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1. WO2020110820 - DISPOSITIF DE MESURE DE QUANTITÉ PHYSIQUE

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明 細 書

発明の名称 物理量測定装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007  

課題を解決するための手段

0008  

発明の効果

0009  

図面の簡単な説明

0010  

発明を実施するための形態

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116  

符号の説明

0117  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 物理量測定装置

技術分野

[0001]
 本開示は、物理量測定装置に関する。

背景技術

[0002]
 従来から周波数出力方式の空気流量計から出力された波形を計測し、流量演算する電子機器の波形計測方法および流量演算方法に関する発明が知られている(下記特許文献1を参照)。特許文献1に記載された発明は、過渡領域での応答遅れと周期と流量の関係が非線形であることによる流量検出誤差を低減することを目的としている(同文献、第0007段落等を参照)。
[0003]
 この目的を達成するために、特許文献1に記載された発明は、空気流量計の周波数出力信号に対して、所定時間間隔内の全波形の平均周期を算出し、平均周期を元に流量に変換する。これにより、エイリアシングの影響による流量検出誤差を低減し、さらに過渡領域において微分補正をすることで、応答遅れを低減する。また、平均周期を算出後に流量に変換して流量を算出するのではなく、空気流量計の信号を1周期毎に流量に変換し、流量の単位で平均処理を行う。これにより、周期と流量の非線形性による流量検出誤差を低減する(同文献、第0008段落等を参照)。
[0004]
 特許文献1に記載された発明によれば、所定時間間隔内の全出力波形の平均値を元に流量を求めるために、あらゆる周波数の吸気脈動時であっても、エイリアシングによる流量検出誤差を低減可能である。吸気脈動はピストンの上下運動と、吸気管の共振から生じる現象であるため、エイリアシングを懸念して、特定の周波数を回避するための吸気管の設計が不要となる。それは、同時に空気流量演算周期を吸気脈動周期とは分離して、自由に設定することが可能であることを意味する(同文献、第0009段落等を参照)。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2011-052964号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 前記従来の技術では、空気流量の増減に依存することなく、所定時間間隔内の全波形の平均周期を算出し、平均周期を元に流量に変換する処理が一様に行われる。このような一様な処理を行う場合、たとえば、空気流量の振幅が小さい場合など、特定の条件の下で、空気流量の周波数解析誤差が増大するおそれがある。
[0007]
 本開示は、従来よりも気体流量の周波数解析誤差を低減することができる物理量測定装置を提供する。

課題を解決するための手段

[0008]
 本開示の一態様は、気体の流量に応じた信号を出力する流量センサと、該流量センサの出力信号を処理する信号処理部とを備える物理量測定装置であって、前記信号処理部は、所定期間の前記出力信号に基づく前記気体の流量データを記憶するバッファと、前記バッファに記憶された前記流量データに基づく流量波形のゼロ点を調整するオフセット調整部と、前記ゼロ点が調整された前記流量波形に乗じる補正ゲインを算出するゲイン演算部と、前記ゼロ点が調整された前記流量波形に前記補正ゲインを乗じて補正する補正演算部と、補正された前記流量波形の周波数解析演算を行うとともに演算で得られたデータを前記バッファに記憶させる周波数解析部と、を有し、前記ゲイン演算部は、前記周波数解析部でオーバーフローが生じない前記補正ゲインを算出することを特徴とする物理量測定装置である。

発明の効果

[0009]
 本開示の一態様によれば、気体流量の周波数解析誤差を低減することが可能な物理量測定装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0010]
[図1] 電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムの一例を示すシステム図。
[図2] 図1に示す内燃機関制御システムに使用される物理量測定装置のブロック図。
[図3] 図1に示す内燃機関制御システムに使用される物理量測定装置の正面図。
[図4] 図3に示す物理量測定装置のカバーを取り外した状態の正面図。
[図5] 実施形態1に係る物理量測定装置の一部の構成を示すブロック図。
[図6] 図5に示す物理量測定装置の信号処理部による処理を説明するグラフ。
[図7] 実施形態2に係る物理量測定装置の一部の構成を示すブロック図。
[図8] 図7に示す物理量測定装置の信号処理部による処理の一例を説明するグラフ。
[図9] 図7に示す物理量測定装置の信号処理部による処理の一例を説明するグラフ。
[図10] 実施形態3に係る物理量測定装置の一部の構成を示すブロック図。

