一種離子遷移型氣體流量計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計量領(lǐng)域，涉及一種計量裝置，特別是涉及一種離子遷移型氣體流量計。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，氣體流量計被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)生活中，雖然市面上用于測量氣體的流量計種類繁多，但是高精度、高穩(wěn)定性的氣體流量計價格昂貴，同時常見流量計在測量氣體流量時無法判斷待測氣體的種類，即不具有機(jī)器自識別被測氣體種類的功能，而且常見流量計量程有限，當(dāng)測量環(huán)境或者待測氣體發(fā)生較大改變時，這類流量計通常測量性能降低，需要重新校準(zhǔn)，因此對不同測量環(huán)境下的自適應(yīng)能力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種離子遷移型新型氣體流量計，在與超聲流量計相同的時差法測量的基礎(chǔ)上，采用離子作為傳輸物質(zhì)測量其傳輸時間差，避免了超聲流量計中反射波和換能器對測量的影響，減小了溫度和流體粘度對測量的影響，同時通過電壓對離子遷移的控制也減小了流體流速增加帶來的信號的變化，并根據(jù)不同種類氣體對離子流運動的影響使得機(jī)器可以自識別氣體種類，同時，新型氣體流量計工作條件可調(diào)因此可以測量不同量程的氣體流量，該新型氣體流量計具有成本低、精度高、機(jī)器自識別氣體種類與測量量程自適應(yīng)等特點。
[0004]本發(fā)明提供的一種離子遷移型氣體流量計由VUV紫外燈1，正極推斥極2，離子門3，氣體流量測量管道4，密封蓋5，法拉第盤6，負(fù)極吸引極7，進(jìn)氣管8，出氣管9，絕緣燈套10，聚四氟乙烯絕緣管11，離子入口 12構(gòu)成，VUV紫外燈I作為離子化源安裝在流量測量管道4中間位置，VUV紫外燈I外圍包有聚四氟乙烯材質(zhì)的絕緣燈套10，正極推斥極2 (金屬材質(zhì))旋套在VUV紫外燈絕緣燈套10外，并通過聚四氟乙烯絕緣管11與流量計氣體流量測量管道4的離子入口 12相連，在絕緣管11內(nèi)安裝有離子門3，流量測量管道4的兩端面分別安裝密封蓋5，該密封蓋5為絕緣正方形薄板，密封蓋5中央分別插有進(jìn)氣管8和出氣管9，均采用標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼管，流量測量管道4內(nèi)另一側(cè)中間并列設(shè)有兩個法拉第盤6，兩個法拉第盤6分布于流量計測量管道中軸線的兩側(cè)，與正極推斥極2的距離相等，并分別通過兩根導(dǎo)線連接到流量測量管道4的外部，與時差測量裝置相連接，流量測量管道4外部與法拉第盤6對應(yīng)的位置安裝有兩個金屬材質(zhì)的負(fù)極吸引極7，負(fù)極吸引極7與流量測量管道4和法拉第盤6均絕緣。
[0005]流量計外觀為正長方體，測量管道為圓柱通孔。
[0006]所述的揮發(fā)性有機(jī)物采用低毒性易揮發(fā)的丙酮液體。
[0007]正極推斥極和負(fù)極吸引極為三塊平板電極，其中一塊正極推斥極安裝于流量計測量管道4的一側(cè)，離子從離子門3進(jìn)入氣體流量測量管道4，正極推斥極施加正電之后將離子源電離有機(jī)物產(chǎn)生的離子推向流量測量管道4內(nèi)，兩塊負(fù)極吸引極安裝于正對正極推斥極的測量管道另一側(cè)，對負(fù)極吸引極施加負(fù)電來吸引離子向其運動，兩塊負(fù)極吸引極與正極推斥極的距離相等。
