流体测量装置、流体测量方法
阅读：547发布：2021-04-10
专利汇可以提供流体测量装置、流体测量方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供可详细测量 流体 流速的流体测量装置等。流体测量装置(10)包括如下结构：发生器侧检测部(30)，检测随流体的发生状态而变化的表示流体发生器(20)的运转状态的参数；管路侧检测部(40)，设置于包含所述流体发生器产生的流体的流体所通过管路(22)的途中，检测随所述流体发生器的运转状态而变化的与通过该管路内的所述流体相关的参数；运算部(50)，基于所述发生器侧检测部检测出的参数变化与所述管路侧检测部检测出的参数变化的时间差以及与所述流体发生器相关的参数的检测 位置 和所述管路侧检测部沿着所述管路的距离(L)来计算所述流体的流速。，下面是流体测量装置、流体测量方法专利的具体信息内容。
1.一种流体测量装置，其包括：
发生器侧检测部，检测随流体的发生状态而变化的表示流体发生器的运转状态的参数；
第一管路侧检测部，设置于包含所述流体发生器产生流体的流体所通过的管路的途中，其检测随所述流体发生器的运转状态而变化的、与流过该管路内的所述流体相关的参数；
第二管路侧检测部，设置于所述管路的途中，并沿着所述流体的流通方向且自所述第一管路侧检测部间隔规定的距离进行设置，其检测随所述流体发生器的运转状态而变化的、与流过该管路内的所述流体相关的参数；
运算部，基于所述发生器侧检测部检测出的参数变化与所述第一管路侧检测部或所述第二管路侧检测部检测出的参数变化的时间差，以及基于与所述流体发生器相关参数的检测位置和所述第一管路侧检测部或所述第二管路侧检测部沿着所述管路的距离，计算所述流体的流速。
2.根据权利要求1所述的流体测量装置，其特征在于，
所述运算部基于所述流体的流速和所述管路的截面积，计算所述流体的流量。
3.根据权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于，
与所述流体相关的参数包括：该流体的温度、该流体所含物质的浓度、以及被所述物质吸收、散射、发射的光的强度中的至少一个参数。
4.根据权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于，
所述流体发生器为产生作为流体的废气的内燃机；
与所述流体相关的参数包括：该内燃机所包括的进气阀的开闭度、排气阀的开闭度、该内燃机所包括的燃烧室内的压力、以及该内燃机所包括的曲轴的转角中的至少一个参数。
5.根据权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于，
所述第一管路侧检测部和所述第二管路侧检测部包括：向所述流体中照射激光的照射部和接收在所述流体中透射或散射的所述激光的光接收部；基于所述照射部照射的照射光和所述光接收部接收的透射光的强度比，而检测与所述流体相关的参数。
6.根据权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于，
所述运算部通过对比基于所述发生器侧检测部检测出的参数变化的波形信号和基于所述第一管路侧检测部或所述第二管路侧检测部检测出的参数变化的波形信号，来判断所述发生器侧检测部检测出的参数变化与所述第一管路侧检测部或所述第二管路侧检测部检测出的参数变化的时间差。
7.根据权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于，
所述运算部通过计算所述发生器侧检测部检测出的参数变化和所述第一管路侧检测部或所述第二管路侧检测部检测出的参数变化的互相关，判断所述发生器侧检测部检测出的参数变化与所述第一管路侧检测部或所述第二管路侧检测部检测出的参数变化的时间差。
8.根据权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于，
