DE3518409C2

DE3518409C2 -

Info

Publication number: DE3518409C2
Application number: DE3518409A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Yokohama Jp Sekimura; Shunji Ayase Kanagawa Jp Shirouzu
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-05-22
Filing date: 1985-05-22
Publication date: 1988-05-19
Also published as: DE3518409A1; US4637253A

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiter-Strömungsmesser zur Bestimmung von Strömungsmenge und -richtung eines Strömungsmittels nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Strömungsmessung von Strömungsmitteln, die in Industrie und im täglichen Leben eine lebenswichtige Rolle spielen, wird auf vielfältige Weise durchgeführt. Beispielsweise sind hierfür Strömungsmesser des Wärmestrahlungstyps und des Ultraschallwellentyps bekannt. Derartige Strömungsmesser sind jedoch sperrig und kompliziert im Aufbau, so daß sie hohe Fertigungskosten bedingen. Außerdem eignen sich derartige Strömungsmesser nicht für die Massenfertigung.

Weiterhin ist ein Halbleiter-Strömungsmesser, der klein gebaut ist, eine genaue Strömungsmessung erlaubt und kostengünstig bereitgestellt werden kann, z. B. von Johan H. Huÿsing u. a. in "Monolithic Integrated Direction-Sensitive Flow Sensor", IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-29, Nr. 1, Januar 1982, und in der US-PS 39 92 940 beschrieben. Derartige Strömungsmesser vermögen jedoch nur die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels, nicht aber seine Strömungsrichtung zu bestimmen. Zudem besteht dabei eine nicht-lineare Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der Ausgangsspannung.

In IEEE Transactions on electron devices, Vol. ED-29, Nr. 1, Jan. 1982, Seiten 133-136, ist ein Strömungsmesser beschrieben, mit dem die Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung gemessen werden können, indem der Wärmeübergang von einem erwärmten Chip zu einem Strömungsmittel festgestellt wird. Temperaturdifferenzen auf dem Chip sind dann ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit und die Strömungsrichtung in einer Ebene parallel zur Chipfläche. Das heißt, durch Messung von Temperaturdifferenzen in zwei zueinander senkrechten Richtungen können Amplitude und Richtung eines Geschwindigkeitsvektors in einer Ebene parallel zum Chip bestimmt werden, was aber nicht gleichzeitig möglich ist.

In dem Firmenprospekt der Firma ROTA Apparate- und Maschinenbau Dr. Hennig GmbH und Co. KG, 10-83, betreffend Thermischer Durchflußmesser THERMOFLUX, ist ein Durchflußmesser beschrieben, mit dessen Hilfe die Strömungsgeschwindigkeit gemessen werden kann, wobei die aufgenommene elektrische Leistung als Maß für den Durchsatz verwendet wird. Es ist also nicht möglich, mit Hilfe dieses bekannten thermischen Durchflußmessers auch die Strömungsrichtung des Strömungsmittels festzustellen.

In der US-PS 44 09 828 ist eine Gasdurchsatz-Meßschaltung beschrieben, bei der an einem Heizwiderstand eine Spannung liegt, die gewonnen wird, indem der durch diesen Heizwiderstand fließende Strom gemessen wird.

Schließlich ist aus der US-PS 43 91 137 ein Grundwasser-Strömungsmesser bekannt, bei dem Wärmeenergie an einer vorbestimmten Stelle zugeführt und danach die Temperaturverteilung um diese Stelle gemessen wird.

Schließlich beschreibt die US-PS 39 95 481 einen Strömungswandler aus zwei beabstandeten elektrischen Widerstandsleitern, mit deren Hilfe eine momentane Strömungsrichtung festgestellt werden kann.

Mit Ausnahme der für Wetteruntersuchungen eingesetzten mechanischen Detektoren ist bisher noch kein Strömungsmesser entwickelt worden, der gleichzeitig sowohl die Strömungsmenge als auch die Strömungsrichtung zu bestimmen vermag. Im Hinblick auf diese Gegebenheiten besteht ein dringender Bedarf nach der Entwicklung eines kostensparenden, kleinen Strömungsmessers, der ohne weiteres die gleichzeitige Messung sowohl der Strömungsgeschwindigkeit als auch der Strömungsrichtung eines Strömungsmittels erlaubt.

Es ist also Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiter-Strömungsmesser zu schaffen, der gleichzeitig Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung eines Strömungsmittels auf einfache Weise zu ermitteln vermag.

Diese Aufgabe wird bei einem Halbleiter-Strömungsmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 11.

Die Erfindung ermöglicht einen Halbleiter-Strömungsmesser, der die gleichzeitige Bestimmung von sowohl Strömungsgeschwindigkeit als auch Strömungsrichtung eines Strömungsmittels erlaubt, der eine hohe, der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels praktisch proportionale Ausgangsspannung liefert und der bei kleinen Abmessungen einfach aufgebaut ist und kostengünstig hergestellt werden kann. Durch die praktisch lineare Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und dem Meßausgangssignal ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufsicht auf ein in einem Halbleiter-Strömungsmesser gemäß der Erfindung enthaltenes Halbleiter-Strömungsmeßelement,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Halbleiter-Strömungsmessers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit Vf des zu bestimmenden Strömungsmittels und der Ausgangsspannung Vc des Halbleiter-Strömungsmessers gemäß Fig. 2, wobei die gestrichelte Kurve für einen bisherigen Strömungsmesser steht,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Strömungsrichtung R des zu bestimmenden Strömungsmittels und der Ausgangsspannung Vo des Halbleiter-Strömungsmessers gemäß Fig. 2 unter Heranziehung der Strömungsgeschwindigkeit Vf als Parameter,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der beim Strömungsmesser nach Fig. 2 vorgesehenen Rechenschaltung,

Fig. 6 bis 10 Schaltbilder von Halbleiter-Strömungsmessern gemäß zweiten bis sechsten Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 11 ein Schaltbild eines Halbleiter-Strömungsmessers gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Strömungsmitteltemperatur und dem kompensierten Ausgangssignal Vcc der Meßgröße Vc der Schaltung nach Fig. 11,

Fig. 13 eine Aufsicht auf ein Halbleiter-Strömungsmeßelement bei einem Halbleiter-Strömungsmesser gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14 ein Schaltbild eines Halbleiter-Strömungsmessers gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 15 ein Blockschaltbild einer in der Schaltung nach Fig. 14 enthaltenen Rechenschaltung,

Fig. 16 eine Aufsicht auf ein Halbleiter-Strömungsmeßelement bei einem Halbleiter-Strömungsmesser gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 17 eine Aufsicht und eine Vorderansicht des in einer Packung untergebrachten Halbleiter-Strömungsmeßelements gemäß Fig. 16,

Fig. 18 ein Schaltbild eines Halbleiter-Strömungsmessers gemäß der neunten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 19 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Strömungsrichtung R des zu bestimmenden Strömungsmittels und den Ausgangssignalen und

Fig. 20 ein Blockschaltbild einer Rechenschaltung bei der Schaltung nach Fig. 18.

