气体流量标定方法、装置以及控制系统和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种气体流量标定方法、装置以及控制系统、存储介质，其中的方法包括：获得标定气体与多个设定点相对应的的实际流量和理论流量，计算流量系数并采用多项式拟合方法获得流量系数与设定点之间关系的曲线方程，根据曲线方程与流量理论方程获得气体流量方程，并根据气体流量方程和气体流量转换系数确定过程气体实际流量。本发明专利技术的气体流量标定方法、装置以及控制系统、存储介质，在全量程范围内能够满足流量检测的精度要求，可以实现不同气体间的流量转换，提高了对流量的控制精度，提高了工作效率。

Gas flow calibration method, device, control system and storage medium

The embodiment of the present invention discloses a gas flow calibration method, device, control system and storage medium. The methods include: obtaining the actual and theoretical flow of calibrated gas corresponding to multiple set points, calculating the flow coefficient and using polynomial fitting method to obtain the curve equation of the relationship between the flow coefficient and the set point, and according to the curve equation and flow theory. The equation obtains the gas flow equation, and determines the actual gas flow rate according to the gas flow equation and the gas flow conversion coefficient. The gas flow calibration method, device, control system and storage medium of the invention can meet the accuracy requirement of flow detection within the full range, realize flow conversion between different gases, improve the control accuracy of flow and improve the work efficiency.