[0008]離子門采用單個圓形柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)，安裝在離子進(jìn)入流量計測量管道4的離子入口 12處，通過改變施加在圓形柵網(wǎng)上的電壓控制離子進(jìn)入流量計測量管道4的時機(jī)，采用MOS管來控制加在離子門上的電壓。
[0009]兩塊圓形法拉第盤以及電流信號放大電路構(gòu)成信號采集處理模塊，法拉第盤接收離子流形成小電流，電流信號放大電路運用具有超低偏置電流的運算放大器將小電流信號放大成0-5V標(biāo)準(zhǔn)電壓。
[0010]不同種類的氣體對離子運動產(chǎn)生不同的影響，因此法拉第盤接收到的電流信號不同,可依據(jù)不同種類氣體的電流信號來自適應(yīng)地識別待測氣體種類。
[0011]TDC-GP21芯片和芯片外圍驅(qū)動電路組成時差測量模塊，TDC的兩個測量引腳分別連接信號采集處理模塊處理之后的兩路電壓信號，并測量兩路信號時間差。
[0012]當(dāng)流體的流速增大時，則可通過對正極推斥極2和負(fù)極吸引極7上的電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，從而保證接收到的信號的強(qiáng)度，使本發(fā)明的流量計工作條件可調(diào)因而可以測量不同量程的氣體流量。
[0013]氣體通過金屬管引入流量計測量管道，測量流程均由流量計控制軟件來實現(xiàn)?？刂栖浖妷嚎刂乒δ芘c時差測量、數(shù)據(jù)通信等功能，電壓控制實現(xiàn)對紫外燈、離子門、正極推斥極/負(fù)極吸引極的上電控制，時差測量實現(xiàn)TDC測量時機(jī)、測量方式的控制，數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)時差數(shù)據(jù)的傳輸。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:通過紫外燈電離產(chǎn)生的離子作為傳輸物質(zhì)，減少了環(huán)境因素和管道結(jié)構(gòu)對測量的影響，使流量計性能更加穩(wěn)定，且該電離方式對環(huán)境基本無污染，同時簡單易操作；利用離子門對離子的釋放進(jìn)行控制，使得測量更易于控制；采用TDC-GP21芯片計時，測量的精度更高，將兩路信號分別連接到TDC-GP21的START和STOP接口，只測量一次時差，降低了測量誤差。同時，本發(fā)明的新型流量計可機(jī)器自身識別氣體種類以及根據(jù)量程自適應(yīng)地調(diào)整工作條件。此外，通過計算機(jī)軟件和電路的控制，使得流量計的調(diào)試和維護(hù)更方便，提高了安全性及現(xiàn)場適應(yīng)性。整體裝置結(jié)構(gòu)簡單易于操作。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0016]圖2為VUV真空紫外燈外觀示意圖(13-負(fù)極；14-燈管；15-正極)。
[0017]圖3為VUV紫外燈絕緣燈套示意圖。
[0018]圖4為正極推斥極，左圖為俯視圖，右圖為剖視圖(16-離子門接線孔；17-正極安裝螺孔；18-真空紫外燈燈孔)。
[0019]圖5為離子門俯視圖(19-離子門螺孔；20_柵網(wǎng))。
[0020]圖6為外管剖視圖(21-法拉第盤孔；22-負(fù)極安裝螺孔)。
[0021]圖7為左右側(cè)密封蓋示意圖(23-密封蓋安裝螺孔；24-氣體進(jìn)出管安裝孔)。
[0022]圖8為法拉第盤主視圖(25-法拉第盤面；26法拉第盤桿)。
[0023]圖9為負(fù)極吸引極示意圖(27-隔離膠塊；28_法拉第桿安裝孔)。
[0024]圖10為電離氣進(jìn)樣結(jié)構(gòu)示意圖(29-電離氣體進(jìn)樣管道)。
