一种气体体积流量测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气体体积流量测量装置，包括压力传感器、注射泵和微处理器；待测气体通过气体管路一方面作用于压力传感器，另一方面连接所述的注射泵；所述压力传感器将待测气体的压力与初始压力进行比较，进而生成压差信号输出至所述的微处理器；所述微处理器根据压差大小生成相应的控制信号驱动注射泵以相应的速度抽气，直到压差为零；在此过程中，注射泵将抽气时所产生的位移编码信号传输至所述的微处理器，所述微处理器根据位移编码、注射泵的注射器容积以及抽气时间计算出待测气体的流量。本发明专利技术的气体体积流量测量装置灵敏度高，流量测量范围宽，可靠性强，对于微流量气体体积流量的测量具有独特的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于流量测量
，具体地说，是涉及一种对气体体积流量进 行测量的装置。
技术介绍
目前，对于气体流量的测量对象复杂多样，现有的测量方法和测量装置种 类繁多，但是绝大多数产品都存在流量测量范围窄，对于流量波动幅度较大的 场合其应用会受到限制的问题。为了解决这一问题，目前市面上也出现了某些 测量范围很宽的气体流量测量装置，但是其组建结构较复杂，成本很高，而且 对于微小流量的气体，其检测的灵敏度很低。对于微小流量气体的测量，目前 通常采用质量流量计进行检测，其工作原理是通过对气体密度的检测来间接地 测量气体流量。这种检测方法容易受到气体温度等因素的影响，从而使得测量 精度不高，而且一些腐蚀性气体还会对质量流量计造成损害，因此，应用不广 泛。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、测量范围宽、灵每丈度高的气体体积 流量测量装置，以解决现有结构简单的测量装置其测量范围窄，而测量范围宽 的测量装置其结构复杂、成本高的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现 一种气体体积流量测量装置，包括压力传感器、注射泵和微处理器；待测气体通过气体管路一方面作用于压力传感器，另一方面连接所述的注射泵；所述压力传感器将待测气体的压力与初始压力进行比较，进而生成压差信号输出 至所述的微处理器；所述微处理器根据压差大小生成相应的控制信号驱动注射泵以相应的速度抽气，直到压差为零；在此过程中，注射泵将抽气时所产生的 位移编码信号传输至所述的微处理器，所述〗效处理器根据位移编码、注射泵的 注射器容积以及抽气时间计算出待测气体的流量。 进一步的，所述微处理器按照公式^ = ^ = 1计算出待测气体的流量；其中，A「为最小时间段内的抽气体积；r为所述注射泵的注射器的容积；M为注 射泵本身的分辨率所决定的将r分成的点数；附为最小时间段内注射泵动作的 点数，所述注射泵动作的点数通过编码生成位移编码信号传输至所述的微处理 器；"为最小时间段的时间，根据注射泵的响应时间确定。又进一步的，所述微处理器按照公式Ar = ^AP计算出注射泵在压力传感器响应时间内的抽气体积，再根据注射泵的注射器内径计算出注射泵在压力传感 器响应时间内的抽气长度，进而根据所述抽气长度生成控制信号，以对注射泵的抽气速度进行控制；其中，Pi是初始压力；ri是注射泵未抽气前，气体管路 的容积；AP是待测气体的压力与初始压力之间的差值；Ar是注射泵在压力传 感器响应时间内的抽气体积。优选的，所述注射泵包括两个，均由微处理器控制；当其中一个注射泵的 注射器抽满气体时，关闭与待测气体连通的管路，进行排气；与此同时，控制 另一个注射泵开始抽气，当该注射泵的注射器抽满气体时，关闭其与待测气体 连通的气体管路，进行排气，同时切换至第一个注射泵开始抽气；如此连续抽 气，直至所述压力传感器检测到的压差为零时停止。其中，在所述注射泵中包含有一两位三通换向阀，其公共通路与注射泵的 注射器内腔相连通，第一开关通路与流通待测气体的气体管路相连通，第二开 关通路与外界大气相连通；所述换向阀受控于所述的微处理器，在抽气过程中， 连通其第一开关通路与公共通路的连接通道；在排气过程中，连通其第二开关通路与公共通路的连接通道。另外，在所述注射泵中还包含有一步进电机，带动注射器内腔中的活塞往 复运动，所述步进电机的转速受控于所述的微处理器，在抽气过程中，根据微 处理器输出的控制信号控制活塞的运行速度。本专利技术的测量装置在初始状态下，；微处理器控制注射泵将注射器中的活塞 推至顶部以排空注射器中的气体，并控制换向阀连通其第 一开关通路与公共通 路之间的通道，以等待执行抽气测量任务。