【技术实现步骤摘要】
气体流量标定方法、装置以及控制系统和存储介质
本专利技术涉及流量检测
，尤其涉及一种气体流量标定方法、装置以及控制系统、存储介质。
技术介绍
质量流量控制器(Massflowcontroller，简称MFC)是一种用于提供高精度、快速响应的气体流量控制装置。质量流量控制器的工作原理有热式的(thermal-based)，压差式的(pressuredifferential-based)，压力体积温度式的(PVT-based),压力式的(pressure-based)等。压力式质量流量控制器(压力式MFC)利用一定条件下气体通过限流孔的速度达到音速来工作，即在限流孔进、出口压力满足一定条件下，气体通过限流孔的速度达到音速并且不会再增大，这种流动状态也称为阻塞流动。在阻塞流动状态下，通过限流孔的气体流量与其进口压力成正比，同时还与限流孔的面积大小和气体属性等参数有关。对于MFC来说，由于限流孔直径非常小，在毫米甚至更小的量级，很难加工成理想的流线型音速孔口形状，所以在限流口处实际的流体流动面积与限流口的物理面积不相同，流量与限流口物理面积呈现非线性关系，而且流量越低，非线性越强。按行业标准，MFC用氮气标定，而用户使用的实际气体很可能是其他各种气体，这就存在不同气体间流量转换的问题。在不同气体间简单地使用转换系数会导致实际气体在全量程范围内不能满足流量精度要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种气体流量标定方法、装置以及控制系统和质量流量控制器。根据本专利技术的一个方面，提供一种气体流量标定方法，包括：获得多个设定点处标定气体的标定气体实际流量；其中，所述设定点为被标定质量流量控制器最大量程的不同百分比值的测试点；获得与各个设定点相对应的标定气体理论流量，计算所述标定气体实际流量与相应所述标定气体理论流量的比值，获得与各个设定点对应的流量系数；采用多项式拟合方法对各个设定点以及与各个设定点对应的流量系数进行曲线拟合，获得所述流量系数与所述设定点之间关系的曲线方程；根据所述曲线方程与流量理论方程获得气体流量方程，其中，所述气体流量方程用于确定标定气体与任一设定点对应的气体实际流量。可选地，所述获得与所述标定气体实际流量相对应的标定气体理论流量包括：如果确定p2/p1≤(2/(r+1))r/(r-1)，则根据气体理论流量方程获得所述标定气体理论流量为：其中，Qs为标定气体理论流量，p1为喉口前端进气压力，p2为喉口后端出气压力，A为喉口面积，r＝Cp/Cv，Cp为气体的定压比热容，Cv为定容比热容，Mw为气体的摩尔质量，T1为喉口前端流道进口处温度。可选地，所述曲线方程包括：三次多项式曲线方程；所述三次多项式曲线方程为：Cd＝a·sp3+b·sp2+c·sp+d；获得的所述气体流量方程为：Qt＝Cd*Qs；其中，Cd为所述流量系数，a、b、c、d为系数，sp为最大量程的百分比。可选地，根据所述气体理论流量方程获得过程气体理论流量与标定气体理论流量之间的气体流量转换系数；根据所述气体流量方程和所述气体流量转换系数确定与所述设定点对应的过程气体实际流量。可选地，获得所述气体流量转换系数为：其中，CFpg为过程气体理论流量与标定气体理论流量之间的气体流量转换系数，MwN2表示标定气体的气体摩尔质量，Mwpg表示过程气体的气体摩尔质量，T0N2为标定气体的温度，T0pg为过程气体的温度，rN2为标定气体的气体比热容，rpg为过程气体的气体比热容；所述标定气体为氮气。根据本专利技术的另一方面，提供一种气体流量标定装置，包括：流量获得模块，用于获得多个设定点处标定气体的标定气体实际流量；其中，所述设定点为被标定质量流量控制器最大量程的不同百分比值的测试点；流量系数确定模块，用于获得与各个设定点相对应的标定气体理论流量，计算所述标定气体实际流量与相应所述标定气体理论流量的比值，获得与各个设定点对应的流量系数；系数曲线获得模块，用于采用多项式拟合方法对各个设定点以及与各个设定点对应的流量系数进行曲线拟合，获得所述流量系数与所述设定点之间关系的曲线方程；流量确定模块，用于根据所述曲线方程与流量理论方程获得气体流量方程，其中，所述气体流量方程用于确定标定气体与任一设定点对应的气体实际流量。可选地，所述流量系数确定模块，用于如果确定p2/p1≤(2/(r+1))r/(r-1)，则根据气体理论流量方程获得所述标定气体理论流量为：其中，Qs为标定气体理论流量，p1为喉口前端进气压力，p2为喉口后端出气压力，A为喉口面积，r＝Cp/Cv，Cp为气体的定压比热容，Cv为定容比热容，Mw为气体的摩尔质量，T1为喉口前端流道进口处温度。可选地，所述曲线方程包括：三次多项式曲线方程；所述三次多项式曲线方程为：Cd＝a·sp3+b·sp2+c·sp+d；所述气体流量方程为：Qt＝Cd*Qs；其中，Cd为所述流量系数，a、b、c、d为系数，sp为最大量程的百分比。可选地，流量转换模块，用于根据所述气体理论流量方程获得过程气体理论流量与标定气体理论流量之间的气体流量转换系数；根据所述气体流量方程和所述气体流量转换系数确定与所述设定点对应的过程气体实际流量。可选地，所述流量转换模块，用于获得所述气体流量转换系数为：其中，CFpg为过程气体理论流量与标定气体理论流量之间的气体流量转换系数，MwN2表示标定气体的气体摩尔质量，Mwpg表示过程气体的气体摩尔质量，T0N2为标定气体的温度，T0pg为过程气体的温度，rN2为标定气体的气体比热容，rpg为过程气体的气体比热容；所述标定气体为氮气。根据本专利技术的又一方面，提供一种控制系统，包括：如上所述的气体流量标定装置。根据本专利技术的又一方面，提供一种气体流量标定装置，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。根据本专利技术的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上所述的方法。本专利技术的提供的气体流量标定方法、装置以及控制系统、存储介质，获得标定气体通过喉口的实际流量和理论流量，计算流量系数并采用多项式拟合方法获得流量系数与设定点之间关系的曲线方程，根据曲线方程与流量理论方程获得气体流量方程，并根据气体流量方程和气体流量转换系数确定过程气体实际流量；在全量程范围内能够满足流量检测的精度要求，可以实现不同气体间的流量转换，提高了对流量的控制精度，提高了工作效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术的气体流量标定方法的一个实施例的流程示意图；图2为基于压力检测的质量流量控制装置的工作原理示意图；图3和图4分别为两种喉口结构的示意图；图5和图6分别为用氮气测试的两个喉口的流量系数的曲线示意图；图7为根据本专利技术的气体流量标定装置的一个实施例的模块示意图；图8为根据本专利技术的气体流量标定装置的另一个实施例的模块示意图。具体实施方式现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体流量标定方法，其特征在于，包括：获得多个设定点处标定气体的标定气体实际流量；其中，所述设定点为被标定质量流量控制器最大量程的不同百分比值的测试点；获得与各个设定点相对应的标定气体理论流量，计算所述标定气体实际流量与相应所述标定气体理论流量的比值，获得与各个设定点对应的流量系数；采用多项式拟合方法对各个设定点以及与各个设定点对应的流量系数进行曲线拟合，获得所述流量系数与所述设定点之间关系的曲线方程；根据所述曲线方程与流量理论方程获得气体流量方程，其中，所述气体流量方程用于确定标定气体与任一设定点对应的气体实际流量。