Die Fig. 1 bis 5 veranschaulichen gemeinsam eine erste Ausführungsform der Erfindung. Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Halbleiter-Strömungsmeßelement 10 einen in einem Mittelbereich eines Halbleiter-Substrats 12 ausgebildeten Heiztransistor 14 und zwei symmetrisch zu diesem angeordnete Temperatur-Meßtransistoren 16 a, 16 b. Ein Strömungsmitteltemperatur-Meßfühler- oder -Detektortransistor 18 (Fig. 2) zur Bestimmung der Temperatur des Strömungsmittels und zur Lieferung eines Temperaturmeßsignals befindet sich in dem Strömungsmittel, dessen Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung bestimmt werden sollen. Die Temperatur des Strömungsmittels wird nach dem Prinzip gemessen, daß sich die Basis-Emitterspannung des Transistors 18 proportional zu einer Temperaturänderung ändert. Es ist zu beachten, daß die Transistoren 16 a, 16 b durch das mit einer Geschwindigkeit Vf strömende Strömungsmittel in unterschiedlichem Maße gekühlt werden. Die genannte Temperaturdifferenz wird in Form eines elektrischen Signals erfaßt oder abgegriffen. Gemäß Fig. 2 ist ein Ansteuerkreis 20 zum Erwärmen des Transistors 14 mit dem Halbleiter-Strömungsmeßelement 10 verbunden. Der Transistor 14 wird durch den Ansteuerkreis 20 entsprechend dem Strömungsmitteltemperatur-Meßsignal erwärmt, um die Temperatur des Elements 10 auf einer vorgeschriebenen Größe über der Temperatur des Meß-Strömungsmittels zu halten. Das Element 10, der Strömungsmitteltemperatur-Detektortransistor 18 und der Ansteuerkreis 20 sind auf die in Fig. 2 gezeigte Weise zu einer Halbleiter-Strömungsmeßschaltung zusammengeschaltet.

Der Kollektor des Temperatur-Meßtransistors 16 a im Halbleiter-Strömungsmeßelement 10 ist über einen ersten Widerstand R 1 mit einer ersten Stromquelle V⁺ (vgl. Fig. 2) verbunden. Die Basis des Transistors 16 a liegt an Masse, während sein Emitter über einen Widerstand R 3 und eine Konstantstromquelle 22 an eine zweite Stromquelle oder -versorgung V ^- angeschlossen ist. Der Kollektor des Temperatur-Meßtransistors 16 b ist ebenfalls über einen Widerstand R 2 an die erste Stromquelle V⁺ angeschlossen, während sein Emitter mit dem Emitter des Transistors 16 a verbunden ist. Die Basis des Transistors 16 b liegt ebenfalls an Masse. Der Kollektor des Heiztransistors 14 ist über einen Widerstand R 4 mit der ersten Stromquelle V⁺ verbunden, während sein Emitter an die zweite Stromquelle V ^- angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 14 liegt an der Ausgangsklemme eines Operationsverstärkers 26. Kollektor und Basis des Strömungsmitteltemperatur-Detektortransistors 18 sind mit der ersten Stromquelle V⁺ bzw. Masse verbunden. Weiterhin ist der Emitter des Transistors 18 über eine Konstantstromquelle 24 mit der zweiten Stromquelle V ^- verbunden. Der Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R 3 und der Konstantstromquelle 22 ist an die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 26 angeschlossen, dessen nicht-invertierende Eingangsklemme mit einem Knotenpunkt zwischen dem Emitter des Transistors 18 und der Konstantstromquelle 24 verbunden ist. Der Operationsverstärker 26 dient dazu, die Temperatur des Halbleiter-Strömungsmeßelements 10 um eine vorbestimmte Größe über der Temperatur des der Messung unterworfenen Strömungsmittels zu halten. Insbesondere werden dabei die an invertierende und nicht-invertierende Eingangsklemme angelegten Eingangssignale im Operationsverstärker 26 zur Lieferung eines Ausgangssignals, das an die Basis des Heiztransistors 14 angelegt wird, verglichen. Hierdurch wird der über den Transistor 14 fließende Kollektorstrom Ic so geregelt, daß die Temperatur des Strömungsmeßelements 10 auf der gewünschten Größe gehalten wird. Es ist zu beachten, daß eine Ausgangsspannung Vo entsprechend der Temperaturdifferenz, die sich mit der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels ändert, zwischen den Temperatur-Meßtransistoren 16 a und 16 b zwischen deren Kollektoren erzeugt wird. Die Ausgangsspannung Vo wird einer arithmetischen Schaltung bzw. Rechenschaltung 28 zugeführt. Das Kollektorpotential Vc des Heiztransistors 14, das sich mit dem Kollektorstrom Ic ändert, wird ebenfalls der Rechenschaltung 28 eingespeist. In der Rechenschaltung 28 wird eine vorgeschriebene arithmetische Operation bzw. Rechenoperation anhand des Kollektorpotentials Vc und der Ausgangsspannung Vo durchgeführt, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeit und -richtung des Strömungsmittels abzuleiten.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit Vf und dem sich mit der Strömungsgeschwindigkeit Vf ändernden Kollektorpotential Vc. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, ist die Ausgangsspannung beim erfindungsgemäßen Strömungsmesser deutlich größer als beim bisherigen Halbleiter-Strömungsmesser, der beispielsweise in "Monolithic Integrated Direction-Sensitive Flow Sensor" beschrieben ist. Außerdem bildet die Kurve für den erfindungsgemäßen Strömungsmesser praktisch eine Gerade. Zu beachten ist auch, daß der erfindungsgemäße Halbleiter-Strömungsmesser von der Strömungsrichtung des Strömungsmittels im wesentlichen unabhängig ist, so daß die Strömungsgeschwindigkeit Vf anhand des Ausgangssignals bzw. der Ausgangsspannung Vc genau bestimmt werden kann.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, entspricht das Kollektorpotential Vc des Heiztransistors 14:

Vc = a · Vf (1)

Hieraus ergibt sich die Strömungsgeschwindigkeit Vf des Strömungsmittels zu Vf = Vc/a.

