本發(fā)明涉及流量測試，特別是一種基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置及流量修正方法。

背景技術(shù)：

1、氣體作為一種可壓縮的物質(zhì)，其體積受溫度、壓力影響較大，尤其是流體壓縮或者膨脹時，流體的溫度會上升或者下降，氣體流量的精準測量要考慮溫壓補償。常見的微流量測量主要采用熱溫差式(或熱電堆式)、壓差式傳感器來測量氣體流量。熱溫差式氣體流量測量方式雖然可以實現(xiàn)對大多數(shù)氣體的流量測量，但是也存在如下不足：熱式氣體流量傳感器存在功耗大和熱量耗散問題；熱式氣體流量傳感器還需要考慮溫度補償問題，進而增加后續(xù)處理電路的難度。壓差式通過測量層流元件兩端的差壓來測量流體流量，其特點在于流量與差壓成正比，可以精確測量氣體流量，但測定流量范圍相對較小?，F(xiàn)實應(yīng)用中存在測定流量范圍幅度大、精度高的要求，同時還要考慮標準狀態(tài)、工況狀態(tài)等多工況流量的實時測量，雖然將幾個傳感器簡單并聯(lián)初步解決了上述問題，但測量精度問題、測量量程的簡單銜接等問題導致測量數(shù)據(jù)難以被廣泛認可。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出的基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置及流量修正方法，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測量多種工況下的寬量程氣體變化。

2、本發(fā)明公開了一種基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置，包括：流量傳感器組合、管路機構(gòu)、數(shù)據(jù)處理終端、環(huán)境壓力傳感器、環(huán)境溫度傳感器；

3、管路機構(gòu)包括：進氣管路和出氣管路，以及進氣管路與出氣管路間連有若干并聯(lián)設(shè)置的支路；

4、流量傳感器組合包括與數(shù)據(jù)處理終端電連接的：分別設(shè)置在各支路上的層流傳感器、用于控制所在支路開閉的電磁閥，其中，層流傳感器包括設(shè)置于對應(yīng)支路上的層流元件，層流元件設(shè)有：用于測量出入口壓差的壓差傳感器裝置、用于測量流經(jīng)層流元件的流體壓力和溫度的尾部壓力傳感器、尾部溫度傳感器；

5、數(shù)據(jù)處理終端還與環(huán)境壓力傳感器、環(huán)境溫度傳感器電連接，用于測量作業(yè)環(huán)境的流體壓力和溫度。

6、進一步地，壓差傳感器裝置包括：分別設(shè)置于層流元件的入口和出口處的入口壓力傳感器、出口壓力傳感器；

7、尾部壓力傳感器、尾部溫度傳感器位于所在層流元件的出口處。

8、進一步地，管路機構(gòu)中設(shè)有2個支路，具體為：第一支路和第二支路；

9、流量傳感器組合中的電磁閥具體為：設(shè)置于第一支路上的第一電磁閥、設(shè)置于第二支路上的第二電磁閥；

10、流量傳感器組合中的層流傳感器具體為：設(shè)置于第一支路上的第一層流傳感器；設(shè)置于第二支路上的第二層流傳感器。

11、進一步地，管路機構(gòu)還包括：

12、轉(zhuǎn)接頭，使得至少一個支路通過轉(zhuǎn)接頭與進氣管路和/或出氣管路相連接。

13、進一步地，層流傳感器ⅰ的量程為0～2000sccm，層流傳感器ⅱ的量程為0～500sccm；

14、尾部溫度傳感器的測量精度為0.01k，入口壓力傳感器、出口壓力傳感器、尾部壓力傳感器的測量精度為10pa。

15、本發(fā)明公開了一種流量修正方法，該方法是基于如上所述的基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置實現(xiàn)的，該方法包括：

16、基于壓差傳感器裝置測量的層流元件兩端的壓力，以及尾部溫度傳感器、尾部壓力傳感器測量的流經(jīng)層流元件的流體壓力和溫度，修正獲得標準狀態(tài)流量數(shù)據(jù)；

17、基于壓差傳感器裝置測量的層流元件兩端的壓力，尾部溫度傳感器、尾部壓力傳感器測量的流經(jīng)層流元件的流體壓力和溫度，以及環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境壓力傳感器實時感知的作業(yè)環(huán)境的溫度和壓力，修正獲得工況流量數(shù)據(jù)。

