自以溫度1001、1501、2001發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(i)其后，重復(fù)步驟SlOO至步驟S104的循環(huán)。由此，測(cè)量部301將分別在大氣壓、5kPa、20kPa以及30kPa下、來(lái)自與第三樣本混合氣體接觸的壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值以及來(lái)自以溫度100°C、150°C、200°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi), Sh2(Th2), Sh3(Th3)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。又，測(cè)量部301將分別在大氣壓、5kPa、20kPa以及30kPa下、來(lái)自與第四樣本混合氣體接觸的壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值、來(lái)自第一測(cè)溫兀件62的電信號(hào)S1的值以及來(lái)自以溫度100°C、150°C、200°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sm (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(j)在步驟S105中，從輸入裝置312向密度計(jì)算式制作部302輸入第一樣本混合氣體的已知的密度D的值、第二樣本混合氣體的已知的密度D的值、第三樣本混合氣體的已知的密度D的值、以及第四樣本混合氣體的已知的密度D的值。又，從輸入裝置312向發(fā)熱量計(jì)算式制作部352輸入第一樣本混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值、第二樣本混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值、第三樣本混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值、以及第四樣本混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值。進(jìn)一步，密度計(jì)算式制作部302以及發(fā)熱量計(jì)算式制作部352分別從電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401讀取來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的多個(gè)測(cè)量值、和來(lái)自發(fā)熱兀件61的電信號(hào)Shi (Tm), SH2 (Th2) , Sh3(Th3)的多個(gè)測(cè)量值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的多個(gè)測(cè)量值。(k)在步驟S106中，密度計(jì)算式制作部302基于第一至第四樣本混合氣體的密度D的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S 1的多個(gè)測(cè)量值、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi (Thi)，Sh2(Th2)，Sh3(Th3)的多個(gè)測(cè)量值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的多個(gè)測(cè)量值，進(jìn)行多元回歸分析。通過(guò)多元回歸分析，密度計(jì)算式制作部302計(jì)算以來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1、和來(lái)自發(fā)熱兀件61的電信號(hào)Shi(Thi), Sh2 (Th2) , SH3 (Th3)和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp為獨(dú)立變量、以氣體的密度D為從屬變量的密度計(jì)算式。又，發(fā)熱量計(jì)算式制作部352基于第一至第四樣本混合氣體的發(fā)熱量Q的值、來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的多個(gè)測(cè)量值、和來(lái)自發(fā)熱元件61的的電信號(hào)Sm (Tm)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)的多個(gè)測(cè)量值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的多個(gè)測(cè)量值，進(jìn)行多元回歸分析。通過(guò)多元回歸分析，發(fā)熱量計(jì)算式制作部352計(jì)算以來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1、和來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp為獨(dú)立變量、以氣體的發(fā)熱量Q為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式。然后，在步驟S107中，密度計(jì)算式制作部302將所制作的密度計(jì)算式保存在計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402中，發(fā)熱量計(jì)算式制作部352將所制作的發(fā)熱量計(jì)算式保存在計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402中，完成了實(shí)施形態(tài)涉及的發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法。如上所述，根據(jù)采用實(shí)施形態(tài)涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)20的密度計(jì)算式和發(fā)熱量計(jì)算式的制作方法，可以制作能夠唯一地計(jì)算氣體的密度D的值的密度計(jì)算式和能夠唯一地計(jì)算氣體的發(fā)熱量Q的值的發(fā)熱量計(jì)算式。