Fig. 4 veranschaulicht die Abhängigkeit des zwischen den Kollektoren der Temperatur-Meßtransistoren 16 a und 16 b erhaltenen Ausgangssignals Vo von der Strömungsrichtung R des Strömungsmittels. Gemäß Fig. 4 besteht zwischen der Strömungsgeschwindigkeit Vf des Strömungsmittels, seiner Strömungsrichtung R und dem Ausgangssignal Vo die folgende Beziehung:

Demzufolge gilt:

Nach diesem Verfahren kann die Strömungsrichtung R (0 ≦ R ≦ 180) des Strömungsmittels anhand der Ausgangssignale Vo und Vc abgeleitet werden.

Die Rechenschaltung 28 zur Durchführung der oben genannten Operation besitzt den in Fig. 5 dargestellten Aufbau. Insbesondere wird dabei das Kollektorpotential Vc des Heiztransistors 14 einem Teilerkreis 30 zugeführt, um die Operation nach Gleichung (1) auszuführen und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels zu berechnen. Ein Strömungsgeschwindigkeitssignal wird vom Teilerkreis 30 zu einem Quadratwurzel-Rechnerkreis 32 geleitet. In letzterem wird die Berechnung gemäß Gleichung (3) durchgeführt, und das Rechenergebnis wird zu einem Teilerkreis 34 übertragen. Andererseits wird das Ausgangssignal der Temperatur-Meßtransistoren 16 a, 16 b entsprechend der Temperaturdifferenz einem Teilerkreis 36 zugeliefert, in welchem eine Berechnung für Vo/b durchgeführt wird. Das Rechenergebnis wird dem genannten Teilerkreis 34 zugeführt; dies bedeutet, daß der Teilerkreis 34 mit den Ausgangssignalen sowohl des Quadratwurzel-Rechnerkreises 32 als auch des Teilerkreises 36 beschickt wird. Die Berechnung nach Gleichung (5) erfolgt im Teilerkreis 34 zur Ableitung der Größe von cos R. Das Rechenergebnis wird vom Teilerkreis 34 zu einem arithmetischen Kreis oder Rechenkreis 38 geliefert, in welchem die Berechnung nach Gleichung (6) zur Bestimmung oder Ableitung der Strömungsrichtung R des Strömungsmittels durchgeführt wird. Nach diesem Verfahren lassen sich erfindungsgemäß Strömungsgeschwindigkeit Vf und Strömungsrichtung R des Strömungsmittels gleichzeitig ableiten. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die Strömungsgeschwindigkeit Vf des Strömungsmittels und das Ausgangssignal Vc des Heiztransistors 14 eine lineare Beziehung zueinander besitzen, wodurch eine hohe Meßgenauigkeit erzielt wird. Die Meßgenauigkeit wird weiterhin dadurch verbessert, daß das Ausgangssignal Vc einen bemerkenswert hohen Spannungspegel besitzt.

Fig. 6 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die auf dem Prinzip beruht, daß der Kollektorstrom Ic bei einem bipolaren Transistor praktisch dem Emitterstrom Ie gleich ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird daher anstelle des Kollektorpotentials Vc das Basispotential Vb das Basispotential Vb als Ausgangssignal erfaßt und abgegriffen. Die Schaltung gemäß Fig. 6 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 2, nur mit dem Unterschied, daß ein Widerstand R 5 zum Erfassen oder Abgreifen des Basispotentials Vb vorgesehen ist, und der Widerstand R 4 gemäß Fig. 2 bei der Schaltung nach Fig. 6 nicht verwendet wird, weil bei letzterer das Kollektorpotential nicht erfaßt oder abgegriffen zu werden braucht. In Fig. 6 sind den Teilen von Fig. 2 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr im einzelnen erläutert.

Fig. 7 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die bezüglich ihres Aufbaus im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 6 entspricht, nur mit dem Unterschied, daß gemäß Fig. 7 anstelle des bei der Ausführungsform nach Fig. 6 erfaßten oder abgegriffenen Basispotentials Vb das Emitterpotential Ve erfaßt oder abgegriffen wird. Zum Erfassen oder Abgreifen des Emitterpotentials Ve ist bei der Schaltung gemäß Fig. 7 ein Widerstand R 5 angeordnet. Die Ausführungsform nach Fig. 7 gewährleistet ebenfalls ein Ausgangssignal Ve mit einer linearen Beziehung zur Strömungsgeschwindigkeit Vf des Strömungsmittels. In Fig. 7 sind den Teilen von Fig. 6 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht im einzelnen erläutert.

Die in Fig. 8 dargestellte vierte Ausführungsform der Erfindung entspricht aufbaumäßig praktisch der Ausführungsform nach Fig. 2, nur mit dem Unterschied, daß gemäß Fig. 8 die Konstantstromquellen 22 und 24 nach Fig. 2 durch Widerstände R 6 bzw. R 7 ersetzt sind. Mit der Ausführungsform gemäß Fig. 8 kann wiederum die spezielle Wirkung gemäß der Erfindung erzielt werden. Die den Teilen von Fig. 2 entsprechenden Teile gemäß Fig. 8 sind mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr näher erläutert.