発明を実施するための形態

[0011]
 以下、図面を参照して本開示に係る物理量測定装置の実施形態を説明する。
[0012]
(実施形態1)
 図1は、本開示の実施形態1に係る物理量測定装置20を使用した電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム1のシステム図である。
[0013]
 内燃機関制御システム1において、エンジンシリンダ11とエンジンピストン12を備える内燃機関10の動作に基づき、吸入空気が被計測気体2としてエアクリーナ21から吸入される。吸入空気は、主通路22である吸気ボディと、スロットルボディ23と、吸気マニホールド24を介してエンジンシリンダ11の燃焼室に導かれる。燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体2の物理量は、物理量測定装置20で測定される。さらに、物理量測定装置20で測定された物理量に基づいて、燃料噴射弁14より燃料が供給され、吸入空気と共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。
[0014]
 なお、本実施形態では、燃料噴射弁14は内燃機関10の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気に混合され、その燃料と吸入空気との混合気が、吸気弁15を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。燃焼室に導かれた混合気は、燃料と空気とが混合された状態であり、点火プラグ13の火花着火によって爆発的に燃焼して機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁16から排気管に導かれ、排気ガス3として排気管から車外に排出される。
[0015]
 燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体2の流量は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ25により制御される。また、燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて燃料供給量が制御される。スロットルバルブ25の開度を制御して燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関10が発生する機械エネルギを制御することができる。
[0016]
 物理量測定装置20は、エアクリーナ21を介して取り込まれて主通路22を流れる吸入空気である被計測気体2の流量、温度、湿度、圧力などの物理量を測定する。物理量測定装置20は、吸入空気の物理量に応じた電気信号を出力する。物理量測定装置20の出力信号は制御装置4に入力される。
[0017]
 また、スロットルバルブ25の開度を計測するスロットル角度センサ26の出力が制御装置4に入力され、さらに内燃機関10のエンジンピストン12や吸気弁15や排気弁16の位置や状態、さらに内燃機関10の回転速度を計測するために、回転角度センサ17の出力が、制御装置4に入力される。排気ガス3の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ28の出力が制御装置4に入力される。
[0018]
 制御装置4は、物理量測定装置20の出力である吸入空気の物理量と、回転角度センサ17の出力に基づき計測された内燃機関10の回転速度とに基づいて、燃料噴射量や点火時期を演算する。これらの演算結果に基づいて、燃料噴射弁14から供給される燃料量、また点火プラグ13により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際には、さらに物理量測定装置20で測定される温度や、スロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ28で計測された空燃比の状態に基づいて、きめ細かく制御されている。制御装置4は、さらに内燃機関10のアイドル運転状態において、スロットルバルブ25をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ27により制御し、アイドル運転状態での内燃機関10の回転速度を制御する。
[0019]
 内燃機関10の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも物理量測定装置20の出力を主パラメータとして演算される。したがって、物理量測定装置20の測定精度の向上や、経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには、物理量測定装置20により測定される被計測気体2である吸入空気の物理量の測定精度の向上が極めて重要である。また、物理量測定装置20が高い信頼性を維持していることも大切である。
[0020]
 物理量測定装置20が搭載される車両は、温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。物理量測定装置20は、その使用環境における温度や湿度の変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。また、物理量測定装置20は、内燃機関10からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため、内燃機関10の発熱が主通路22である吸気管を介して物理量測定装置20に伝わる。物理量測定装置20は、被計測気体と熱伝達を行うことにより被計測気体の流量を測定するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。
[0021]
 車両に搭載される物理量測定装置20は、以下で説明するように、単に発明が解決しようとする課題の欄に記載された課題を解決し、発明の効果の欄に記載された効果を奏するだけではない。以下で説明するように、物理量測定装置20は、上述した様々な課題を十分に考慮し、製品として求められている様々な課題を解決し、種々の効果を奏している。
物理量測定装置20が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施形態に関する記載の中で説明する。
[0022]
 図2は、図1に示す物理量測定装置20の特徴部分の構成を説明するブロック図である。詳細については後述するが、本実施形態の物理量測定装置20は、次のような構成を特徴としている。
[0023]
 物理量測定装置20は、被計測気体2の流量に応じた信号を出力する流量センサ205と、その流量センサ205の出力信号を処理する信号処理部260とを備える。信号処理部260は、バッファ261、オフセット調整部262、ゲイン演算部263、補正演算部264、および周波数解析部265を有している。バッファ261は、所定期間の流量センサ205の出力信号に基づく被計測気体2の流量データを記憶する。オフセット調整部262は、バッファ261に記憶された上記流量データに基づく流量波形のゼロ点を調整する。ゲイン演算部263は、ゼロ点が調整された流量波形に乗じる補正ゲインを算出する。補正演算部264は、ゼロ点が調整された流量波形に補正ゲインを乗じて補正する。周波数解析部265は、補正された流量波形の周波数解析演算を行うとともに演算で得られたデータをバッファ261に記憶させる。そして、ゲイン演算部263は、周波数解析部265でオーバーフローが生じないゲインを上記補正ゲインとして算出する。
[0024]
 図2に示す例において、信号処理部260は、さらに、流量測定部266と、脈動補正部267と、を有している。また、図2に示す例において、物理量測定装置20は、流量出力部270を備えている。流量測定部266は、たとえば、流量センサ205の出力信号と被計測気体2の流量との関係を記録した変換テーブルを備え、流量センサ205の出力信号を被計測気体2の流量データに変換する。
[0025]
 脈動補正部267は、流量測定部266によって変換された被計測気体2の流量データと、周波数解析部265による周波数解析の結果に基づいて、被計測気体2の流量波形の脈動補正を行い、補正された被計測気体2の流量データを流量出力部270へ入力する。
流量出力部270は、信号処理部260から入力された脈動補正後の被計測気体2の流量データを、外部端子を介して物理量測定装置20の外部へ出力する。
[0026]
 以下、図3および図4を参照して、本実施形態の物理量測定装置20の構成を詳細に説明する。図3は、図1に示す物理量測定装置20の正面図である。図4は、図3の物理量測定装置20のカバー202を取り外した状態の正面図である。なお、図4では、回路基板207を封止する封止材の図示を省略している。