所述流体发生器为产生作为流体的废气的内燃机；
所述运算部基于对来自所述第一管路侧检测部或所述第二管路侧检测部的输出信号而得到的与所述废气相关的参数变化进行信号解析的结果，来推算所述内燃机的转速。
9.根据权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于，
所述流体发生器为流体供给装置，其在所述第一管路侧检测部的上游，对流过所述管路内的第一流体供给第二流体以增减所述第一流体所含物质的浓度；
所述第一管路侧检测部或所述第二管路侧检测部用于检测与所述第一流体或所述第二流体相关的参数的变化。
10.一种流体测量方法，包括：
发生器侧检测工序，发生器侧检测部检测随流体的发生状态而变化的表示流体发生器的运转状态的参数；
第一管路侧检测工序，在包含所述流体发生器产生流体的流体流过的管路的途中所设置的第一管路侧检测部，用于检测随所述流体发生器的运转状态而变化的与流过该管路内的所述流体相关的参数；
第二管路侧检测工序，在所述管路的途中、并沿着所述流体的流通方向且自所述第一管路侧检测部间隔规定的距离进行设置的第二管路侧检测部，用于检测随所述流体发生器的运转状态而变化的与流过该管路内的所述流体相关的参数；
运算工序，运算部基于所述发生器侧检测工序中检测出的参数变化与所述第一管路侧检测工序或所述第二管路侧检测工序中检测出的参数变化的时间差，以及基于与所述流体发生器相关参数的检测位置和所述第一管路侧检测部或所述第二管路侧检测部沿着所述管路的距离，计算所述流体的流速。
流体测量装置、流体测量方法
技术领域
[0001] 本发明涉及测量废气等流体的流速等的流体测量装置以及流体测量方法。
背景技术
[0002] 为了实现发动机的低燃耗化、低排放化，详细解析发动机的1次燃烧周期比较重要。因此，详细地测定从发动机排出的废气(烟气)的温度、浓度等的变化是很有效的。过去，已知有可使用激光详细检测烟气的温度和浓度的测量装置(例如，参照专利文献1)。
[0003] 专利文献1：日本专利第3943853号公报。
发明内容
[0004] 发明要解决的技术问题
[0005] 这里，若知道废气的气体浓度和流速，即可求得废气中所含有的单位时间内各气体的质量或单位模式行驶方式的总排出量等。因此，为了实现发动机的低燃耗化、低排放化，除了废气的温度、浓度的变化以外，详细地测定废气的流速也很重要。然而，现有技术尚未提及能够详细测定高温废气的流速或流量的方法。
[0006] 本发明的课题在于提供可详细测量流体流速的流体测量装置及流体测量方法。
[0007] 解决上述技术问题的技术方案
[0008] 本发明通过如下的解决方案解决所述课题。另外，为了易于理解，标记出对应本发明的实施例的符号进行说明，但并非限定于此。
[0009] 权利要求1的发明为：一种流体测量装置(10)，包括：发生器侧检测部(30)，其检测随流体的发生状态而变化的表示流体发生器(20)的运转状态的参数；管路侧检测部(40)，设置于包含所述流体发生器产生的流体的流体所通过的管路(22)的途中，其检测随所述流体发生器的运转状态而变化的流过该管路的所述流体相关的参数；运算部(50)，基于所述发生器侧检测部检测出的参数变化与所述管路侧检测部检测出的参数变化的时间差以及与所述流体发生器相关参数的检测位置和所述管路侧检测部沿着所述管路上的距离(L)计算所述流体的流速。
[0010] 权利要求2的发明为：一种流体测量装置(10)，其特征在于，在权利要求1所述的流体测量装置中，所述运算部(50)基于所述流体的流速和所述管路的截面积计算所述流体的流量。
[0011] 权利要求3的发明为：一种流体测量装置(10)，其特征在于，在权利要求1或2所述的流体测量装置中，与所述流体相关的参数包括该流体的温度、该流体所含物质的浓度、以及被所述物质吸收、散射、发射的光的强度在的至少一个参数。