Fig. 9 veranschaulicht eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, die bezüglich des Aufbaus oder der Anordnung praktisch der Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht, nur mit dem Unterschied, daß in Fig. 9 ein Widerstand R 8 anstelle des Strömungsmitteltemperatur-Detektortransistors 18 nach Fig. 2 vorgesehen ist. Der Widerstand R 8 kann den Transistor 18 dann ersetzen, wenn die Temperaturschwankungen des Strömungsmittels gering sind. Bei der Schaltung nach Fig. 9 sind den Teilen von Fig. 2 entsprechende Teile wiederum mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht im einzelnen erläutert.

Fig. 10 veranschaulicht eine sechste Ausführungsform der Erfindung, die aufbaumäßig praktisch der Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht und sich von dieser dadurch unterscheidet, daß gemäß Fig. 10 Dioden oder in Diodenschaltung angeordnete Transistoren 40, 42 a und 42 b anstelle des Strömungsmitteltemperatur-Detektortransistors 18 bzw. der Temperatur-Meßtransistoren 16 a und 16 b gemäß Fig. 2 vorgesehen sind. Außerdem wird der Halbleiter-Strömungsmesser gemäß Fig. 10 durch eine einzige Stromquelle 44 angesteuert. Weiterhin ist der Kollektor des Transistors 40 mit der Pulsklemme der Stromquelle 44 über einen Widerstand R 9 verbunden, der dazu dient, die Potentialdifferenz zwischen invertierender und nicht-invertierender Eingangsklemme des Operationsverstärkers 26 zu vermindern bzw. zu unterdrücken. Mit der Ausführungsform gemäß Fig. 10 kann wiederum die besondere Wirkung gemäß der Erfindung erzielt werden. Den Teilen von Fig. 2 entsprechende Teile der Schaltung gemäß Fig. 10 sind mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht mehr erläutert.

Fig. 11 zeigt noch eine siebte Ausführungsform der Erfindung, die im wesentlichen derjenigen nach Fig. 2 entspricht und sich von letzterer dadurch unterscheidet, daß gemäß Fig. 11 ein Kompensationskreis 50 vorgesehen ist, um durch Temperaturschwankung hervorgerufene Schwankung des Ausgangssignals Vc zu kompensieren. Wenn ein Strom nicht durch den im Halbleiter-Strömungsmeßelement 10 gemäß Fig. 2 vorgesehenen Heiztransistors 14 fließt, ändert sich das Kollektorpotential Vc des Transistors 14 proportional zur Temperatur auf die nachstehend angegebene Weise:

Vc = Vco - α c (T-To) (7)

Darin bedeuten:

Vco = Kollektorpotential bei der Bezugstemperatur To und α c = Temperaturkoeffizient.

Das Emitterpotential eines Transistors ändert sich bekanntlich auch proportional zur Temperatur auf die nachstehend angegebene Weise:

Vbe = α T(T-To) - Vbeo (8)

Darin bedeuten:

Vbeo = Emitterpotential bei der Bezugstemperatur To und α T = Temperaturkoeffizient.

Wie vorstehend erwähnt, ändern sich sowohl das Kollektorpotential Vc als auch das Emitterpotential Vbe proportional zur (in Abhängigkeit von der) Temperatur. Mittels der Durchführung einer Rechenoperation an Vc und Vbe kann somit ein Ausgangssignal erhalten werden, das nicht durch die Temperatur verändert wird bzw. sich nicht mit der Temperatur ändert.

Der Kompensationskreis 50 besteht aus zwei Operationsverstärkern 52 und 54 sowie Widerständen R 110, R 112, R 114, R 116, R 118 und R 120. Die nicht-invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 14 ist mit der nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 52 verbunden, dessen invertierende Eingangsklemme über den Widerstand R 110 an Masse liegt. Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 52 ist über den Widerstand R 112 an seine invertierende Eingangsklemme und über den Widerstand R 114 an die nicht-invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 54 angeschlossen. Das Kollektorpotential Vc des Heiztransistors 14 wird über den Widerstand R 116 der nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 54 aufgeprägt. Die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 54 ist über den Widerstand R 118 mit Masse und über den Widerstand R 120 mit seiner Ausgangsklemme verbunden. Die kompensierte Ausgangsspannung Vcc wird von der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 54 abgenommen und der Rechenschaltung 28 zugeführt. Auf diese Weise werden wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 Strömungsgeschwindigkeit und -richtung des Strömungsmittels bestimmt oder erhalten. Es ist darauf hinzuweisen, daß die im Kompensationskreis 50 enthaltenen Widerstände R 114, R 116, R 118 und R 120 jeweils gleiche Widerstandswerte besitzen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 entspricht das Ausgangssignal Vcc des Halbleiter-Strömungsmessers:

Vcc = Vc + (1 + R 112/R 110)Vbe (9)

Durch Einsetzen von Gleichungen (7) und (8) in Gleichung (9) erhält man:

Vcc = [Vco + a cto - (1 + R 112/R 110) ( α T · To + Vbeo)] + [(1 + R 112/R 110)α T - α c]T (10)

Der zweite Ausdruck in Gleichung (10) gibt an, daß sich das Ausgangssignal Vcc mit der Temperatur ändert. Das Ausgangssignal Vcc kann temperaturunabhängig gestaltet werden, indem die Widerstandswerte der Widerstände R 110 und R 112 so gewählt werden, daß der temperaturabhängige zweite Ausdruck auf die nachstehend angegebene Weise zu Null wird:

(1 + R 112/R 110)α T - α c = 0 (11)

Fig. 12 veranschaulicht den Temperaturgang beim Nullpunkt-Ausgangssignal des Halbleiter-Strömungsmessers gemäß Fig. 11. Hieraus ist ersichtlich, daß sich das Nullpunkt-Ausgangssignal bei einer Temperaturänderung überhaupt nicht ändert. Offensichtlich ermöglicht die Ausführungsform nach Fig. 11 eine noch genauere Messung von Strömungsgeschwindigkeit und -richtung des Strömungsmittels. Die den Teilen von Fig. 2 entsprechenden Teile gemäß Fig. 11 sind mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und daher nicht im einzelnen erläutert.