18、進一步地，基于以下標況流量修正公式修正獲得標準狀態(tài)流量數(shù)據(jù)：

19、

20、其中，q0為標準狀態(tài)下的體積流量；r為層流元件內(nèi)徑；η為流體的粘滯系數(shù)；l為層流元件長度；pi為層流元件入口壓力；p0為層流元件出口壓力；p1為流經(jīng)層流元件的流體壓力；t0為流體標準狀態(tài)的溫度；t1為流經(jīng)層流元件的流體溫度。

21、進一步地，工況流量修正公式如下：

22、

23、其中，qg為工況狀態(tài)下的體積流量；pi為層流元件入口壓力；p0為層流元件出口壓力；p1為流體標準狀態(tài)的壓力；p2為作業(yè)環(huán)境的流體壓力；r為層流元件內(nèi)徑；η為流體的粘滯系數(shù)；l為層流元件長度；t1為流經(jīng)層流元件的流體溫度；t2為流體標準狀態(tài)的溫度。

24、本發(fā)明至少具有以下有益效果：

25、本發(fā)明通過層流傳感器實時測量流體的溫度、壓力、壓差等參數(shù)經(jīng)計算修正后得到標準狀態(tài)下的流量，通過溫壓補償使測得的流量數(shù)據(jù)更加科學、精確。由環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境壓力傳感器實時感知的作業(yè)環(huán)境的溫度和壓力等參數(shù)經(jīng)計算修正得到環(huán)境狀態(tài)下流量數(shù)據(jù)，避免了流體經(jīng)流量傳感器后壓力、溫度等改變造成的誤差，環(huán)境壓力傳感器、環(huán)境溫度傳感器與流量傳感器的組合也避免了使用流量傳感器的壓力、溫度數(shù)據(jù)帶來的誤差。同時多個流量傳感器與電磁閥的有機組合能夠確保流體流量始終處于最優(yōu)的流量傳感器的最優(yōu)測量范圍內(nèi)，具有量程范圍寬、測量精度高的優(yōu)點。

26、本發(fā)明的其他有益效果將在具體實施方式部分詳細說明。

技術(shù)特征：

1.一種基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置，其特征在于，包括：流量傳感器組合、管路機構(gòu)、數(shù)據(jù)處理終端、環(huán)境壓力傳感器、環(huán)境溫度傳感器；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置，其特征在于，壓差傳感器裝置包括：分別設(shè)置于層流元件的入口和出口處的入口壓力傳感器、出口壓力傳感器；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置，其特征在于，管路機構(gòu)中設(shè)有2個支路，具體為：第一支路和第二支路；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置，其特征在于，管路機構(gòu)還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置，其特征在于，層流傳感器ⅰ的量程為0～2000sccm，層流傳感器ⅱ的量程為0～500sccm；

6.一種流量修正方法，其特征在于，該方法是基于如權(quán)利要求1至5中任一項所述的基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置實現(xiàn)的，該方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量修正方法，其特征在于，基于以下標況流量修正公式修正獲得標準狀態(tài)流量數(shù)據(jù)：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量修正方法，其特征在于，工況流量修正公式如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于溫壓補償?shù)臍怏w流量傳感器組合裝置及流量修正方法，包括：流量傳感器組合、管路機構(gòu)、數(shù)據(jù)處理終端、環(huán)境壓力傳感器、環(huán)境溫度傳感器；管路機構(gòu)包括進氣管路和出氣管路，以及兩種管路間連有若干并聯(lián)設(shè)置的支路；流量傳感器組合包括：分別設(shè)置在各支路上的層流傳感器、用于控制所在支路開閉的電磁閥，層流傳感器包括設(shè)置于對應(yīng)支路上的層流元件，層流元件設(shè)有：用于測量出入口壓差的壓差傳感器裝置、用于測量流經(jīng)層流元件的流體壓力和溫度的尾部壓力傳感器、尾部溫度傳感器。本發(fā)明通過層流傳感器實時測量流體的溫度、壓力、壓差等參數(shù)經(jīng)計算修正后得到標準狀態(tài)下的流量，通過溫壓補償使測得的流量數(shù)據(jù)更加科學、精確。

技術(shù)研發(fā)人員：李艷增,許幸福,韓兵,曹垚林,劉伯偉,高中寧,石永生,廖巍,汪開旺
受保護的技術(shù)使用者：中煤科工集團沈陽研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30