[0027]
 物理量測定装置20は、主通路22の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路22の内部に挿入されて利用される。物理量測定装置20は、ハウジング201と、ハウジング201に取り付けられるカバー202とを備えている。ハウジング201は、合成樹脂製材料を射出成形することによって構成されており、カバー202は、たとえばアルミニウム合金などの導電性材料からなる板状部材によって構成されている。カバー202は、薄い板状に形成されて、広い平坦な冷却面を有している。
[0028]
 ハウジング201は、主通路22である吸気ボディに固定されるフランジ211と、フランジ211から突出して外部機器との電気的な接続を行うために吸気ボディから外部に露出するコネクタ212と、フランジ211から主通路22の中心に向かって突出するように延びる計測部213を有している。
[0029]
 フランジ211は、たとえば、所定の板厚からなる平面視略矩形状を有しており、角部に貫通孔を有している。フランジ211は、たとえば、角部の貫通孔に固定ネジが挿通されて主通路22のネジ穴に螺入されることにより、主通路22に固定される。
[0030]
 コネクタ212は、たとえば、その内部に4本の外部端子と、補正用端子とが設けられている。外部端子は、物理量測定装置20の計測結果である流量や温度などの物理量を出力するための端子および物理量測定装置20が動作するための直流電力を供給するための電源端子である。補正用端子は、生産された物理量測定装置20の計測を行い、それぞれの物理量測定装置20に関する補正値を求めて、物理量測定装置20内部のメモリに補正値を記憶するのに使用する端子である。
[0031]
 計測部213は、フランジ211から主通路22の中心方向に向かって延びる薄くて長い形状を成し、幅広な正面221と背面、および幅狭な一対の側面である上流端面223と下流端面224を有している。計測部213は、たとえば、主通路22に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、フランジ211を主通路22に当接させてねじで主通路22に固定することで、フランジ211を介して主通路22に固定される。
[0032]
 計測部213は、物理量測定装置20を主通路22に取り付けた状態で、主通路22の内壁から主通路22の中心軸22aに向かって突出している。そして、正面221と背面が主通路22の中心軸22aに沿って平行に配置され、計測部213の幅狭な上流端面223と下流端面224のうち計測部213の短手方向一方側の上流端面223が主通路22の上流側を向くように配置され、計測部213の短手方向他方側の下流端面224が主通路22の下流側を向くように配置される。
[0033]
 計測部213の正面221は、短手方向に沿って上流端面223から下流端面224まで平坦である。一方、計測部213の背面は、下流端面224側の角部が面取りされており、かつ、短手方向中間位置から下流端面224まで移行するにしたがって正面に漸次接近する方向に傾斜している。これにより、計測部213の断面形状は、いわゆる流線型になっている。したがって、主通路22の上流から流れてきた被計測気体2を計測部213の正面221および背面に沿って円滑に下流に導くことができ、被計測気体2に対する計測部213の流体抵抗を小さくすることができる。
[0034]
 計測部213は、突出方向の端部が段差状に形成されており、物理量測定装置20を主通路22に取り付けた状態で、主通路22の上流側の下面226と、主通路22の下流側の下面227とを有している。計測部213は、上流側の下面226よりも下流側の下面227の方が突出方向に突出し、上流側の下面226と下流側の下面227との間を結ぶ段差面228が主通路22の上流側を向くように配置される。
[0035]
 また、計測部213は、フランジ211と反対側で上流側の下面226よりも突出した先端部213aの段差面228に、吸入空気などの被計測気体2の一部を計測部213内の副通路に取り込むための入口231が開口して設けられている。そして、計測部213の先端部213aの下流端面224には、計測部213内の副通路に取り込んだ被計測気体2を主通路22に戻すための第1出口232および第2出口233が開口して設けられている。
[0036]
 つまり、計測部213は、主通路22における被計測気体2の流れ方向の上流側に向けて配置される第1壁部としての上流端面223を有する。また、計測部213は、第1壁部としての上流端面223よりも主通路22における被計測気体2の流れ方向の下流側の位置において被計測気体2の流れ方向の上流側に向けて配置される第2壁部として先端部213aの段差面228を有する。この先端部213aの段差面228に、副通路の入口231が開口している。
[0037]
 物理量測定装置20は、副通路の入口231が、フランジ211から主通路22の中心方向に向かって延びる計測部213の先端部213aに設けられているので、主通路22の内壁面近傍ではなく、内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を副通路に取り込むことができる。このため、物理量測定装置20は、主通路22の内壁面から離れた部分の気体の流量を測定することができ、熱などの影響による計測精度の低下を抑制できる。
[0038]
 主通路22の内壁面近傍では、主通路22の温度の影響を受け易く、気体の本来の温度に対して被計測気体2の温度が異なる状態となり、主通路22内の主気体の平均的な状態と異なることになる。特に主通路22がエンジンの吸気ボディである場合は、エンジンからの熱の影響を受け、高温に維持されていることが多い。このため主通路22の内壁面近傍の気体は、主通路22の本来の気温に対して高いことが多く、計測精度を低下させる要因となる。また、主通路22の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路22の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため、主通路22の内壁面近傍の気体を被計測気体2として副通路に取り込むと、主通路22の平均的な流速に対する流速の低下が計測誤差につながるおそれがある。
[0039]
 物理量測定装置20は、フランジ211から主通路22の中央に向かって延びる薄くて長い計測部213の先端部213aに入口231が設けられているので、主通路22の内壁面近傍の流速低下に関係する計測誤差を低減できる。また、物理量測定装置20は、フランジ211から主通路22の中央に向かって延びる計測部213の先端部213aに入口231が設けられているだけでなく、副通路の第1出口232および第2出口233も計測部213の先端部213aに設けられているので、さらに計測誤差を低減することができる。
[0040]
 物理量測定装置20は、計測部213が主通路22の外壁から中央に向かう軸に沿って長く伸びる形状を成しているが、上流端面223および下流端面224の幅は、正面221の幅よりも狭く、計測部213が板状の形状を成している。これにより、物理量測定装置20は、被計測気体2に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。
[0041]
 計測部213には、副通路234を形成するための副通路溝250と、回路基板207を収容するための回路室235が設けられている。回路室235と副通路溝250は、計測部213の正面に凹設されており、計測部213の短手方向一方側と他方側に分かれて配置されている。回路室235は、主通路22における被計測気体2の流れ方向の上流側の位置に配置され、副通路234は、回路室235よりも主通路22における被計測気体2の流れ方向の下流側の位置に配置される。なお、主通路22における被計測気体2の流れ方向において、回路室235の上流側の壁部の上流側の面を、計測部213の上流端面223とすることで省スペース化が可能となる。
[0042]
 副通路溝250は、カバー202との協働により副通路234を形成する。副通路234は、計測部213の突出方向である計測部213の長手方向に沿って延在して設けられている。副通路234を形成する副通路溝250は、第1副通路溝251と、第1副通路溝251の途中で分岐する第2副通路溝252とを有している。
[0043]
 第1副通路溝251は、計測部213の先端部213aの段差面228に開口する入口231と、計測部213の先端部213aの下流端面224に開口する第1出口232との間に亘って、計測部213の短手方向に沿って延在するように形成されている。入口231は、主通路22における被計測気体2の流れ方向の上流側を向くように開口されている。第1副通路溝251は、カバー202との間に、入口231から主通路22の中心軸22aに沿って延びて第1出口232に至る第1副通路234aを形成する。