[0012] 权利要求4的发明为：一种流体测量装置(10)，其特征在于，在权利要求1～3中任一项所述的流体测量装置中，所述流体发生器为产生作为流体的废气的内燃机(20)；与所述流体相关的参数包括该内燃机所包括的进气阀的开闭度、排气阀的开闭度、该内燃机所包括的燃烧室内的压力、以及该内燃机所包括的曲轴的转角中的至少一个参数。
[0013] 权利要求5的发明为：一种流体测量装置(10)，其特征在于，在权利要求1～4中任一项所述的流体测量装置中，所述管路侧检测部(40)包括向所述流体中照射激光的照射部(41)和接收在所述流体中透射或散射的所述激光的光接收部(42)；基于所述照射部照射的照射光和所述光接收部接收的透射光的强度比而检测与所述流体相关的参数。
[0014] 权利要求6的发明为：一种流体测量装置(110)，其特征在于，在权利要求1～5中任一项所述的流体测量装置中，沿所述管路而设置有多个所述管路侧检测部(40，140)；所述运算部(50)根据所述流体的流速而选择使用所述多个管路侧检测部中的任一者的输出。
[0015] 权利要求7的发明为：一种流体测量装置(10)，其特征在于，在权利要求1～6中任一项所述的流体测量装置中，所述运算部(50)通过对比基于所述发生器侧检测部(30)检测出的参数变化的波形信号和基于所述管路侧检测部(40)检测出的参数变化的波形信号来判断所述发生器侧检测部检测出的参数变化与所述管路侧检测部检测出的参数变化的时间差(ΔT)。
[0016] 权利要求8的发明为：一种流体测量装置(10)，其特征在于，在权利要求1～7中任一项所述的流体测量装置中，所述运算部(50)通过计算所述发生器侧检测部(20)检测出的参数变化和所述管路侧检测部(40)检测出的参数变化的相关来判断所述发生器侧检测部检测出的参数变化与所述管路侧检测部检测出的参数变化的时间差。
[0017] 权利要求9的发明为：一种流体测量装置(10)，其特征在于，在权利要求1～8中任一项所述的流体测量装置中，所述流体发生器为产生作为流体的废气的内燃机(20)；所述运算部(50)基于对由所述管路侧检测部(40)的输出信号得到的与所述废气相关的参数变化进行信号解析的结果来推算所述内燃机的转速。
[0018] 权利要求10的发明为：一种流体测量装置(210)，其特征在于，在权利要求1～9中任一项所述的流体测量装置中，所述流体发生器为流体供给装置(70)，在所述管路侧检测部(40)的上游对流过所述管路(22)内的第一流体供给第二流体以增减所述第一流体所含物质的浓度，所述管路侧检测部(40)检测与所述第1流体或所述第2流体相关的参数的变化。
[0019] 权利要求11的发明为：一种流体测量方法，包括：发生器侧检测工序，检测随该流体的发生状态而变化的流体发生器(20)的运转状态的参数；管路侧检测工序，在包含所述流体发生器产生的流体的流体所通过的管路(22)的途中，检测随所述流体发生器的运转状态而变化的与流过该管路的所述流体相关的参数；运算工序，基于所述发生器侧检测工序中检测出的参数变化与所述管路侧检测工序中检测出的参数变化的时间差以及与所述流体发生器相关参数的检测位置和所述管路侧检测部沿着所述管路的距离来计算所述流体的流速。
[0020] 另外，根据标记符号进行说明的构成，可进行适当改良，也可以用其他构成物代替其中的至少一部分。
[0021] 发明效果
[0022] 根据本发明，可获得以下效果：
[0023] (1)由于本发明中的流体测量装置及流体测量方法检测与流体发生器相关的参数的变化和与流体相关的参数的变化，并基于这些参数的变化的时间差(滞后时间)求得流速，因而可详细测量流体的流速。
[0024] (2)由于可与流体的流速一并求得流体的流量，因此非常方便。
[0025] (3)由于管路侧检测部为基于激光的照射光和透射光的强度比等测量与流体相关参数的高响应型传感器，因此可详细测定与流体相关的参数变化，从而可详细测定流体的流速。此外，即使流体在高温下也一定能够检测出参数的变化。