接著，對(duì)測(cè)量密度D和發(fā)熱量Q未知的測(cè)量對(duì)象混合氣體的密度D和發(fā)熱量Q的值時(shí)的、實(shí)施形態(tài)涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)20的功能進(jìn)行說(shuō)明。例如，以未知體積率包含甲烷(CH4)、丙烷(C3H8)、氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)等的密度D以及發(fā)熱量Q未知的天然氣等的測(cè)量對(duì)象混合氣體被導(dǎo)入腔室101中。壓力傳感器201輸出依存于測(cè)量對(duì)象混合氣體的氣壓的電信號(hào)Sp。圖I以及圖2所示的微芯片8的第一測(cè)溫元件62輸出依存于測(cè)量對(duì)象混合氣體的溫度的電信號(hào)S”接著，從圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路303對(duì)發(fā)熱元件61依次施加驅(qū)動(dòng)功率PH1，PH2，PH3。被施加了驅(qū)動(dòng)功率PH1，PH2，PH3時(shí)，與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的發(fā)熱元件61例如以100°C的溫度TH1、150°C的溫度Th2和200°C的溫度Th3發(fā)熱，并輸出發(fā)熱溫度Thi下的電信號(hào)Shi (Thi),發(fā)熱溫度Th2下的電信號(hào)SH2 (Th2),發(fā)熱溫度Th3下的電信號(hào)SH3 (Th3)。圖6所示的測(cè)量部301對(duì)來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的、依存于測(cè)量對(duì)象混合氣體的氣壓的壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值、依存于測(cè)量對(duì)象混合氣體的溫度T1的來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值、來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的發(fā)熱元件61的發(fā)熱溫度下Thi的電信號(hào)Shi(Thi)、發(fā)熱溫度Th2下的電信號(hào)Sh2(Th2)、發(fā)熱溫度Th3下的電信號(hào)Sh3(Th3)的值進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。如上所述，計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402保存以來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1、來(lái)自發(fā)熱溫度Thi為100°C的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sm (Thi)、來(lái)自發(fā)熱溫度Th2為150°C的發(fā)熱元件61的電信號(hào)SH2 (Th2)、來(lái)自發(fā)熱溫度Th3為200°C的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh3(Th3)和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp為獨(dú)立變量，以氣體的密度D為從屬變量的密度計(jì)算式。又，計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402保存以來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1、來(lái)自發(fā)熱溫度Thi為100°C的發(fā)熱兀件61的電信號(hào)Shi(Thi)、來(lái)自發(fā)熱溫度Th2為150 °C的發(fā)熱兀件61的電信號(hào)SH2 (Th2)、來(lái)自發(fā)熱溫度Th3為200°C的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh3(Th3)和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp為獨(dú)立變量，以氣體的發(fā)熱量Q為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式。實(shí)施形態(tài)涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)20進(jìn)一步具有密度計(jì)算部305和發(fā)熱量計(jì)算部355。密度計(jì)算部305將來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的測(cè)量值、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh的測(cè)量值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的測(cè)量值分別代入發(fā)熱量計(jì)算式的來(lái)自第一測(cè)溫兀件62的電信號(hào)S1的獨(dú)立變量、來(lái)自發(fā)熱兀件61的電信號(hào)Sh的獨(dú)立變量和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的獨(dú)立變量，計(jì)算被注入腔室101的測(cè)量對(duì)象混合氣體的密度D的測(cè)量值。發(fā)熱量計(jì)算部355將來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的測(cè)量值、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh的測(cè)量值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的測(cè)量值分別代入發(fā)熱量計(jì)算式的來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的獨(dú)立變量、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh的獨(dú)立變量和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的獨(dú)立變量，計(jì)算被注入腔室101的測(cè)量對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q的測(cè)量值。