[0044]
 第1副通路234aは、主通路22内を流れる被計測気体2を入口231から取り込み、その取り込んだ被計測気体2を第1出口232から主通路22に戻す。第1副通路234aは、入口231から主通路22内における被計測気体2の流れ方向に沿って延在し、第1出口232に接続されている。第1副通路234aは、入口231と第1出口232との間に分岐部236を有している。
[0045]
 分岐部236は、主通路22の中心軸22aに沿って延びる第1副通路234aにおいて、順流時の被計測気体2の上流側で入口231の近傍に設けられている。ここで、被計測気体2は、順流時に、図1に示すように、エアクリーナ21から内燃機関10へ向けて主通路22の中心軸22aに沿って流れる。主通路22を流れる被計測気体2は、順流時に、入口231から第1副通路234aに取り込まれ、第1副通路234a内を第1出口232へ向けて流れるととともに、分岐部236から第2副通路234bへ流入する。
[0046]
 第2副通路溝252は、第1副通路溝251の途中位置で計測部213の基端部すなわちフランジ211へ向けて分岐して、計測部213の長手方向すなわち主通路22の中心軸22aに交差する方向、たとえば中心軸22aにおおむね直交する方向に延びている。
さらに、第2副通路溝252は、計測部213のフランジ211の近傍で先端部213aへ向けて、たとえばU字状または円弧状に湾曲して折り返し、計測部213の長手方向すなわち主通路22の中心軸22aに交差する方向、たとえば中心軸22aにおおむね直交する方向に延びている。
[0047]
 第2副通路溝252は、最終的に、計測部213の下流端面224へ向けて、たとえば円弧状に湾曲するように曲折し、第2出口233に接続されている。第2出口233は、主通路22における被計測気体2の流れ方向の下流側を向くように開口されている。第2出口233は、第1出口232とほぼ同等または若干大きい開口面積を有しており、第1出口232よりも計測部213の長手方向の基端部側に隣接した位置に形成されている。
第2副通路溝252は、カバー202との間に、第1副通路234aからフランジ211へ向けて分岐して第2出口233に至る第2副通路234bを形成する。
[0048]
 第2副通路234bは、第1副通路234aから分岐されて流れ込んだ被計測気体2を通過させて第2出口233から主通路22に戻す。第2副通路234bは、計測部213の長手方向に沿って往復する経路を有する。より詳細には、第2副通路234bは、たとえば、直線状の上流部237と、円弧状またはU字状の湾曲部238と、直線状の下流部239とを有している。
[0049]
 上流部237は、たとえば、第1副通路234aの分岐部236から分岐され、主通路22の中心軸22aに交差する方向におおむね直線状にまっすぐ延びている。上流部237は、たとえば、主通路22の中心軸22aにおおむね直交する方向、すなわち第1副通路234aの分岐部236からフランジ211へ向かう方向へ延びている。
[0050]
 湾曲部238は、たとえば、フランジ211の近傍で上流部237の下流側の端部に接続され、主通路22の中心軸22aに向けて折り返すように湾曲している。湾曲部238は、たとえば、円弧状またはU字状の形状を有し、第2副通路234bを180度、逆方向に折り返すように湾曲している。
[0051]
 下流部239は、たとえば、フランジ211の近傍で湾曲部238の下流側の端部に接続され、主通路22の中心軸22aに向けておおむね直線状にまっすぐに延びている。下流部239は、たとえば、上流部237とおおむね平行に計測部213の先端部213aへ向けて延び、第1副通路234aにおける分岐部236よりも下流側へ向けて延びている。下流部239は、先端部213aの第2出口233の近傍で主通路22の中心軸22aに沿う方向に湾曲して、第2出口233に接続されている。
[0052]
 第2副通路234bは、湾曲形状を有している。より具体的には、第2副通路234bの上流部237は、第1副通路234aの分岐部236から分岐され、主通路22の中心軸22aに交差する方向に延びている。第2副通路234bの湾曲部238は、上流部237から主通路22の中心軸22aに向けて折り返すように湾曲している。第2副通路234bの下流部239は、湾曲部238から主通路22の中心軸22aに向けて延びている。これら上流部237と湾曲部238と下流部239とによって、第2副通路234bの湾曲形状が形成されている。
[0053]
 なお、図示は省略するが、たとえば、第2出口233を省略し、第1副通路234aの分岐部236よりも下流側に第2副通路234bの下流部239を接続させ、第2副通路234bを第1副通路234aに合流させてもよい。
[0054]
 第2副通路234bは、たとえば上流部237に流量センサ205が配置されている。
より詳細には、第2副通路234bの上流部237において、流量センサ205は、第1副通路234aと湾曲部238の中間部に配置されている。第2副通路234bは、上記のような湾曲形状を有することで、通路長さをより長く確保することができ、主通路22内の被計測気体2に脈動が生じた場合に、流量センサ205への影響を小さくすることができる。
[0055]
 上記構成によれば、計測部213の突出方向である長手方向に沿って副通路234を形成することができ、副通路234の長さを十分に長く確保できる。これにより、物理量測定装置20は、十分な長さの副通路234を備えることができる。したがって、物理量測定装置20は、流体抵抗を小さい値に抑えられるとともに高い精度で被計測気体2の物理量を計測することが可能である。
[0056]
 第1副通路234aは、入口231から計測部213の短手方向すなわち主通路22の中心軸22aに沿って延びて第1出口232に至るので、入口231から第1副通路234a内に侵入した塵埃などの異物をそのまま第1出口232から排出させることができる。これにより、異物が第2副通路234bに侵入するのを抑制し、第2副通路内234bに配置された流量センサ205に影響を与えるのを抑制することができる。
[0057]
 第1副通路234aの入口231と第1出口232は、入口231の方が第1出口232よりも大きな開口面積を有している。入口231の開口面積を第1出口232よりも大きくすることによって、第1副通路234aに流入した被計測気体2を、第1副通路234aの途中で分岐している第2副通路234bにも確実に導くことができる。
[0058]
 第1副通路溝251の入口231の近傍には、計測部213の長手方向における入口231の中央位置に突起部253が設けられている。突起部253は、入口231の大きさを計測部213の長手方向に二等分し、二等分された入口231のそれぞれの開口面積を第1出口232および第2出口233の開口面積よりも小さくしている。突起部253は、入口231から第1副通路234aに侵入可能な異物の大きさを第1出口232および第2出口233よりも小さいものだけに規制し、異物によって第1出口232や第2出口233が塞がれるのを防ぐことができる。
[0059]
 回路基板207は、計測部213の短手方向一方側に設けられた回路室235に収容されている。回路基板207は、計測部213の長手方向に沿って延在する長方形の形状を有しており、その表面には、チップパッケージ208と、圧力センサ204と、温湿度センサ206と、吸気温度センサ203とが実装されている。回路基板207は、すべてのセンサに共通する搭載部を有しており、様々なセンサの実装パターンに対して共通して利用可能である。回路基板207の表面は、たとえば、主通路22を流れる被計測気体2にほぼ平行に配置される。これにより、計測部213の薄型化が可能になり、主通路22を流れる被計測気体2の圧力損失を低減することができる。
[0060]
 チップパッケージ208は、回路基板207に実装されている。チップパッケージ208には、たとえば、流量センサ205、流量センサ205を駆動する電子部品であるLSIが実装され、トランスファーモールドにより封止されている。このチップパッケージ208に実装された電子部品によって、流量センサ205の出力信号を処理する信号処理部260が構成されている。チップパッケージ208は、第2副通路234b内に流量センサ205が配置されるように、回路基板207の長手方向の中央位置で回路基板207から第2副通路234b内にチップパッケージ208の一部が突出した状態で実装されている。
[0061]