Die Fig. 13 bis 15 veranschaulichen gemeinsam eine achte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform werden zwei Halbleiter-Strömungsmeßelemente zur Messung von Strömungsgeschwindigkeit und -richtung des Strömungsmittels über einen Bereich von 0 bis 360° benutzt. Es ist dabei zu beachten, daß die Halbleiter-Strömungsmeßelemente 10 a und 10 b um 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Gemäß Fig. 13 besteht das Halbleiter-Strömungsmeßelement 10 a aus einem Heiztransistor 14 a und zwei Temperatur-Meßtransistoren 16 a 1 und 16 b 1, während das Element 10 b einen Heiztransistor 14 b und zwei Temperatur-Meßtransistoren 16 a 2 und 16 b 2 umfaßt. Das Strömungsmittel strömt dabei in Richtung des Winkels R in einer Menge oder mit einer Geschwindigkeit von Vf.

Gemäß Fig. 14 ist der Kollektor des Temperatur-Meßtransistors 16 a 1 im Strömungsmeßelement 10 a über den Widerstand R 11 mit der ersten Stromquelle V⁺ verbunden, während die Basis des Transistors 16 a 1 an Masse liegt. Der Emitter des Transistors 16 a 1 ist über den Widerstand R 31 mit der zweiten Stromquelle V ^- sowie einer Konstantstromquelle 22 a verbunden. Der Kollektor des Temperatur-Meßtransistors 16 b 1 ist über den Widerstand R 21 mit der ersten Stromquelle V⁺ verbunden, während seine Basis an Masse liegt. Die Emitter der Transistoren 16 a 1 und 16 b 1 sind zusammengeschaltet. Der Kollektor des Heiztransistors 14 a ist über den Widerstand R 41 mit der ersten Stromquelle V⁺ verbunden, während seine Basis an die Ausgangsklemme eines Operationsverstärkers 26 a angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 14 a ist mit der zweiten Stromquelle V ^- verbunden. Der Kollektor des Strömungsmitteltemperatur-Meßfühler- oder -Detektortransistors 18 ist an die erste Stromquelle V⁺ angeschlossen, während seine Basis an Masse liegt. Der Emitter dieses Transistors 18 ist über eine Konstantstromquelle 24 mit der zweiten Stromquelle oder -versorgung V ^- verbunden. Der Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R 31 und der Konstantstromquelle 22 a ist an die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 26 a angeschlossen. Weiterhin ist der Knotenpunkt zwischen dem Emitter des Transistors 18 und der Konstantstromquelle 24 mit der nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 26 a verbunden. Die an invertierende und nicht-invertierende Eingangsklemme angelegten Eingangssignale werden im Operationsverstärker 26 a zur Lieferung eines Ausgangssignals verglichen, das an die Basis des Heiztransistors 14 a angelegt wird. Als Ergebnis wird der durch den Transistor 14 a fließende Kollektorstrom Ic 1 so geändert, daß die Temperatur des Strömungsmeßelements 10 a um eine vorbestimmte Größe über der Temperatur des der Messung unterworfenen Strömungsmittels bleibt. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Ausgangsspannung Vo 1 entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen den Temperatur-Meßtransistoren 16 a 1 und 16 b 1, die sich aufgrund der bzw. mit der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels ändert, zwischen den Kollektoren der Meßtransistoren 16 a 1 und 16 b 1 erzeugt wird. Die Ausgangsspannung Vo 1 wird einer Rechenschaltung 128 zugeführt, die auch mit dem sich mit dem Kollektorstrom Ic 1 ändernden Kollektorpotential Vc 1 des Transistors 14 a gespeist wird.

Der Kollektor des Temperatur-Meßtransistors 16 a 2 im Strömungsmeßelement 10 b ist über den Widerstand R 12 mit der ersten Stromquelle oder -versorgung V⁺ verbunden, während seine Basis an Masse liegt. Der Emitter des Transistors 16 a 2 ist über den Widerstand R 32 und eine Konstantstromquelle 22 b an die zweite Stromquelle oder -versorgung V ^- angeschlossen. Der Kollektor des Temperatur-Meßtransistors 16 b 2 ist über den Widerstand R 22 mit der ersten Stromquelle V⁺ verbunden, während seine Basis an Masse liegt. Die Emitter der Transistoren 16 a 2 und 16 b 2 sind zusammengeschaltet. Der Kollektor des Heiztransistors 14 b ist über den Widerstand R 42 mit der ersten Stromquelle V⁺ verbunden, während Basis und Emitter des Transistors 14 b an die Ausgangsklemme eines Operationsverstärkers 26 b bzw. die zweite Stromquelle V ^- angeschlossen sind. Der Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R 32 und der Konstantstromquelle 22 b ist mit der invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 26 b verbunden, wobei der Knotenpunkt zwischen dem Emitter des Temperatur-Detektortransistors 18 und der Konstantstromquelle 24 mit der nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 26 b verbunden ist. Die an invertierende und nicht-invertierende Eingangsklemme angelegten Eingangssignale werden im Operationsverstärker 26 b zur Lieferung eines Ausgangssignals verglichen, das an die Basis des Heiztransistors 14 b angelegt wird, um den durch letzteren fließenden Kollektorstrom Ic 2 zu ändern. Infolgedessen wird die Temperatur des Halbleiter-Strömungsmeßelements 10 b um eine vorgeschriebene Größe über der Temperatur des der Messung unterworfenen Strömungsmittels gehalten. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Temperaturdifferenz zwischen den Meßtransistoren 16 a 2 und 16 b 2 entsprechende Ausgangsspannung Vo 2 zwischen den Kollektoren dieser Transistoren 16 a 2 und 16 b 2 erzeugt wird. Die Ausgangsspannung Vo 2 wird der Rechenschaltung 128 zugeführt, die auch mit dem sich mit dem Kollektorstrom Ic 2 ändernden Kollektorpotential Vc 2 des Heiztransistors 14 b gespeist wird.

In der Rechenschaltung 128 werden anhand des Kollektorpotentials Vc 1 oder Vc 2 sowie der Ausgangsspannung Vo 1 und Vo 2 vorgestimmte Rechenoperationen zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung des Strömungsmittels ausgeführt.