CPU300還連接有計(jì)算值存儲(chǔ)裝置403。計(jì)算值存儲(chǔ)裝置403保存有密度計(jì)算部305計(jì)算出的測(cè)量對(duì)象混合氣體的密度D的值和發(fā)熱量計(jì)算部355計(jì)算出的測(cè)量對(duì)象混合氣體的發(fā)熱量Q的值。接著，用圖9所示的流程圖對(duì)使用了實(shí)施形態(tài)涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)20的、密度以及發(fā)熱量的測(cè)量方法進(jìn)行說(shuō)明。(a)步驟S200中，將測(cè)量對(duì)象混合氣體導(dǎo)入圖6所示的腔室101內(nèi)。步驟S201中，測(cè)量部301對(duì)來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。又，測(cè)量部301對(duì)來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。接著，驅(qū)動(dòng)電路303對(duì)圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61施加驅(qū)動(dòng)功率Pm，使發(fā)熱元件61以100°C發(fā)熱。圖6所示的測(cè)量部301將來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的、以100°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(b)步驟S202中，圖6所示的驅(qū)動(dòng)電路303判定圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度的切換是否完成。如果至溫度150°C、和溫度2000C的切換未完成，則返回步驟S201，驅(qū)動(dòng)電路303對(duì)圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61施加驅(qū)動(dòng)功率Ph2，使發(fā)熱元件61以150°C發(fā)熱。圖6所示的測(cè)量部301將來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的、以150°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh2(Th2)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。(c)再在步驟S202中，判定圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61的溫度切換是否完成。在至溫度2000C的切換沒(méi)有完成的時(shí)候，返回步驟S201，驅(qū)動(dòng)電路303對(duì)圖I和圖2所示的發(fā)熱元件61施加驅(qū)動(dòng)功率PH3，使發(fā)熱元件61以200°C發(fā)熱。圖6所示的測(cè)量部301將來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的、以200°C發(fā)熱的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sh3(Th3)的值保存于電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中。、
(d)發(fā)熱元件61的溫度切換完成時(shí)，從步驟S202進(jìn)到步驟S203。步驟S203中，圖6所示的密度計(jì)算部305從計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402中讀出以來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sm (Tm)、SH2 (Th2)、Sh3(Th3)和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp為獨(dú)立變量，以氣體的密度D為從屬變量的密度計(jì)算式。又，發(fā)熱量計(jì)算部355從計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402中讀出以來(lái)自第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1、來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sm(Tm)、SH2 (Th2)、SH3 (Th3)和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp為獨(dú)立變量，以氣體的發(fā)熱量Q為從屬變量的發(fā)熱量計(jì)算式。進(jìn)一步，密度計(jì)算部305和發(fā)熱量計(jì)算部355分別從電信號(hào)存儲(chǔ)裝置401中讀出來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的測(cè)量值、來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sm (Thi)、SH2 (Th2)、SH3 (Th3)的測(cè)量值和來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的測(cè)量值。(e)在步驟S204中，密度計(jì)算部305將測(cè)量值分別代入密度計(jì)算式的電信號(hào)S1'電信號(hào)Shi (Thi)、SH2 (Th2)、SH3 (Th3)以及電信號(hào)Sp的獨(dú)立變量，計(jì)算出測(cè)量混合氣體的密度D 的值。