 チップパッケージ208は、副通路234と回路室235との間に亘って配置されている。これにより、回路室235と副通路234が分離され、チップパッケージ208に配置された流量センサ205への流れが副通路234の形状によって律速される。そのため、副通路234内に被計測気体2の流れを阻害する障壁物がない構成となり、被計測気体2の安定的な流れを流量センサ205へ供給することができる。したがって、流量センサの流速感度、ノイズ性能や脈動特性を維持しつつ、計測部213を小型化することが可能である。
[0062]
 なお、流量センサ205は、必ずしもチップパッケージ208に設けられている必要はない。たとえば、回路基板207の一部を突出させて流量センサ205を副通路234に配置してもよく、回路基板207に実装された流量センサ205を板状の支持体によって副通路234に配置してもよい。
[0063]
 流量センサ205とLSIは同一半導体素子に一体に形成されていても、別の半導体素子として形成されていてもよい。流量センサ205は、表面の流量計測部が少なくとも露出するように樹脂によって封止されている。チップパッケージ208にLSIを設ける構造について説明したが、回路基板207にLSIを搭載する構造としてもよい。チップパッケージ208にLSIを設ける利点としては、回路基板207にLSIを搭載しなくてもよいことから、回路基板207の小型化に寄与する点である。
[0064]
 チップパッケージ208は、第2副通路234bの上流部における被計測気体2の流れ方向に沿って延びる凹溝を有し、この凹溝の底部に流量センサ205を備えている。チップパッケージ208の凹溝は、第2副通路234bの上流部を流れる被計測気体2の流れ方向における両端部から中央部へ向けて徐々に幅が狭まる絞り形状を有し、最も幅が狭い中央部に流量センサ205が配置されている。この絞り形状により、副通路234を流れる被計測気体2が整流され、ノイズの影響を低減することができる。
[0065]
 圧力センサ204は、チップパッケージ208よりも回路基板207の長手方向基端部側に実装されており、温湿度センサ206は、チップパッケージ208よりも回路基板207の長手方向先端側に実装されている。そして、回路基板207の表面には、吸気温度センサ203のリードが接続されている。吸気温度センサ203は、温湿度センサ206よりも回路基板207の長手方向先端側の位置にリードが接続され、センサ本体203bが回路基板207から長手方向にはみ出して計測部213の外部に露出した位置に配置されるように実装されている。
[0066]
 吸気温度センサ203は、計測部213のフランジ211側の上流端面223と、先端部213aの段差面228との間に配置されている。吸気温度センサ203は、回路基板207に実装され、計測部213の外に露出して設けられている。吸気温度センサ203は、円柱状のセンサ本体と、センサ本体の軸方向両端部から互いに離間する方向に向かって突出する一対のリードとを有するアキシャルリード部品によって構成されている。計測部213には、吸気温度センサ203を保護するためのプロテクタ202aが設けられている。
[0067]
 計測部213には、その長手方向に沿って基端部側から先端部側に向かって(計測部213の突出方向に向かって)、(1)圧力センサ204、(2)流量センサ205、(3)温湿度センサ206、(4)吸気温度センサ203が順番に配置されている。圧力センサ204は、被計測気体2の圧力を測定し、流量センサ205は、被計測気体2の流量を測定する。温湿度センサ206は、被計測気体2の湿度を測定し、吸気温度センサは、被計測気体2の温度を測定する。
[0068]
 図5は、本開示の実施形態1に係る物理量測定装置20の一部の構成を示すブロック図である。
[0069]
 物理量測定装置20は、前述のように、気体の流量に応じた信号を出力する流量センサ205と、その流量センサ205の出力信号を処理する信号処理部260とを備えている。また、信号処理部260は、前述のように、バッファ261と、オフセット調整部262と、ゲイン演算部263と、補正演算部264と、周波数解析部265とを有している。なお、図5に示す例において、バッファ261は、流量波形バッファ261aと、オフセット波形バッファ261bと、補正波形バッファ261cとを有している。
[0070]
 また、図5に示す例において、流量センサ205は、発熱抵抗体205aと感温抵抗体205bとを有し、信号処理部260は、図2に示す例と同様に、流量測定部266を有している。また、図5に示す例において、信号処理部260は、最小値検出部268aと、最大値検出部268bとを有している。なお、図5に示す例では、図2に示す脈動補正部267および流量出力部270の図示を省略している。
[0071]
 流量センサ205は、前述のとおり、図4に示すチップパッケージ208に実装され、たとえば、物理量測定装置20を構成するハウジング201の計測部213に設けられた副通路234の上流部237に配置されている。流量センサ205は、たとえば、被計測気体2の流れ方向において、発熱抵抗体205aの両側に一対の感温抵抗体205bを有している。
[0072]
 すなわち、流量センサ205は、被計測気体2の流れ方向において発熱抵抗体205aの上流側と下流側に配置された一対の感温抵抗体205bの温度差に基づいて、気体の流量を測定する、熱式流量計である。また、流量センサ205は、発熱抵抗体205aと感温抵抗体205bとに加えて、たとえば、図示を省略する複数の固定抵抗や、外部との電気的な接続を行うための電極パッドなどを備えている。
[0073]
 流量測定部266は、前述のように、たとえば流量センサ205の出力信号である電圧と被計測気体2の流量との関係に基づく電圧-流量変換テーブルを備え、流量センサ205の出力信号を被計測気体2の流量データに変換する。流量測定部266は、たとえば、チップパッケージ208に実装された演算装置や記憶装置などの電子部品、および記憶装置に記憶されたプログラムなどによって構成される。
[0074]
 流量波形バッファ261aは、たとえば、所定期間の流量センサ205の出力信号に基づいて流量測定部266から出力された所定期間の被計測気体2の流量データを記憶する。流量波形バッファ261aは、たとえば、チップパッケージ208に実装されたメモリなどの記憶装置によって構成される。流量波形バッファ261aに記憶された流量データは、たとえば、時間の経過にともなって、順次、流量測定部266から出力された新しい流量データに上書きされる。
[0075]
 最小値検出部268aは、たとえば、流量波形バッファ261aに記憶された所定期間の流量データに基づいて、縦軸を流量、横軸を時間とするグラフにおける流量波形の最小値を演算する。最小値検出部268aは、たとえば、チップパッケージ208に実装された演算装置や記憶装置などの電子部品、および記憶装置に記憶されたプログラムなどによって構成される。
[0076]
 オフセット調整部262は、バッファ261に記憶された上記流量データに基づく流量波形のゼロ点を調整する。図5に示す例において、オフセット調整部262は、最小値検出部268aから出力された流量波形の最小値を流量波形のゼロ点に設定して、流量波形のゼロ点を調整する。オフセット調整部262は、たとえば、チップパッケージ208に実装された演算装置や記憶装置などの電子部品、および記憶装置に記憶されたプログラムなどによって構成される。
[0077]
 オフセット波形バッファ261bは、オフセット調整部262によってゼロ点が調整された流量波形の流量データを記憶する。オフセット波形バッファ261bは、たとえば、チップパッケージ208に実装されたメモリなどの記憶装置によって構成される。
[0078]
 最大値検出部268bは、オフセット調整部262によってゼロ点が調整され、オフセット波形バッファ261bに記憶されたゼロ点調整(オフセット)後の流量波形の最大値を検出する。ここで、流量波形の最大値とは、たとえば、オフセット後の流量波形の複数の極大値のうち、最大の極大値である。最大値検出部268bは、たとえば、チップパッケージ208に実装された演算装置や記憶装置などの電子部品、および記憶装置に記憶されたプログラムなどによって構成される。
[0079]
 ゲイン演算部263は、ゼロ点が調整された流量波形に乗じる補正ゲインを算出する。
ゲイン演算部263は、周波数解析部265でオーバーフローが生じないゲインを、上記補正ゲインとして算出する。ここで、オーバーフローとは、算術オーバーフローであり、コンピュータの演算において数値型が表現可能な値の上限を超えること、およびそれによって発生したエラーを意味する。オーバーフローは、「桁あふれ」と呼ばれることもある。ゲイン演算部263は、たとえば、チップパッケージ208に実装された演算装置や記憶装置などの電子部品、および記憶装置に記憶されたプログラムなどによって構成される。
[0080]