[0026] (4)由于设置了多个管路侧检测部，增加了发生器侧检测部与管路侧检测部的距离变化，因此，可不受限于流体流速而详细地测量流体的流速。
[0027] (5)由于对与废气相关的参数的变化进行信号解析从而推算内燃机的转速，因此，还能作为转速计而发挥作用，比较方便。
[0029] 图1为第一实施例的流速计和发动机的示意图；
[0030] 图2为图1所示的流速计所包括的测量单元的结构图；
[0031] 图3为发动机转速为2400转/min时表示测量单元输出的曲线图；
[0032] 图4为发动机转速为3600转/min时表示测量单元输出的曲线图；
[0033] 图5为对比排气阀的开度信号和表示废气温度变化的信号的示意图；
[0034] 图6为对比气体温度、H2O浓度的能量谱与发动机的转速(2400转/min)的能量谱的示意图；
[0035] 图7为对比CO2浓度、CO浓度的能量谱与发动机的转速(2400转/min)的能量谱的示意图；
[0036] 图8为对比CH4浓度的能量谱与发动机的转速(2400转/min)的能量谱的示意图；
[0037] 图9为对比气体温度、H2O浓度的能量谱与发动机的转速(3600转/min)的能量谱的图；
[0038] 图10为对比CO2浓度、CO浓度的能量谱与发动机的转速(3600转/min)的能量谱的图；
[0039] 图11为对比CH4浓度的能量谱与发动机的转速(3600转/min)的能量谱的图；
[0040] 图12为第二实施例中的流速计和发动机的示意图；
[0041] 图13为第三实施例中的流速计和管路的示意图。
[0042] 附图标记说明
[0043] 10流速计
[0044] 20发动机
[0045] 30阀传感器
[0046] 40测量单元
[0047] 50运算部
具体实施方式
[0048] 本发明通过基于发动机的排气阀的开度信号的变化与测量废气的温度及浓度的测量单元的输出信号之间的时间差以及从排气阀到测量单元的距离而设置计算该废气的流速的运算部，从而解决了提供可详细测量流体流速的流体测量装置和流体测量方法的技术课题。
[0049] 实施例
[0050] (第一实施例)
[0051] 以下，参照附图等，对适用本发明的流体测量装置和流体测量方法的第一实施例即流速计10和废气的流速流量测定方法进行说明。本实施例的流速计10的测量对象物为自内燃机即四冲程汽油发动机20(以下，简称为发动机20)排出的废气。图1为实施例中的流速计10和发动机20的示意图。此外，图2为图1中示出的流速计10所包括的测量单元40的结构图。
[0052] 发动机20为在气缸内使汽油和空气的混合气燃烧而获得驱动力的装置。混合气的烟气通过排气阀21从气缸作为废气排出，发动机20作为流体发生器而发挥作用。自发动机20排出的废气包括水蒸气(H2O)、一氧化碳气体(CO)，二氧化碳气体(CO2)、甲烷气体(CH4)等各种气体。自发动机20排出的废气，通过排气歧管22导入排气管23中，通过排气管23被排放到大气中。
[0053] 发动机20上设有检测排气阀的开度的阀位置传感器30(以下，称作阀传感器30)。可使用公知的电阻传感器等作为阀传感器30。阀传感器30为大体上实时地检测并输出随着发动机20的燃烧周期而变化的排气阀的位置的装置，其作为构成流速计10的一部分的内燃机侧检测部而发挥作用。
[0054] 流速计10包括运算部50，该运算部50基于来自阀传感器30的输出信号、设置于排气管23途中的测量单元40的输出信号以及排气阀21和测量单元40的距离而计算废气的流速。另外，本实施例中，可以通过阀传感器30直接测量排气阀21的位置(开度)，但并不限于此，也可由用于控制发动机的ECU等检测排气阀21的开度信号。
