流量センサ 原理

流量センサの検出方式はカルマン渦式・コリオリ式・超音波式・熱式(サーミスタ式)・熱式(MEM式)など多数ございます。それぞれメリット・デメリットがあるため、用途(精度・使用媒体・流量など)によって使い分けることが必要となります。
弊社取り扱いのSensormateのフローセンサは、熱式(MEMS式)を採用しております。
熱式(MEMS式)はメリットは、交流速・大流量測定かつ双方向の測定が可能です。また、MEMS式のためパッケージングが小型であるのが特徴です。
デメリットとしましては、汚れた気体・液体に比較的弱いです。

熱式の構造は、図1-aのように熱接点(ヒーター)を挟み対称的に上流側と下流側の温度センサ(サーモパイル)が配置され、上流側に周囲温度を計測する温度センサで構成されております。
温度センサ(サーモパイル)は温度差に比例し電圧が出力する特性をもっています。(ゼーベック効果)
流れのない状態では、温度プロファイルは上流・下流に対象に分布しております。

図1-bのように流れを受けた状態では、熱接点からの温度プロファイルが下流側に移ることで、上流の温度センサは温度が低く、下流の温度センサの温度は高くなります。
温度平衡状態が崩れ、電圧差が生じることで流量を計測することができます。
また周囲温度を計測する温度センサは、温度補償として用いられます。