 ゲイン演算部263には、たとえば、周波数解析演算の過渡データや演算結果が記憶される周波数解析部265でオーバーフローが生じない最大の数値が、限界値として記憶されている。すなわち、周波数解析演算を行う流量波形の最大値がこの限界値を超えると、周波数解析部265でオーバーフローが発生する。ゲイン演算部263は、たとえば、この限界値と、オフセット後の流量波形の最大値とを比較する。そして、ゲイン演算部263は、オフセット後の流量波形に補正ゲインを乗じた補正後の流量波形の最大値が上記限界値以下になるように、補正ゲインを算出する。ゲイン演算部263は、たとえば、オフセット後の流量波形に補正ゲインを乗じた後の流量波形の最大値が、周波数解析部265でオーバーフローが生じない限界値と等しくなるように、補正ゲインを算出してもよい。
[0081]
 補正演算部264は、オフセット調整部262によってゼロ点が調整された流量波形に対して、ゲイン演算部263によって算出された補正ゲインを乗じて補正する。より具体的には、補正演算部264は、オフセット波形バッファ261bからオフセット後の流量波形を読み出し、ゲイン演算部263から出力された補正ゲインをオフセット後の流量波形に乗じることで、補正後の流量波形のデータを演算する。補正演算部264は、たとえば、チップパッケージ208に実装された演算装置や記憶装置などの電子部品、および記憶装置に記憶されたプログラムなどによって構成される。
[0082]
 補正波形バッファ261cは、オフセット調整部262によるゼロ点調整すなわちオフセット後の流量波形に対し、補正演算部264によって補正ゲインを乗じた、補正後の流量波形の流量データを記憶する。この補正後の流量波形の最大値の流量は、周波数解析部265の周波数解析演算において、周波数解析部265でオーバーフローが生じない限界値以下である。
[0083]
 周波数解析部265は、補正波形バッファ261cから補正された流量波形を読み出し、この補正後の流量波形の周波数解析演算を行う。また、周波数解析部265は、たとえば図2に示すように、演算途中の過渡データや演算結果など、演算で得られたデータを記憶する。また、周波数解析部265は、周波数解析演算の演算結果をバッファ261に記憶させる。周波数解析部265は、たとえば、チップパッケージ208に実装された演算装置や記憶装置などの電子部品、および記憶装置に記憶されたプログラムなどによって構成される。
[0084]
 図5では省略されているが、脈動補正部267は、たとえば図2に示すように、周波数解析部265による周波数解析演算の結果を、バッファ261から読み出す。また、脈動補正部267は、たとえば、流量測定部266から出力されてバッファ261の流量波形バッファ261aに記憶された流量波形を読み出す。そして、周波数解析部265による周波数解析演算の結果に基づいて、流量センサ205の出力信号に基づく流量波形を補正する。
[0085]
 また、図5では省略されているが、流量出力部270は、前述のように、脈動補正部267から出力された脈動補正後の被計測気体2の流量データを、コネクタ212の外部端子を介して物理量測定装置20の外部へ出力する。流量出力部270は、たとえば、チップパッケージ208に実装された演算装置や記憶装置などの電子部品、記憶装置に記憶されたプログラム、および出力端子などによって構成される。
[0086]
 以下、本実施形態の物理量測定装置20の作用について、図6を参照して説明する。
[0087]
 図6は、図5に示す物理量測定装置20の信号処理部260による処理を説明するグラフ(A)~(C)である。各グラフの縦軸は流量であり、横軸は時間である。グラフ(A)~(C)は、それぞれ、ゼロ点調整前の流量波形のグラフと、ゼロ点調整後の流量波形のグラフと、補正ゲインを乗じた後の流量波形のグラフである。
[0088]
 物理量測定装置20は、前述のように、たとえば電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム1のエアクリーナ21から吸入された吸入空気である被計測気体2が流れる主通路22である吸気ボディに配置される。物理量測定装置20は、主通路22を流れる被計測気体2の流量を含む物理量を測定し、制御装置4へ出力する。
[0089]
 物理量測定装置20は、前述のように、被計測気体2の流量に応じた信号を出力する流量センサ205と、その流量センサ205の出力信号を処理する信号処理部260とを備える。信号処理部260は、バッファ261、オフセット調整部262、ゲイン演算部263、補正演算部264、および周波数解析部265を有している。バッファ261は、所定期間の流量センサ205の出力信号に基づく被計測気体2の流量データを記憶する。
オフセット調整部262は、バッファ261に記憶された上記流量データに基づく流量波形のゼロ点を調整する。ゲイン演算部263は、ゼロ点が調整された流量波形の補正ゲインを算出する。補正演算部264は、ゼロ点が調整された流量波形に補正ゲインを乗じて補正する。周波数解析部265は、補正された流量波形の周波数解析演算を行うとともに演算で得られたデータをバッファ261に記憶させる。そして、ゲイン演算部263は、周波数解析部265でオーバーフローが生じないゲインを上記補正ゲインとして算出する。
[0090]
 この構成により、流量センサ205の出力信号に基づいて、図6のグラフ(A)に示すような流量波形を得ることができる。さらに、この流量波形のゼロ点調整を、オフセット調整部262によって行うことで、図6のグラフ(B)に示すようなオフセット後の流量波形を得ることができる。また、周波数解析部265による周波数解析演算時にオーバーフローが生じない補正ゲインを、ゲイン演算部263によって算出することができる。さらに、その補正ゲインを、補正演算部264によってオフセット後の流量波形に乗じることで、図6のグラフ(C)に示すような補正後の流量波形が得られる。さらに、この補正後の流量波形に対して、周波数解析部265によって周波数解析演算を行うことで、周波数解析部265でのオーバーフローを防止することができる。
[0091]
 また、上記の構成により、オフセット調整部262によるゼロ点調整後の流量波形の振幅が比較的に大きい場合でも、補正ゲインを乗じた後の補正後の流量波形が極端に縮小されることを防止して、振幅情報の劣化を抑制することができる。一方、流量センサ205の出力信号に基づく流量波形の振幅が比較的に小さい場合は、ゼロ点調整後の流量波形に補正ゲインを乗じることで、流量波形の振幅情報を拡大することができる。したがって、本実施形態によれば、流量波形の脈動の状態にかかわらず、流量波形の周波数解析結果の精度を向上させることができ、気体流量の周波数解析誤差を低減することが可能な物理量測定装置20を提供することができる。
[0092]
 また、本実施形態の物理量測定装置20において、信号処理部260は、前述のように、流量波形バッファ261aを含むバッファ261に、所定期間の流量センサ205の出力信号に基づく気体の流量データを記憶する。信号処理部260は、この流量データに基づいて、たとえばグラフ(A)に示すような流量波形を得ることができる。さらに、信号処理部260は、この流量波形の最小値Fminを検出する最小値検出部268aを有している。そして、オフセット調整部262は、グラフ(B)に示すように、この最小値Fminを流量波形のゼロ点に設定するように構成されている。
[0093]
 この構成により、たとえばグラフ(A)に示すような流量波形の最小値Fminをゼロ点とするゼロ点調整を行って、グラフ(B)に示すオフセット後の流量波形を得ることができる。これにより、周波数解析部265による周波数解析を符号なしの流量データに対して行うことができる。
[0094]
 さらに、本実施形態の物理量測定装置20において、信号処理部260は、グラフ(B)に示すゼロ点が調整されたオフセット後の流量波形の最大値Fmaxを検出する最大値検出部268bを有している。またゲイン演算部263は、オフセット後の流量波形の最大値Fmaxが、周波数解析部265の周波数解析演算によって周波数解析部265でオーバーフローが生じない限界値以下になるように、補正ゲインを算出する。
[0095]
 この構成により、グラフ(B)に示すように、最小値Fminがゼロ点に設定されてゼロ点調整された流量波形の最大値Fmaxと、周波数解析部265による周波数解析演算時に周波数解析部265でオーバーフローが生じない限界値とを、比較することができる。これにより、周波数解析部265にオーバーフローを生じさせるリスクが最も高いグラフ(B)に示すオフセット後の流量波形の最大値Fmaxを、上記限界値以下にすることができる。したがって、周波数解析部265による周波数解析演算時に、周波数解析部265でのオーバーフローをより確実に防止できる。また、上記の構成により、流量波形の脈動の状態にかかわらず、流量波形の周波数解析結果の精度を向上させることができる。