[0055] 作为检测部的测量单元40是基于入射光和透射光的强度比来测定气体浓度的装置，其利用了在向废气中照射特定波长的激光时，通过分子的振动、转动、跃迁等吸收激光的特性(激光吸收光谱法)。此外，测量单元40例如可基于H2O浓度测定气体的温度。此外，激光的吸收系数与废气的温度和废气的压力紧密相关，因此需要测量废气的压力，废气的压力由设置在流路内的未图示的压力传感器进行测量。以下，对图1中沿着排气管23(包含排气歧管22)的排气阀21和测量单元40之间的距离标记为符号L来进行说明。
[0056] 如图2所示，测量单元40包括照射激光的照射部41和接收自照射部41照射并穿透废气的激光(透射光)的光接收部42。
[0057] 照射部41和光接收部42的前端部分别形成管状，通过设置在排气管23中的孔部插入排气管23内。向形成该管状的部分供给吹扫气(purge gas)，通过使吹扫气流入而防止照射窗和光接收窗受到污染。测量单元40的照射部41通过光发送用光学系43发射振荡时刻不同的多束激光。该激光穿透废气，并由光接收部42通过光接收用光学系统44进行检测。光接收部42包括将接收的激光转换成电信号(模拟信号)的信号处理电路45，该电信号被输入到运算部50。运算部50将该电信号进行A/D转换生成波形数据(后述)。
[0058] 从发动机20排出的废气的温度和气体浓度等，随着发动机20的燃烧周期而大体以一定的周期发生脉动。本实施例的测量单元40，具有例如1ms以下的响应性，可详细测量发生脉动的废气的气体浓度和温度的变化。
[0059] 另外，图1中示出了测量从安装在车辆上的发动机20排出的废气的流速的例子，但废气的流速的测量并不限定于此，也可以对单独的发动机20(发动机台架试验)进行。
[0060] 以下，参照试验数据对采用本实施例的流速计10的流速测定方法进行具体说明。使用单汽缸的四冲程发动机，在2400转/min(2400rpm)和3600转/min(3600rpm)两个条件下进行了试验。
[0061] 图3为基于转速为2400转/min时的测量单元的输出而生成的波形数据，(a)表示4秒钟测量结果，(b)表示1秒钟测量结果。
[0062] 图4为基于转速为3600转/min时的测量单元的输出而生成的波形数据，(a)表示4秒钟测量结果，(b)表示0.6秒钟测量结果。
[0063] 如图3和图4所示，废气的气体温度、CO2浓度、H2O浓度、CO浓度，各自以大致一定的周期发生脉动。另外，虽然在这些图中省略了CH4浓度，但CH4浓度也同样地发生脉动。例如，在发动机20的转速为2400转/min时，气体温度、H2O浓度各自在1秒钟内发生20次脉动(参照图3(b))，该脉动周期为0.05秒(50ms)。与此相对，本实施例的测量单元40具有1ms以下的响应速度，在气体温度、H2O浓度变化一个周期时，可采集数据样本约50次以上。因此，可详细捕捉气体浓度等参数的变化。另外，即便在发动机的转速为3600转/min时，脉动周期为33.3ms的情况下，也可充分详细地捕捉气体浓度等参数的变化。
[0064] 图5为对比自阀传感器30输出的排气阀21的开度信号和通过测量单元40测量的表示废气温度变化的信号的示意图，(a)表示发动机的转速为2400转/min时的情况，(b)表示发动机的转速为3600转/min时的情况。
[0065] 运算部50通过对比自阀传感器30输出的波形数据与基于测量单元40的输出而生成的波形数据而求得这些波形的时间差(相位差)。自阀传感器30输出的波形数据为规则地重复0％和100％的实质上为矩形波的数据，其与发动机20的燃烧周期相对应。另一方面，如所述那样，测量单元40可测量的气体单体的波形数据也各自对应发动机20的燃烧周期而发生脉动。因此，可使用任意气体的数据作为在求得相位差时与阀传感器30的输出数据相对比的数据。本实施例中，作为一个例子，使用气体温度的数据计算废气的流速。
[0066] 如图5(a)、(b)的各图所示，表示气体温度、气体浓度的波形信号的波形自身虽然与排气阀开度信号不同，但波形的上升时机相对于排气阀开度信号存在延迟(相位差ΔT)。运算部50由这些波形数据判断相位差ΔT，基于该相位差ΔT和排气阀21与测量单元40的距离L而计算废气的速度。