Das Kollektorpotential Vc 1 des Heiztransistors 14 a entspricht:

Vc 1 = a 1 · Vf 1 (12)

Die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels ist daher gleich Vf 1 = Vc 1/a 1.

Das Kollektorpotential Vc 2 des Heiztransistors 14 a entspricht:

Vc 2 = a 2 · Vf 2 (13)

Die Strömungsgeschwindigkeit Vf 2 des Strömungsmittels ist daher gleich Vf 2 = Vc 2/a 2. Wenn die Mittelwerte der Strömungsmengen Vf 1 und Vf 2 erhalten oder abgeleitet werden, kann die Strömungsgeschwindigkeit Vf des Strömungsmittels genau bestimmt werden.

Zwischen Strömungsgeschwindigkeit Vf, Strömungsrichtung R und Ausgang bzw. Ausgangssignal Vo 1 besteht die folgende Beziehung:

Zwischen Strömungsgeschwindigkeit Vf, Strömungsrichtung R und Ausgang oder Ausgangsspannung Vo 2 besteht zudem die folgende Beziehung:

Anhand der Gleichungen (14) und (15) ergibt sich:

tan R = Vo 2/Vo 1 (16)

R = tan^-1 (Vo 2/Vo 1) (17)

Die Strömungsrichtung R des Strömungsmittels wird auf oben angegebene Weise bestimmt.

Die Rechenschaltung 128 zur Durchführung der vorstehend beschriebenen arithmetischen Operationen oder Rechenoperationen besitzt den in Fig. 15 gezeigten Aufbau. Dabei wird insbesondere das Kollektorpotential Vc 1 des Heiztransistors 14 a einem Teilerkreis 60 zugeführt, in welchem eine Rechenoperation gemäß Gleichung (12) zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit Vf 1 des Strömungsmittels ausgeführt wird. Das Strömungsgeschwindigkeitssignal Vf 1 wird einem Mittelwert(bildungs)kreis 64 zugeführt. Andererseits wird das Kollektorpotential Vc 2 des Heiztransistors 14 b einem Teilerkreis 62 zugeführt, in welchem eine Rechenoperation auf der Grundlage der Gleichung (13) zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit Vf 2 des Strömungsmittels ausgeführt wird. Der Mittelwertkreis 64 wird auch mit dem vom Teilerkreis 62 gelieferten Strömungsmengensignal Vf 2 beschickt. Im Mittelwertkreis 64 wird ein arithmetischer Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeitssignale Vf 1 und Vf 2 berechnet, um die Strömungsgeschwindigkeit Vf des Strömungsmittels zu bestimmen. Das Ausgangssignal Vo 1 der Temperatur-Meßtransistoren 16 a 1 und 16 b 1 wird zusammen mit dem Ausgangssignal Vo 2 der Meßtransistoren 16 a 2 und 16 b 2 einem Teilerkreis 66 eingespeist. In letzterem wird die Größe von Vo 2/Vo 1 berechnet, und das Ausgangssignal des Teilerkreises 66 wird einem Rechnerkreis 68 zugeführt. In letzterem wird nach Gleichung (17) eine Rechenoperation zur Berechnung der Strömungsrichtung R des Strömungsmittels ausgeführt. Bei der dargestellten Ausführungsform können Strömungsgeschwindigkeit Vf und Strömungsrichtung R des Strömungsmittels über einen Bereich von 0-360° gemessen werden.

Die Fig. 16 bis 20 veranschaulichen gemeinsam einen Halbleiter-Strömungsmesser gemäß einer neunten Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei welcher ein Halbleiter-Strömungsmeßelement 210 einen im Mittelbereich eines Halbleiter-Substrats 212 ausgebildeten Heiztransistors 214 sowie Temperatur-Meßtransistoren 216 a, 216 b, 216 c und 216 d aufweist, die gemäß Fig. 16 in gleichen Abständen auf einem Kreis mit auf dem Mittelpunkt liegendem Heiztransistor 214 angeordnet sind. Das Meßelement 210 mit diesem Aufbau ist gemäß Fig. 17 in eine Packung bzw. Kapsel 270 eingebaut und zur Bildung einer Halbleiter-Strömungsmeßschaltung gemäß Fig. 18 in einen Schaltkreis einbezogen. Dabei ist der zur Messung der Strömungsmitteltemperatur zwecks Erzeugung eines Temperaturmeßsignals dienende Strömungsmitteltemperatur-Meßfühler- bzw. -Detektortransistor 218 in dem der Messung unterworfenen Strömungsmittel angeordnet.

Gemäß Fig. 18 ist der Kollektor des im Halbleiter-Strömungsmeßelement 210 angeordneten Temperatur-Meßtransistor 216 a über einen Widerstand R 201 mit einer ersten Stromquelle oder -versorgung V⁺ verbunden, wobei die Basis des Transistors 216 a an Masse liegt.

Der Emitter des Transistors 216 a ist über einen Widerstand R 203 und eine Konstantstromquelle 222 an eine zweite Stromquelle oder -versorgung V ^- angeschlossen. Der Kollektor des Meßtransistors 216 b ist über einen Widerstand R 202 mit der ersten Stromquelle V⁺ verbunden, während Basis und Emitter des Transistors 216 b an Masse bzw. am Emitter des Transistors 216 a liegen. Der Kollektor des Temperatur-Meßtransistors 216 c ist über einen Widerstand R 211 an die erste Stromquelle V⁺ angeschlossen, während Basis und Emitter des Transistors 216 c mit Masse bzw. mit dem Emitter des Transistors 216 b verbunden sind. Weiterhin ist der Kollektor des Temperatur-Meßtransistors 216 d über einen Widerstand R 212 mit der ersten Stromquelle V⁺ verbunden, während Basis und Emitter des Transistors 216 d mit Masse bzw. mit dem Emitter des Transistors 216 c verbunden sind.

Der Kollektor des Heiztransistors 214 ist über einen Widerstand R 204 mit der ersten Stromquelle V⁺ verbunden, während seine Basis und sein Emitter mit der Ausgangsklemme eines Operationsverstärkers 226 bzw. der zweiten Stromquelle V ^- verbunden sind. Der Kollektor des Strömungsmitteltemperatur-Detektortransistors 218 ist unmittelbar an die erste Stromquelle V⁺ angeschlossen, während seine Basis an Masse liegt. Der Emitter des Detektortransistors 218 ist über eine Konstantstromquelle 224 mit der zweiten Stromquelle V ^- verbunden.