[0096]
 より具体的には、たとえば、図6のグラフ(B)のように、補正ゲインを乗じる前のオフセット後の流量波形の最大値Fmaxが、周波数解析部265でオーバーフローが生じない限界値以上である場合を想定する。この場合、図6のグラフ(C)のように、補正ゲインを乗じた後の流量波形の最大値Fmaxが、周波数解析部265でオーバーフローが生じない限界値以下のできるだけ大きい値となるように、ゲイン演算部263によって補正ゲインを演算することができる。これにより、補正ゲインを乗じた後の流量波形が極端に縮小されることが防止され、振幅情報の劣化を抑制することができる。
[0097]
 また、たとえば、図6のグラフ(B)のように、補正ゲインを乗じる前のオフセット後の流量波形の最大値Fmaxが、周波数解析部265でオーバーフローが生じない限界値よりも小さい場合を想定する。この場合、補正ゲインを乗じた後の流量波形の最大値Fmaxが、周波数解析部265でオーバーフローが生じない限界値以下のできるだけ大きい値となるように、ゲイン演算部263によって補正ゲインを演算することができる。これにより、図6のグラフ(C)に示す縮小された流量波形とは逆に、図6のグラフ(B)に示す流量波形を拡大することができ、流量波形のより詳細な振幅情報を得ることができる。
[0098]
 また、本実施形態の物理量測定装置20において、バッファ261は、流量波形バッファ261aと、オフセット波形バッファ261bと、補正波形バッファ261cと、を有している。流量波形バッファ261aは、所定期間の流量センサ205の出力信号に基づく気体の流量データを記憶する。オフセット波形バッファ261bは、ゼロ点が調整された流量波形の流量データを記憶する。補正波形バッファ261cは、補正ゲインを乗じた補正後の流量波形の流量データを記憶する。
[0099]
 この構成により、単一のバッファ261を用いる場合と比較して、流量波形バッファ261a、オフセット波形バッファ261b、および補正波形バッファ261cのそれぞれに記憶されたデータが消失するリスクを低減することができる。より具体的には、周波数解析処理を、周波数解析のバッファ長に相当する時間よりも短時間で実施する場合に、初期のデータを喪失することが防止され、解析データの一部に複数回の処理が実行されるのを防止できる。
[0100]
 以上説明したように、本実施形態によれば、気体流量の周波数解析誤差を低減することが可能な物理量測定装置20を提供することができる。
[0101]
(実施形態2)
 図7は、実施形態2に係る物理量測定装置20の一部の構成を示すブロック図である。
図8は、図7に示す物理量測定装置20の信号処理部260による処理の一例を説明するグラフである。図9は、図7に示す物理量測定装置20の信号処理部260による処理の他の一例を説明するグラフである。
[0102]
 本実施形態の物理量測定装置20は、最小値検出部268aおよび最大値検出部268bに代えて、中間値演算部269aおよび最大絶対値演算部269bを有する点で、図5に示す実施形態1に係る物理量測定装置20と異なっている。本実施形態の物理量測定装置20のその他の点は、前述の実施形態1に係る物理量測定装置20と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
[0103]
 本実施形態の物理量測定装置20において、信号処理部260は、図8および図9のグラフ(A)に示すように、流量波形の最大値Fmaxと最小値Fminとの間のゼロ点補正値Zを演算する中間値演算部269aを有している。また、本実施形態の物理量測定装置20において、オフセット調整部262は、図8および図9のグラフ(B)に示すようにゼロ点補正値Zを流量波形のゼロ点に設定する。中間値演算部269aおよび最大絶対値演算部269bは、たとえば、チップパッケージ208に実装された演算装置や記憶装置などの電子部品、および記憶装置に記憶されたプログラムなどによって構成される。
[0104]
 このような構成により、周波数解析部265による流量波形の周波数解析を符号付きの流量データに対して行って、前述の実施形態1に係る物理量測定装置20と同様の効果を奏することができる。
[0105]
 また、本実施形態の物理量測定装置20において、信号処理部260は、図8および図9のグラフ(B)に示すようにゼロ点が調整された流量波形の最大絶対値FAmaxを演算する最大絶対値演算部269bを有している。また、本実施形態の物理量測定装置20において、ゲイン演算部263は、図8および図9のグラフ(B)に示すようにゼロ点が調整された流量波形の最大絶対値FAmaxが、周波数解析部265の周波数解析演算によって周波数解析部265でオーバーフローが生じない限界値以下になるように、補正ゲインを算出する。
[0106]
 ここで、図8および図9のグラフ(B)に示すゼロ点が調整されたオフセット後の流量波形の最大絶対値FAmaxとは、オフセット後の流量波形の個々の流量データに対応する流量の絶対値FAが、所定期間の中で最大となる流量の絶対値FAである。より具体的には、最大値検出部268bは、たとえば、オフセット後の流量波形の複数の極大値と複数の極小値を検出し、検出した極大値および極小値の流量の絶対値FAの中で最大のものを、最大絶対値FAmaxとする演算を行う。
[0107]
 このような構成により、周波数解析部265による流量波形の周波数解析を符号付きの流量データに対して行って、周波数解析部265でのオーバーフローを防止することができ、前述の実施形態1に係る物理量測定装置20と同様の効果を奏することができる。
[0108]
 また、本実施形態の物理量測定装置20において、中間値演算部269aは、たとえば、図8に示すように、グラフ(A)の流量波形のゼロ点補正値Zとして、流量波形の最大値Fmaxと最小値Fminの平均値を演算する。
[0109]
 この構成により、ゲイン演算部263によって算出する補正ゲインを、周波数解析部265でオーバーフローを発生させるリスクが高い流量波形の最大値Fmaxおよび最小値Fminの最大絶対値FAmaxを基準に算出することができる。したがって、周波数解析部265による流量波形の周波数解析を符号付きの流量データに対して行って、周波数解析部265でのオーバーフローを、より確実に防止することができる。
[0110]
 また、本実施形態の物理量測定装置20において、中間値演算部269aは、たとえば、図9に示すように、グラフ(A)の流量波形のゼロ点補正値Zとして、流量波形の平均値を演算する。
[0111]
 この構成により、ゲイン演算部263によって算出する補正ゲインを、周波数解析部265でオーバーフローを発生させるリスクが高い流量波形の最大値Fmaxまたは最小値Fminの最大絶対値FAmaxを基準に算出することができる。したがって、周波数解析部265による流量波形の周波数解析を符号付きの流量データに対して行って、周波数解析部265でのオーバーフローを、より確実に防止することができる。
[0112]
 以上説明したように、本実施形態によれば、前述の実施形態1と同様に、気体流量の周波数解析誤差を低減することが可能な物理量測定装置20を提供することができる。
[0113]
(実施形態3)
 図10は、実施形態3に係る物理量測定装置20の一部の構成を示すブロック図である。本実施形態の物理量測定装置20は、オフセット波形バッファ261bおよび補正波形バッファ261cに代えて、共通バッファ261dを有する点で、図7に示す実施形態2に係る物理量測定装置20と異なっている。本実施形態の物理量測定装置20のその他の点は、前述の実施形態2に係る物理量測定装置20と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
[0114]
 本実施形態の物理量測定装置20において、バッファ261は、流量波形バッファ261aと、共通バッファ261dを有している。流量波形バッファ261aは、前述のように、所定期間の流量センサ205の出力信号に基づく気体の流量データを記憶する。共通バッファ261dは、オフセット調整部262によってゼロ点が調整されたオフセット後の流量波形の流量データを記憶する。また、共通バッファ261dは、そのオフセット後の流量データに、補正演算部264によって補正ゲインを乗じた流量波形の流量データを上書きして記憶する。
[0115]
 この構成により、前述の実施形態2に係る物理量測定装置20と同様の効果を奏することができるだけでなく、バッファ261の構成を簡略化して、物理量測定装置20のコストを低減することができる。
[0116]
 以上、図面を用いて本開示に係る物理量測定装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