优选的，所述初始压力为大气压；所述压力传感器为差压传感器，其"+"端连接待测气体的流通管路，"-"端与外界大气相连通。再进一步的，在所述测量装置中还包含有水容器和反应物质器亚，在所述 水容器的底部连接有第一管路，所述第一管路通过第一开关阀连接第二管路，所述第二管路与反应物质器皿相连通；在所述水容器的顶部或者侧面的上部连接有第三管路，通过所述第三管路连接反应物质器皿，在所述第三管路中安装有第二开关阀；另外，所述第二管路与第四管路连通，通过第四管路连接所述 的压力传感器和注射泵，在所述第四管路中安装有第三开关阀。更进一步的，所述开关阀为手动阀或者受控于微处理器的电磁阀；在初始 反应过程中，打开第一、第二开关阀，关闭第三开关阀，使水容器中的水通过 第一开关阀迅速流入反应物质器皿，与此同时，反应物质器皿中的气体通过第 二开关阀交换至水容器中水液面以上的空间，以保证压力恒定；当水容器中的 水完全流入反应物质器皿中时，关闭第一、第二开关阀，打开第三开关阀，开 始进行气体流量的测量。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是本专利技术的气体体积流量测 量装置灵敏度高，流量测量范围宽，可达到0. 02ml/min~50ml/min，对于微流 量气体体积流量的测量具有独特的优势，其独特的测量方法使该体积流量测量装置无零点漂移，可靠性高。本专利技术的流量计量装置采用石英玻璃材质，其优 良的物理和化学性能，使该流量测量装置基本不受计量物质种类的限制，应用范围更广泛。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将 变得更加清楚。附图说明图1是专利技术所提出的气体体积流量测量装置的一种实施例的结构示意图。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细地说明。本专利技术的气体体积流量测量装置其设计原理是首先，通过对待测气体的 压力进行检测，使其与初始压力进行比较后得到待测气体与初始压力之间的压 差值，进而将所述压差值作为采样信号输入到微处理器中；其次，所述微处理 器根据接收到的采样信号生成一定的转速控制信号输出至注射泵中，以控制注 射泵中的步进电机以相应的转速旋转，从而带动注射器内腔中的活塞以相应的 速度抽气，直到压差为零；在此过程中，注射泵将抽气时所产生的位移编码信 号实时地传输至所述的微处理器中，所述微处理器根据位移编码、注射泵的注 射器溶剂以及抽气时间即可计算出待测气体的流量。下面以 一个具体的实施例来详细阐述所述气体体积流量测量装置的具体组 成结构及其工作过程。实施例一，参见图l所示，在本实施例中，所述气体体积流量测量装置具 体包括水容器l、反应物质器皿2、第一开关阀3、第二开关阀4、第三开关阀 5、压力传感器6、微处理器7、注射泵I和注射泵II等主要组成部分。其中， 在水容器1的底部连接有第一管路8,所述第一管路8通过第一开关阀3连接 第二管路9，进而通过第二管路9与反应物质器皿2相连通。与此同时，为了 方便水容器1与反应物质器亚2之间进行气体交换，在水容器1的顶部或者侧 面的上部连接有第三管路IO,通过第三管路10连接反应物质器皿2，或者通过第三管路10连接第二管路9，进而通过第二管路9与反应物质器皿2连通，并 在所述第三管路10中安装有第二开关阀4。当然，所述第三管路10也可以连 接在水容器1的其他位置，只要能保证其连接口位置高于水容器1中的液面位 置即可。另外，所述第二管路9与第四管路11连通，通过第四管路ll连接三 通12，进而通过三通12分别与压力传感器6和注射泵I 、注射泵II对应连4妾。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体体积流量测量装置，其特征在于：包括压力传感器、注射泵和微处理器；待测气体通过气体管路一方面作用于压力传感器，另一方面连接所述的注射泵；所述压力传感器将待测气体的压力与初始压力进行比较，进而生成压差信号输出至所述的微处理器；所述微处理器根据压差大小生成相应的控制信号驱动注射泵以相应的速度抽气，直到压差为零；在此过程中，注射泵将抽气时所产生的位移编码信号传输至所述的微处理器，所述微处理器根据位移编码信号、注射泵的注射器容积以及抽气时间计算出待测气体的流量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何春雷，陈光成，谢传欣，崔启利，
申请(专利权)人：青岛崂山应用技术研究所，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]