又，發(fā)熱量計(jì)算部355將測(cè)量值分別代入發(fā)熱量計(jì)算式的電信號(hào)Sp電信號(hào)Shi (Thi)、SH2 (Th2)、Sh3(Th3)以及電信號(hào)Sp的獨(dú)立變量，計(jì)算出測(cè)量混合氣體的發(fā)熱量Q的值。然后，密度計(jì)算部305將算出了的密度D的值保存在計(jì)算值存儲(chǔ)裝置403中，發(fā)熱量計(jì)算部355將算出了的發(fā)熱量Q的值保存在計(jì)算值存儲(chǔ)裝置403中，實(shí)施形態(tài)涉及的密度測(cè)量方法完成。采用以上所說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)所涉及的發(fā)熱量計(jì)算方法，能夠根據(jù)來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)S1的值、來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)的值以及來(lái)自與測(cè)量對(duì)象混合氣體接觸的壓力傳感器201的電信號(hào)Sp的值，對(duì)測(cè)量對(duì)象混合氣體的密度D的值和發(fā)熱量Q的值進(jìn)行測(cè)量。天然氣由于出產(chǎn)的氣田不同其烴的成分比率也不同。又，天然氣中除了烴之外，還包括有，氮?dú)?N2)或碳酸氣體(CO2)等。因此，由于不同的出產(chǎn)氣田，包含于天然氣的氣體成分的體積率不同，即使氣體成分的種類已知，天然氣的密度D以及發(fā)熱量Q未知的情況也很多。又，即使是同一氣田來(lái)的天然氣，其密度D以及發(fā)熱量Q也不一定是始終不變的，其可能隨著開(kāi)采時(shí)期而變化。以往，在征收天然氣的使用費(fèi)的時(shí)候，不是根據(jù)天然氣的使用發(fā)熱量Q而是根據(jù)使用體積來(lái)進(jìn)行收費(fèi)的。然而，由于天然氣隨著出產(chǎn)氣田的不同其發(fā)熱量Q不同，因此根據(jù)使用體積來(lái)收費(fèi)是不公平的。對(duì)此，根據(jù)實(shí)施形態(tài)涉及的發(fā)熱量計(jì)算方法，可簡(jiǎn)單地計(jì)算出氣體的成分種類為已知但由于氣體成分的體積率未知導(dǎo)致密度D和發(fā)熱量Q未知的天然氣等的混合氣體的密度D和發(fā)熱量Q。因此，能夠公平地征收使用費(fèi)。又，將測(cè)量了密度D和發(fā)熱量Q的氣體排放到大氣中不利于環(huán)境。因此，在測(cè)量輸氣管中的氣體的密度D和發(fā)熱量Q時(shí)，優(yōu)選為在輸氣管自身中設(shè)置密度測(cè)量系統(tǒng)，或者在輸氣管的旁路途徑設(shè)置密度測(cè)量系統(tǒng)，使測(cè)量了密度D以及發(fā)熱量Q的氣體返回輸氣管。這時(shí)，輸氣管中的氣壓明顯地變動(dòng)。與此相對(duì)，根據(jù)實(shí)施形態(tài)涉及的密度測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)在發(fā)熱量計(jì)算式中包含壓力的獨(dú)立變量，可以抑制由于氣壓的變動(dòng)導(dǎo)致的密度D和發(fā)熱量Q的計(jì)算誤差。又，發(fā)熱量計(jì)算式的制作和發(fā)熱量的測(cè)量?jī)烧呤褂孟嗤膲毫鞲衅?01時(shí)，壓力傳感器201也可以沒(méi)有補(bǔ)償電路。這是因?yàn)榧词刮幢販y(cè)量到準(zhǔn)確的壓力的值，只要可以測(cè)量到壓力傳感器201根據(jù)壓力輸出的電信號(hào)，就可以抑制由于氣壓的變動(dòng)導(dǎo)致的發(fā)熱量的計(jì)算誤差。(其他的實(shí)施形態(tài))如上所述，本發(fā)明雖然根據(jù)實(shí)施形態(tài)有所記載，但構(gòu)成該揭示的一部分的記述以及附圖并不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限定。根據(jù)該揭示，各種替代的實(shí)施形態(tài)、實(shí)施形態(tài)以及運(yùn)用技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。例如，在實(shí)施形態(tài)中，對(duì)圖6所示的計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402保存以來(lái)自壓力傳感器201的電信號(hào)、來(lái)自圖I所示的第一測(cè)溫元件62的電信號(hào)以及來(lái)自多個(gè)發(fā)熱溫度下的發(fā)熱元件61的電信號(hào)為獨(dú)立變量，以氣體的密度D為從屬變量的密度計(jì)算式的例子進(jìn)行了說(shuō)明。與此相對(duì)，如在上述(23)式的說(shuō)明，與氣體的密度D成比例的發(fā)熱量Q可以由以氣體的壓力Ps、發(fā)熱元件61的溫度分別為T(mén)H1、TH2、Th3時(shí)的氣體的散熱系數(shù)Mi1(Thi),M12(Th2)，M13(Th3)為變量的方程式得到。因此，圖6所示的計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402也可以保存以氣體的壓力以及發(fā)熱元件61的多個(gè)發(fā)熱溫度下的氣體的散熱系數(shù)為獨(dú)立變量，以密度D為從屬變量的密度計(jì)算式。這時(shí)，測(cè)量部301使發(fā)熱元件61以多個(gè)發(fā)熱溫度發(fā)熱，以測(cè)量 被注入腔室101的氣體的散熱系數(shù)的測(cè)量值。又，能夠采用微芯片8來(lái)測(cè)量氣體的散熱系數(shù)正如上述(9)式所說(shuō)明的。密度計(jì)算部305將氣體的壓力的測(cè)量值以及氣體的散熱系數(shù)的測(cè)量值代入被保存在計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402中的密度計(jì)算式的獨(dú)立變量，計(jì)算氣體的密度D的測(cè)量值。接著，圖10表示在發(fā)熱電阻流過(guò)2mA、2. 5mA以及3mA的電流時(shí)的混合氣體的散熱系數(shù)和熱傳導(dǎo)率的關(guān)系。如圖10所示，混合氣體的散熱系數(shù)和熱傳導(dǎo)率是一般性的比例關(guān)系。