【技术特征摘要】
1.一种气体流量标定方法，其特征在于，包括：获得多个设定点处标定气体的标定气体实际流量；其中，所述设定点为被标定质量流量控制器最大量程的不同百分比值的测试点；获得与各个设定点相对应的标定气体理论流量，计算所述标定气体实际流量与相应所述标定气体理论流量的比值，获得与各个设定点对应的流量系数；采用多项式拟合方法对各个设定点以及与各个设定点对应的流量系数进行曲线拟合，获得所述流量系数与所述设定点之间关系的曲线方程；根据所述曲线方程与流量理论方程获得气体流量方程，其中，所述气体流量方程用于确定标定气体与任一设定点对应的气体实际流量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得与所述标定气体实际流量相对应的标定气体理论流量包括：如果确定p2/p1≤(2/(r+1))r/(r-1)，则根据气体理论流量方程获得所述标定气体理论流量为：其中，Qs为标定气体理论流量，p1为喉口前端进气压力，p2为喉口后端出气压力，A为喉口面积，r＝Cp/Cv，Cp为气体的定压比热容，Cv为定容比热容，Mw为气体的摩尔质量，T1为喉口前端流道进口处温度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述曲线方程包括：三次多项式曲线方程；所述三次多项式曲线方程为：Cd＝a·sp3+b·sp2+c·sp+d；获得的所述气体流量方程为：Qt＝Cd*Qs；其中，Cd为所述流量系数，a、b、c、d为系数，sp为最大量程的百分比。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述气体理论流量方程获得过程气体理论流量与标定气体理论流量之间的气体流量转换系数；根据所述气体流量方程和所述气体流量转换系数确定与所述设定点对应的过程气体实际流量。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，获得所述气体流量转换系数为：其中，CFpg为过程气体理论流量与标定气体理论流量之间的气体流量转换系数，MwN2表示标定气体的气体摩尔质量，Mwpg表示过程气体的气体摩尔质量，T0N2为标定气体的温度，T0pg为过程气体的温度，rN2为标定气体的气体比热容，rpg为过程气体的气体比热容；所述标定气体为氮气。6.一种气体流量标定装置，其特征在于，包括：流量获得模块，用于获得多个设定点处标定气体的标定气体实际流量；其中，所述设定点为被标定质量流量控制器最大量程的不同百分比值的测试点；流量系数确定模块，用于获得与各个设定点相对应的标定...

【专利技术属性】
技术研发人员：何漫丽，牟昌华，杜井庆，
申请(专利权)人：北京七星华创流量计有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11