[0067] 此外，本实施例的流速计10，基于预先测定的排气管23的截面积和废气流速而求得每小时流出的废气的体积(流量)，其具有作为流量计的功能。由此，可以控制废气中所包含的例如CO2气体等的每小时的排出质量。
[0068] 需要说明的是，作为判断阀传感器30的输出与测量单元40的输出的时间差的方法，并不限于上述那样比较信号的波形数据的方法，还可以使用例如基于以下所示的式1解析计算测量信号的互相关的方法。以来自阀传感器30的输出信号作为SA(t1)，以来自测量单元40的输出信号为SB(t2)，表示两者的互相关的式1表示如下：
[0069] SB(t2-T)·SA(t1)…(式1)
[0070] 此外，本实施例的流速计基于对测量单元40的输出进行快速傅立叶变换(FFT)而求得的气体温度或气体浓度的能量谱，可推算出发动机20的转速，其还具有作为发动机转动计的功能。
[0071] 图6～8为对比气体温度或气体浓度的能量谱与发动机的转速(2400转/min)的能量谱的示意图。图6(a)、(b)分别对比示出了气体温度、H2O浓度的能量谱与发动机的转速的能量谱。图7(a)、(b)分别对比示出了CO2浓度、CO浓度的能量谱与发动机的转速的能量谱。图8对比示出了CH4浓度的能量谱与发动机的转速的能量谱。
[0072] 图9～11为对比气体温度或气体浓度的能量谱与发动机的转速(3600转/min)的能量谱的示意图。图9(a)、(b)分别对比示出了气体温度、H2O浓度的能量谱与发动机的转速的能量谱。图10(a)、(b)分别对比示出了CO2浓度、CO浓度的能量谱与发动机的转速的能量谱。图11对比示出了CH4浓度的能量谱与发动机的转速的能量谱。
[0073] 例如，如图6(a)所示，气体温度的能量谱的波峰出现的频率(大致为20Hz)与发动机20的燃烧周期的能量谱的峰出现的频率(大致为20Hz)相对应，通过气体温度的能量谱的波峰能够推算出发动机的转速。例如，若由测量单元40的输出可知气体温度的波峰频率大致为20Hz，则假使发动机转速的能量谱不明确，也能够推定为发动机转速的波峰频率大致为20Hz。在四冲程发动机中，由于每一个燃烧周期曲轴转动2周，因而可求得发动机20的燃烧周期，从而也可求得发动机20的转速。此时，由于燃烧周期为20Hz，因此发动机转速可推算为每分钟2400转(2400转/min)。
[0074] 此外，在以上例子中，基于气体温度推算出发动机转速，但不限于此，根据测量单元40所能检测的各种气体浓度的能量谱波峰，可同样地推测发动机20的燃烧周期。如图6(b)、图7(a)所示，基于测量单元40的输出得到的H2O浓度、CO2浓度的能量谱的波峰与气体温度的能量谱的波峰相同，均出现在大致20Hz处。因此，由这些气体浓度也可推算出发动机转速(2400转/min)。
[0075] 由图9～11明确可知，即使在发动机转速为3600转/min时，由测量单元40的输出(气体温度、气体浓度)的能量谱也可推算出发动机转速。例如，如图9(a)所示，若气体温度的能量谱的波峰大致为30Hz，则即使假设发动机转速的能量谱不明确，发动机转速的波峰频率也可推算为大致30Hz，发动机转速可推算为3600转/min。
[0076] 另外，转速为2400转/min时，CO浓度、CH4浓度的能量谱难以固定其波峰频率，因此，按照所预期的发动机转速可选择适当种类的为了推算发动机的转速而使用的参数。例如，在2400转/min下，H2O浓度、CO2浓度的能量谱中也出现明确的波峰，可推算出发动机转速。
[0077] 根据以上说明的第一实施例的流速计10和废气的流速流量测定方法，可获得以下效果。
[0078] (1)流速计10均着眼于测量单元40的输出与随发动机20的燃烧周期而变化的阀传感器30的输出之间存在时间差这一事实。而且，测量单元40使用高响应装置可地详细检测气体温度和气体浓度的变化，运算部50由这些输出的时间差可求得直接废气的流速。因此，可详细地测量废气的流速。