Der Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R 203 und der Konstantstromquelle 222 ist an die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 226 angeschlossen. Der Knotenpunkt zwischen dem Emitter des Transistors 218 und der Konstantstromquelle 224 liegt an der nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 226. Die an invertierende und nicht-invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 226 angelegten Eingangssignale werden im Operationsverstärker 226 miteinander verglichen, wobei das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 226 der Basis des Heiztransistors 214 aufgeprägt wird, um den durch letzteren fließenden Kollektorstrom Ic zu steuern bzw. zu regeln. Als Ergebnis wird die Temperatur des Halbleiter-Strömungsmeßelements 210 auf einer vorgeschriebenen Größe über der Temperatur des der Messung unterworfenen Strömungsmittels gehalten. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Ausgangsspannung V 10 entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen den Temperatur-Meßtransistoren 216 a und 216 b, die sich aufgrund der bzw. mit der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels ändert, zwischen den Kollektoren der Meßtransistoren 216 a und 216 b erzeugt wird. Die Ausgangsspannung V 10 wird einer Rechenschaltung 228 zugeführt. Ebenso wird eine Ausgangsspannung V 20 entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen den Temperatur-Meßtransistoren 216 c und 216 d, die sich aufgrund der bzw. mit der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels ändert, zwischen den Kollektoren der Meßtransistoren 216 c und 216 d erzeugt. Die Ausgangsspannung V 20 wird ebenfalls der Rechenschaltung 228 eingespeist. Die Rechenschaltung 228 wird weiter mit dem Kollektorpotential Vc des Heiztransistors 214, das durch den Kollektorstrom Ic geändert wird, gespeist. In der Rechenschaltung 228 werden vorbestimmte arithmetische Operationen oder Rechenoperationen mittels des Kollektorpotentials Vc und der Ausgangsspannungen V 10 und V 20 zur Berechnung von Strömungsgeschwindigkeit und -richtung des Strömungsmittels ausgeführt.

Das Kollektorpotential Vc des Heiztransistors 214 entspricht:

Vc = a · Vf (18)

Die Strömungsgeschwindigkeit Vf des Strömungsmittels ist daher gleich Vf = Vc/a.

Fig. 19 zeigt die Abhängigkeit der Ausgangssignale oder -spannungen V 10 und V 20 von der Strömungsrichtung R des Strömungsmittels. Zwischen Strömungsgeschwindigkeit Vf, Strömungsrichtung R und Ausgangssignal V 10 besteht die folgende Beziehung:

Ebenso besteht zwischen Strömungsgeschwindigkeit Vf, Strömungsrichtung R und Ausgangssignal V 20 die folgende Beziehung:

Aus Gleichungen (19) und (15) bzw. (20) ergibt sich:

tan R = V 20/V 10 (21)

R = tan^-1 (V 20/V 10) (22)

Wie sich aus obigem ergibt, ermöglicht der Strömungsmesser gemäß dieser Ausführungsform die genaue Bestimmung der Strömungsrichtung R des Strömungsmittels.

Die Rechenschaltung 228 zur Ausführung der vorstehend beschriebenen Operationen besitzt den in Fig. 20 gezeigten Aufbau. Insbesondere wird dabei das Kollektorpotential Vc des Heiztransistors 214 einem Teilerkreis 260 zugeführt, in welchem eine Rechenoperation nach Gleichung (18) zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit Vf des Strömungsmittels ausgeführt wird. Das Ausgangssignal bzw. die Ausgangsspannung V 10 der Temperatur-Meßtransistoren 216 a und 216 b wird zusammen mit dem Ausgangssignal bzw. der Ausgangsspannung V 20 der Temperaturmeßtransistoren 216 c und 216 d einem Teilerkreis 266 eingespeist, wobei letzterer die Berechnung V 20/V 10 ausführt. Das Ausgangssignal des Teilerkreises 266 wird einem Rechnerkreis 268 zugeführt, in welchem eine Berechnung nach Gleichung (22) ausgeführt wird, um die Strömungsrichtung R des Strömungsmittels zu bestimmen. Nach diesem Verfahren können bei der dargestellten Ausführungsform sowohl die Strömungsgeschwindigkeit Vf als auch die Strömungsrichtung R des Strömungsmittels genau gemessen werden.

Claims

1. Halbleiter-Strömungsmesser zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung eines Strömungsmittels, umfassend:

- ein erstes Halbleiter-Strömungsmeßelement (10, 10 a, 210) mit einem im Mittelbereich eines Halbleiter-Substrats (12) ausgebildeten ersten Heizelement (14, 214, 14 a) und zwei ersten Temperatur-Meßelementen (16 a, 16 b, 16 a 1, 16 b 1, 216 a, 216 b), die an den seitlichen Randabschnitten des Halbleiter-Substrats (12) angeordnet sind, das erste Heizelement (14, 214, 14 a) zwischen sich einschließen und symmetrisch zum ersten Heizelement (14, 214, 14 a) liegen,
- eine Einrichtung (18, 218) zum Messen der Temperatur des der Messung unterworfenen Strömungsmittels zwecks Erzeugung eines Temperatur-Meßsignals,
- eine elektrisch mit dem ersten Heizelement (14, 214, 14 a) verbundene erste Ansteuereinrichtung (22, 24, 26, R 3, V⁺, V ^-, 222, 224, 226, R 203, 22 a, 26 a, R 31) zum Erwärmen des ersten Heizelements (14, 214, 14 a) nach Maßgabe des Temperatur-Meßsignals, um die Temperatur des ersten Halbleiter-Strömungsmeßelements (10, 10 a, 210) um eine vorgeschriebene Größe über der Temperatur des der Messung unterworfenen Strömungsmittels zu halten,
- eine Spannungsquelle (V⁺, V ^-) zum Anlegen einer Ansteuerspannung an die beiden ersten Temperatur-Meßelemente und
- eine erste Temperaturdifferenz-Meßeinrichtung (R 1, R 2, R 201, R 202, R 11, R 21) zum Messen der Temperaturdifferenz zwischen den durch die beiden ersten Temperatur-Meßelemente erfaßten Temperaturen in Form einer elektrischen Spannung zwecks Erzeugung eines ersten Temperaturdifferenzsignals Vo (Vo, V 10, Vo 1),

gekennzeichnet durch

- eine erste elektrische Spannungs-Meßeinrichtung (R 4, R 204, R 41) zum Messen des elektrischen Potentials an einem der Anschlüsse des ersten Heizelements (14, 14 a, 214) zwecks Erzeugung eines ersten elektrischen Spannungs-Meßsignals Vc (Vc, Vb, Ve, Vc 1) und
- eine Recheneinrichtung (28, 128, 228) zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeit Vf und Strömungsrichtung R des Strömungsmittels, entsprechend den Gleichungen: wobei a und b Konstanten sind.