因此，圖6所示的計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402也可以保存以氣體的壓力以及發(fā)熱元件61的多個(gè)發(fā)熱溫度下的氣體的熱傳導(dǎo)率為獨(dú)立變量，以密度D為從屬變量的密度計(jì)算式。這時(shí)，測(cè)量部301使發(fā)熱元件61以多個(gè)發(fā)熱溫度發(fā)熱，以測(cè)量被注入腔室101的氣體的熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值。發(fā)熱量計(jì)算部355將氣體的壓力的測(cè)量值以及氣體的熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值代入被保存在計(jì)算式存儲(chǔ)裝置402中的密度計(jì)算式的獨(dú)立變量，計(jì)算氣體的密度D的測(cè)量值。這樣，應(yīng)理解為本發(fā)明包含在此沒(méi)有記載的各種的實(shí)施形態(tài)等。(實(shí)施例)首先，準(zhǔn)備了發(fā)熱量Q的值為已知的12種樣本混合氣體。12種樣本混合氣體都分別包含甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)'氮?dú)?N2)和二氧化碳(CO2)中的任意種或全部作為氣體成分。例如某樣本混合氣體包括90vol%的甲烷、3vol%的乙烷、lvol%的丙燒、lvol%的丁燒、4vol%的氮?dú)夂虸vol %的二氧化碳。又,某樣本混合氣體包括85vol 的甲燒、IOvol 的乙燒、3vol 的丙燒和2vol 的丁燒,不包括氣氣和_■氧化碳。又，某樣本混合氣體包括85vol %的甲燒、8vol %的乙燒、2vol %的丙燒、Ivol %的丁燒、2vol%的氮?dú)夂?vol%的二氧化碳。接著，分別采用12種樣本混合氣體，取得來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)Sp的多個(gè)測(cè)量值、以及來(lái)自被施加了 4個(gè)不同電壓的發(fā)熱元件的電信號(hào)Sm (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，Sh4 (Th4)的多個(gè)測(cè)量值。其后，根據(jù)12種樣本混合氣體的已知的密度D的值、來(lái)自壓力傳感器的Sp的多個(gè)測(cè)量值、和來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Sm (Tm)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，Sh4 (Th4)的多個(gè)測(cè)量值，通過(guò)支持矢量回歸，制作以來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)Sp和來(lái)自發(fā)熱元件的電信號(hào)Shi(Thi),Sh2 (Th2)，Sh3(Th3)，Sh4(Th4)為獨(dú)立變量、以密度D為從屬變量的用于計(jì)算密度D的方程式。
采用所制作的用于計(jì)算密度D的方程式，分別計(jì)算出12種樣本混合氣體各自的密度D，在比較這些計(jì)算出的密度D和實(shí)際的密度D時(shí)，如圖11所示，誤差在±0. 65%以內(nèi)。接著，分別采用12種樣本混合氣體，取得來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)Sp的多個(gè)測(cè)量值、以及來(lái)自被施加了 4個(gè)不同電壓的發(fā)熱元件的電信號(hào)Sm (Thi)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，Sh4 (Th4)的多個(gè)測(cè)量值。其后,根據(jù)12種樣本混合氣體的已知的發(fā)熱量Q的值、來(lái)自壓力傳感器的Sp的多個(gè)測(cè)量值、和來(lái)自發(fā)熱元件61的電信號(hào)Shi(Thi), Sh2(Th2), Sh3(Th3), Sh4(Th4)的多個(gè)測(cè)量值，通過(guò)支持矢量回歸，制作以來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)Sp和來(lái)自發(fā)熱元件的電信號(hào)Sm (Tm)，SH2 (Th2)，SH3 (Th3)，Sh4 (Th4)為獨(dú)立變量、以發(fā)熱量Q為從屬變量的用于計(jì)算發(fā)熱量Q的方程式。
采用所制作的方程式，分別計(jì)算出12種樣本混合氣體各自的發(fā)熱量Q，在比較這些算出的發(fā)熱量Q和實(shí)際的發(fā)熱量Q時(shí)，如圖12所示，誤差在±1%以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括 測(cè)量部，所述測(cè)量部測(cè)量氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值； 存儲(chǔ)裝置，所述存儲(chǔ)裝置保存所述散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率與密度的相關(guān)關(guān)系；和密度計(jì)算部，所述密度計(jì)算部基于所述氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值和所述相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出所述氣體的密度的測(cè)量值。
2.如權(quán)利要求I所述的密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在干， 所述測(cè)量部測(cè)量所述氣體的壓カ的測(cè)量值， 所述相關(guān)關(guān)系的變量還包含所述壓カ， 所述密度計(jì)算部基于所述氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率、所述壓カ的測(cè)量值和所述相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出所述氣體的密度的測(cè)量值。