[0079] (2)例如，为了测定废气的温度而考虑在排气管内设置热电偶，但是，这种情况可能会阻碍废气的流通，可能难以准确地测定废气流速。与此相对，由于本实施例的测量单元40为向废气内照射激光的类型，因此，可准确地测量废气的流速而不对废气产生阻力。
[0080] (3)由于基于废气中所含的各气体的浓度和密度可求得废气的质量，因此由废气的流速可求得基于质量的、废气中所含CO2等气体的每小时的排出量。
[0081] (4)由于基于废气的温度变化、浓度变化可推算出发动机20的转速，因此比较方便。
[0082] (第二实施例)
[0083] 接着，对适用本发明的流体测量装置的第二实施例即流速计110进行说明。在该第二实施例中，对与上述第一实施例发挥同样功能的部分，标记相同的符号或在末尾标记统一的符号，适当省略重复的说明和附图。
[0084] 图12为第二实施例的流速计110和发动机20的示意图。
[0085] 第一实施例的流速计10在排气管23的途中包括一个测量单元40，与此相对，第二实施例的流速计110在排气管23的途中包括两个测量单元40、140。两个测量单元40、140沿着废气的流通方向间隔规定的距离而设置。而且，运算部50基于阀传感器30的输出、测量单元40、140中的一者的输出，以及从排气阀21到选定的测量单元(测量单元40或测量单元140)的距离(分别在图12中标记L1、L2来进行说明)测定废气的流速。
[0086] 以下，对设置两个测量单元40、140的理由进行说明。如在所述的第一实施例中说明的那样，运算部50比较表示阀传感器30的输出的波形与表示测量单元的输出的波形而求得废气的流速。这里，例如，在废气流速为低速时，无论阀传感器30的输出是否到达一个周期，测量单元40的输出波形均不上升，可能会降低流速测定的精度。此种不良情况可通过使测量单元40与发动机20接近而消除，当使发动机20与测量单元40很接近时，同样可能会降低流速测定的精度。因此，发动机20和测量单元40的距离以间隔某种程度为佳。
[0087] 像这样，根据测定对象的废气的速度，发动机20和测量单元40的距离太远或太近均会难以进行流速的测量。因此，本第二实施例的流速计110在排气管23的途中设置有两个测量单元40、140，使得发动机20与测量单元40的距离具有两种变化。测定者通过按照预期的废气速度选择测量单元40、140中的任一者，均可确切地测定废气的流速。
[0088] 根据以上说明的第二实施例的流速计，除了第一实施例的流速计中所得到的效果以外，还获得不拘泥于废气的流速，即可获得能够详细测量废气的流速的效果。
[0089] (第三实施例)
[0090] 接着，对适用本发明的流体测量装置的第三实施例即流速计210进行说明。第一和第二实施例的流速计为测量由发动机排出的废气的流速、流量的装置，与此相对，第三实施例的流速计210例如为测量进入到发动机的空气的流速、流量的装置。
[0091] 图13为第三实施例中的流速计示意图。
[0092] 流速计210，设置于将外部空气导入发动机(省略图示)的燃烧室中的管路220(进气歧管)的途中，测量通过该管路220内的空气的流速、流量。流速计210包括测量单元40、运算部50和气体供给装置70等。
[0093] 测量单元40、运算部50分别与第一实施例的测量单元40、运算部50相同，省略其说明。气体供给装置70为在管路220内向测量单元40的上游侧以固定周期供给惰性气体氦气的装置。
[0094] 气体供给装置70具有填充有氦气的储气瓶71，在连接该储气瓶71和管路220的配管的途中设有电磁阀72。气体供给装置70具有控制电磁阀72的开闭时刻的阀定时控制器73(以下，称作控制器73)，该控制器73可输送由固定周期信号发生器74发出的周期性的信号。