符号の説明

[0117]
2     被計測気体(気体)
20    物理量測定装置
205   流量センサ
260   信号処理部
261   バッファ
261a  流量波形バッファ
261b  オフセット波形バッファ
261c  補正波形バッファ
261d  共通バッファ
262   オフセット調整部
263   ゲイン演算部
264   補正演算部
265   周波数解析部
268a  最小値検出部
268b  最大値検出部
269a  中間値演算部
269b  最大絶対値演算部
FAmax 最大絶対値
Fmin  最小値
Fmax  最大値
Z     ゼロ点補正値

請求の範囲

[請求項1]
 気体の流量に応じた信号を出力する流量センサと、該流量センサの出力信号を処理する信号処理部とを備える物理量測定装置であって、
 前記信号処理部は、所定期間の前記出力信号に基づく前記気体の流量データを記憶するバッファと、前記バッファに記憶された前記流量データに基づく流量波形のゼロ点を調整するオフセット調整部と、前記ゼロ点が調整された前記流量波形に乗じる補正ゲインを算出するゲイン演算部と、前記ゼロ点が調整された前記流量波形に前記補正ゲインを乗じて補正する補正演算部と、補正された前記流量波形の周波数解析演算を行うとともに演算で得られたデータを前記バッファに記憶させる周波数解析部と、を有し、
 前記ゲイン演算部は、前記周波数解析部でオーバーフローが生じない前記補正ゲインを算出することを特徴とする物理量測定装置。
[請求項2]
 前記信号処理部は、前記流量波形の最小値を検出する最小値検出部を有し、
 前記オフセット調整部は、前記最小値を前記流量波形のゼロ点に設定することを特徴とする請求項1に記載の物理量測定装置。
[請求項3]
 前記信号処理部は、前記流量波形の最大値と最小値との間のゼロ点補正値を演算する中間値演算部を有し、
 前記オフセット調整部は、前記ゼロ点補正値を前記流量波形のゼロ点に設定することを特徴とする請求項1に記載の物理量測定装置。
[請求項4]
 前記中間値演算部は、前記ゼロ点補正値として、前記流量波形の平均値を演算することを特徴とする請求項3に記載の物理量測定装置。
[請求項5]
 前記中間値演算部は、前記ゼロ点補正値として、前記流量波形の最大値と最小値の平均値を演算することを特徴とする請求項3に記載の物理量測定装置。
[請求項6]
 前記信号処理部は、前記ゼロ点が調整された前記流量波形の最大値を検出する最大値検出部を有し、
 前記ゲイン演算部は、前記最大値が、前記周波数解析演算によって前記周波数解析部でオーバーフローが生じない限界値以下になるように、前記補正ゲインを算出することを特徴とする請求項2に記載の物理量測定装置。
[請求項7]
 前記信号処理部は、前記ゼロ点が調整された前記流量波形の最大絶対値を演算する最大絶対値演算部を有し、
 前記ゲイン演算部は、前記ゼロ点が調整された前記流量波形の最大絶対値が、前記周波数解析演算によって前記周波数解析部でオーバーフローが生じない限界値以下になるように、前記補正ゲインを算出することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の物理量測定装置。
[請求項8]
 前記バッファは、流量波形バッファと、前記ゼロ点が調整された前記流量波形の流量データを記憶するオフセット波形バッファと、前記補正ゲインを乗じた前記流量波形の流量データを記憶する補正波形バッファと、を有することを特徴とする請求項1に記載の物理量測定装置。
[請求項9]
 前記バッファは、前記ゼロ点が調整された前記流量波形の流量データを記憶するとともに、該流量データに前記補正ゲインを乗じた前記流量波形の流量データを上書きして記憶する共通バッファを有することを特徴とする請求項1に記載の物理量測定装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]