2. Halbleiter-Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Heizelement (14, 214, 14 a) ein Bipolar-Transistor ist.

3. Halbleiter-Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannungs-Meßeinrichtung das Kollektorpotential (Vc, Vc 1) des Bipolar-Transistors als erstes elektrisches Spannungs-Meßsignal erfaßt.

4. Halbleiter-Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektrische Spannungs-Meßeinrichtung das Basispotential (Vb) des Bipolar-Transistors als erstes elektrisches Spannungs-Meßsignal erfaßt.

5. Halbleiter-Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektrische Spannungs-Meßeinrichtung das Emitterpotential (Ve) des Bipolar-Transistors als erstes elektrisches Spannungs-Meßsignal erfaßt.

6. Halbleiter-Strömungsmesser nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ersten Temperatur-Meßelemente (16 a, 16 b, 16 a 1, 16 b 1, 216 a, 216 b) aus Bipolar-Transistoren gebildet sind.

7. Halbleiter-Strömungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Temperaturdifferenz-Meßeinrichtung die Kollektorspannungsdifferenz zwischen den beiden Bipolar-Transistoren als erstes Temperaturdifferenzsignal Vo (Vo, V 10, Vo 1) erfaßt.

8. Halbleiter-Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ersten Temperatur-Meßelemente aus zwei Dioden (42 a, 42 b) gebildet sind.

9. Halbleiter-Strömungsmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Temperaturdifferenz-Meßeinrichtung die an jeder der beiden Dioden (42 a, 42 b) liegende Spannung erfaßt, um das erste Temperaturdifferenzsignal Vo zu erzeugen.

10. Halbleiter-Strömungsmesser nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- das erste Halbleiter-Strömungsmeßelement (210) weiterhin zwei zweite Temperatur-Meßelemente (216 c, 216 d) aufweist, die unter Zwischenfügung des ersten Heizelements (214) zwischen sich im Halbleiter-Substrat (212) so in einer Richtung angeordnet sind, daß eine die zwei zweiten Temperatur-Meßelemente (216 c, 216 d) verbindende Linie senkrecht zu einer die beiden ersten Temperatur-Meßelemente (216 a, 216 b) verbindenden Linie vorgesehen ist,
- die Spannungsquelle (V⁺, V ^-) auch die beiden zweiten Temperatur-Meßelemente ansteuert,
- eine zweite Temperaturdifferenz-Meßeinrichtung (R 211, R 212) die Temperaturdifferenz zwischen den durch die beiden zweiten Temperatur-Meßelemente erfaßten Temperaturen als ein elektrisches Signal zwecks Erzeugung eines zweiten Temperaturdifferenzsignals (V 20) erfaßt, und
- das erste Temperaturdifferenzsignal (V 10), das zweite Temperaturdifferenzsignal (V 20) und das erste elektrische Spannungs-Meßsignal (Vc) der Recheneinrichtung (228) zuführbar sind, um Strömungsgeschwindigkeit (Vf) und Strömungsrichtung (R) des Strömungsmittels zu bestimmen.

11. Halbleiter-Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch

- ein zweites Halbleiter-Strömungsmeßelement (10 b) mit einem zweiten, im Mittelbereich eines Halbleiter-Substrats ausgebildeten Heizelement (14 b) und zwei zweiten, im Halbleiter-Substrat in symmetrischer Lage zum zweiten Heizelement vorgesehenen Temperatur-Meßelementen (16 a 2, 16 b 2), die so in einer Richtung angeordnet sind, daß eine die zwei zweiten Temperatur-Meßelemente (16 a 2, 16 b 2) verbindende Linie senkrecht zu einer die beiden ersten Temperatur-Meßelemente (16 a 1, 16 b 1) verbindenden Linie vorgesehen ist,
- eine zweite Ansteuereinrichtung (22 b, 26 b, R 32, V⁺, V ^-) zum Erwärmen des zweiten Heizelements nach Maßgabe des Temperatur-Meßsignals, um die Temperatur des zweiten Halbleiter-Strömungsmeßelements um eine vorgeschriebene Größe über der Temperatur des der Messung unterworfenen Strömungsmittels zu halten,
- eine zweite elektrische Spannungs-Meßeinrichtung (R 42) zum Messen des elektrischen Potentials an einem der Anschlüsse des zweiten Heizelements zwecks Erzeugung eines zweiten elektrischen Spannungs-Meßsignals (Vc 2),
- die Spannungsquelle (V⁺, V ^-) zum Ansteuern der beiden zweiten Temperatur-Meßelemente und
- eine zweite Temperaturdifferenz-Meßeinrichtung (R 12, R 22) zum Erfassen der Temperaturdifferenz zwischen den durch die beiden zweiten Temperatur-Meßelemente erfaßten Temperaturen als ein elektrisches Signal zwecks Erzeugung eines zweiten Temperaturdifferenzsignals (Vo 2), wobei die Recheneinrichtung (128) weiterhin mit dem ersten und dem zweiten Temperaturdifferenzsignal (Vo 1, Vo 2) und dem ersten und dem zweiten elektrischen Spannungs-Meßsignal (Vc 1, Vc 2) beschickbar ist, um Strömungsgeschwindigkeit (Vf) und Strömungsrichtung (R) des Strömungsmittels zu berechnen.