[0095] 控制器73按照这些信号来控制电磁阀72，以固定的周期切换向空气供给/不供给氦气。运算部50检测由电磁阀72输出的阀的开闭信号(实质上为矩形波)，基于该开闭信号和由测量单元40输出的接收光信号的时间差以及氦气的供给口(电磁阀72)与测量单元40的距离L来计算空气的流速。另外，本实施例中，对空气以一定周期供给氦气，若氦气的气体浓度根据时间而发生变化，则无需特别周期性地供给。
[0096] 第三实施例的流速计210，通过对管路220内流通的空气供给氦气，相对降低空气中所含的H2O、CO、CO2气体等的气体浓度。而且，随着氦气的供给/不供给周期性地发生变化，空气中所含的气体浓度的变化也变为周期性。如此，第三实施例的流速计210由于以氦气作为变动标记气体供给到空气中，因此在如从外部导入的空气那样在参数(温度和空气中所含的气体浓度)变化的程度较小的情况或实质上无参数变化的情况下，也一定可以测量流速。此外，表示与空气相关的参数的变化的波形数据例如在调整后的波形接近正弦波的情况下，可能难以判定时间差，通过以一定周期供给氦气而使波形被打乱，可容易地判定时间差。
[0097] 另外，本实施例中虽然测量了向发动机供给的空气的流速、流量，但流速计210不限定于此，只要是通过管路内的流体，即使是向发动机供给的流体以外的流体，也可以测量流速等，并可作为一般的流速流量计使用。此外，本实施例中，以与第一实施例同样的测量单元检测了空气中所含的CO2气体等的气体浓度的变动，但不限定于此，还可检测氦气自身的浓度变化。在此种情况下，由电磁阀72的开闭信号和测量单元40的输出信号的时间差也可详细测量空气的流速等。
[0098] 此外，如图13所示，也可利用测量单元40在空气(流体)流通方向的上游侧的位置设置改变(加热)该空气的温度的加热器80。另外，图13中，将加热器80的发热体插入管路220的内部而进行设置，但并不限于此，也可通过使管路220的外周面部加热来改变空气的温度。加热器80周期性地重复对空气的加热、不加热；运算部50从加热器80检测出该加热周期，同时检测测量单元40中空气的温度变化情况，基于这些输出的时间差(相位差)和加热器80与测量单元40的距离，计算空气的流速。此时，可在不影响空气的组成的情况下求得其流速、流量。另外，此时，即使不设置氦气供给装置70也可求得流体(空气)的流速、流量。此外，在以上的例子中，以加热空气的加热器80为例进行了说明，也可设置可升高、降低流体的温度的热交换器。
[0099] (变形例)
[0100] 本发明不受以上说明的实施例的限制，可进行以下所示的各种变形或变更，它们均包括在本发明的技术范围之内。
[0101] (1)实施例中使用了利用激光吸收光谱法的测量单元作为管路侧检测部，但管路侧检测部并不限定于此，例如，也可以使用公知的薄膜温度传感器、或使用了激光以外的光的吸收光谱法、散射光谱法、发射光谱法。基于该薄膜温度传感器的输出(废气的温度变化)也可测量废气的流速。此外，实施例中使用了检测排气阀的开度的阀传感器作为内燃机侧检测部，但内燃机侧检测部只要能够检测与内燃机的燃烧周期相对应的参数即可，例如，可以是检测气缸内压的变化的压力传感器或检测曲轴的转角的传感器。
[0102] (2)实施例中根据基于测量单元的输出而生成的波形数据的相位差来测量流速，但并不限定于此，也可使用由测量单元输出的模拟信号直接测量流速。此时，由于检测的响应性提高，发动机转速比实施例快，即使在废气的流速更高的情况下，也能够详细测量流速。
[0103] (3)第二实施例设置了两个测量单元，但测量单元的数量不限定于此，也可以为3个以上。
[0104] (4)第三实施例中，对空气供给作为标记气体的氦气，供给的气体不限定于此，也可以为其他气体。此外，测量对象的流体中可含有或不含有作为标记而发挥作用的流体。
[0105] (5)各实施例中计算了废气、空气等气体的流速、流量，流体不限定于此，也可以为液体。
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