3.如權(quán)利要求I或2所述的密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在干， 所述相關(guān)關(guān)系是基于包含多種氣體成分的多種樣本混合氣體的密度的值和所述多種樣本混合氣體的各自的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的值而得到的。
4.如權(quán)利要求3所述的密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，為了得到所述相關(guān)關(guān)系，采用了支持矢量回歸。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在干， 所述存儲(chǔ)裝置還保存所述散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率與發(fā)熱量的相關(guān)關(guān)系， 所述密度測(cè)量系統(tǒng)還具有發(fā)熱量計(jì)算部，所述發(fā)熱量計(jì)算部基于所述氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值和所述關(guān)于發(fā)熱量的相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出所述氣體的發(fā)熱量的測(cè)量值。
6.如權(quán)利要求5所述的密度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于，基于包含多種氣體成分的多種樣本混合氣體的發(fā)熱量的值和所述多種樣本混合氣體的各自的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的值，得到所述關(guān)于發(fā)熱量的相關(guān)關(guān)系。
7.如權(quán)利要求6所述的密度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，為了得到所述關(guān)于發(fā)熱量的相關(guān)關(guān)系，采用了支持矢量回歸。
8.ー種密度的測(cè)量方法，其特征在于，包括 測(cè)量氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值的步驟； 準(zhǔn)備所述散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率與密度的相關(guān)關(guān)系的步驟；和基于所述氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值和所述相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出所述氣體的密度的測(cè)量值的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的密度的測(cè)量方法，其特征在干， 所述相關(guān)關(guān)系的變量還包含壓カ， 所述密度的測(cè)量方法還包含測(cè)量所述氣體的所述壓カ的測(cè)量值的步驟， 在計(jì)算所述氣體的密度的測(cè)量值的步驟中，基于所述氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值、所述壓カ的測(cè)量值和所述相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出所述氣體的密度的測(cè)量值。
10.如權(quán)利要求8或9所述的密度的測(cè)量方法，其特征在干， 所述相關(guān)關(guān)系是基于包含多種的氣體成分的多種樣本混合氣體的密度值和所述多種樣本混合氣體各自的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的值而得到的。
11.如權(quán)利要求10所述的密度的測(cè)量方法，其特征在于，為了得到所述相關(guān)關(guān)系，采用了支持矢量回歸。
12.如權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的密度的測(cè)量方法，其特征在于，還包含 準(zhǔn)備所述散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率與發(fā)熱量的相關(guān)關(guān)系的步驟；和 基于所述氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值和所述關(guān)于發(fā)熱量的相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出所述氣體的發(fā)熱量的測(cè)量值的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的密度的測(cè)量方法，其特征在于，基于包含多種氣體成分的多種樣本混合氣體的發(fā)熱量的值和所述多種樣本混合氣體各自的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的值，得到所述關(guān)于發(fā)熱量的相關(guān)關(guān)系。
14.如權(quán)利要求13所述的密度的測(cè)量方法，其特征在于，為了得到所述關(guān)于發(fā)熱量的相關(guān)關(guān)系，采用支持矢量回歸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠容易且準(zhǔn)確地測(cè)量氣體的密度的密度測(cè)量系統(tǒng)。該密度測(cè)量系統(tǒng)具有測(cè)量氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值的測(cè)量部(301)；保存散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率與密度的相關(guān)關(guān)系的存儲(chǔ)裝置(402)；和基于氣體的散熱系數(shù)或者熱傳導(dǎo)率的測(cè)量值和相關(guān)關(guān)系，計(jì)算出氣體的密度的測(cè)量值的密度計(jì)算部(305)。
文檔編號(hào)G01N9/00GK102735579SQ20121007500
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者大石安治 申請(qǐng)人:阿自倍爾株式會(huì)社