[0025]圖11為離子門驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖12為信號放大電路結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖13為TDC-GP21測時結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0029]實施例1
參見圖1，一種離子遷移型氣體流量計由VUV紫外燈1，正極推斥極2，離子門3，氣體流量測量管道4，密封蓋5，法拉第盤6，負(fù)極吸引極7，進(jìn)氣管8，出氣管9，絕緣燈套10，聚四氟依稀絕緣管11，離子入口 12構(gòu)成，VUV紫外燈I作為離子化源安裝在流量測量管道4中間位置，為了提升使用安全性，在VUV紫外燈I外圍包有聚四氟乙烯材質(zhì)的絕緣燈套10，正極推斥極2 (金屬材質(zhì))旋套在VUV紫外燈絕緣燈套10外，外觀呈圓筒形，參見圖3，并通過聚四氟乙烯絕緣管11與流量計氣體流量測量管道4的離子入口 12相連，在絕緣管11內(nèi)安裝有離子門3，流量測量管道4的兩端面分別安裝密封蓋5，該密封蓋5為絕緣正方形薄板，密封蓋5中央分別插有進(jìn)氣管8和出氣管9，進(jìn)出氣管均采用標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼管，流量測量管道4內(nèi)另一側(cè)中間并列設(shè)有兩個法拉第盤6，兩個法拉第盤6分布于流量計測量管道4中軸線的兩側(cè)，與正極推斥極2的距離相等，并分別通過兩根導(dǎo)線連接到流量測量管道4的外部，與時差測量裝置相連接，流量測量管道4外部與法拉第盤6對應(yīng)的位置安裝有兩個金屬材質(zhì)的負(fù)極吸引極7，負(fù)極吸引極7與流量測量管道4和法拉第盤6均絕緣。
[0030]本發(fā)明提供的流量計外觀為正長方體，流量測量管道4為圓柱通孔。
[0031 ] VUV紫外燈I參見圖2，使用時對VUV紫外燈I的負(fù)極13和正極15之間施加-1100V電壓使其產(chǎn)生紫外光，并在VUV紫外燈I外套有絕緣燈套10，絕緣燈套外觀參見圖3，對燈管14進(jìn)行絕緣保護(hù)。
[0032]正極推斥極2結(jié)構(gòu)參見圖4，正極推斥極2通過正極安裝螺孔17安裝固定于流量測量管道4上，離子門接線孔16用于引出離子門外接電源線，真空紫外燈燈孔18用于固定正極推斥極2旋套在紫外燈絕緣燈套10外。
[0033]正極推斥極2和負(fù)極吸引極7為三塊平板電極，其中正極推斥極2安裝于流量計測量管道4 一側(cè)，離子從離子門3進(jìn)入氣體流量測量管道4，正極推斥極2施加正電之后將VUV紫外燈I電離有機(jī)物產(chǎn)生的離子推向流量計測量管道4內(nèi)，另兩塊負(fù)極吸引極7安裝于正對正極推斥極2的流量測量管道4的另一側(cè)，對負(fù)極吸引極7施加負(fù)電來吸引離子向其運動，兩塊負(fù)極吸引極7與正極推斥極2的距離相等。
[0034]離子門3參見圖5，采用單個圓形柵網(wǎng)20結(jié)構(gòu)，通過離子門螺孔19安裝在離子進(jìn)入流量計測量管道4的離子入口 12處，并用離子門螺孔19引出供電線使其通過離子門接線孔16，連接至圖10的離子門控制電路輸出端。通過改變施加在圓形柵網(wǎng)20上的電壓控制離子進(jìn)入流量計測量管道4的時機(jī)，采用MOS管來控制施加在離子門上的電壓。
[0035]兩塊圓形法拉第盤以及電流信號放大電路構(gòu)成信號采集處理模塊，法拉第盤接收離子流形成小電流，電流信號放大電路運用具有超低偏置電流的運算放大器將小電流信號放大成0-5V標(biāo)準(zhǔn)電壓。
[0036]流量計外觀剖視圖參見圖6，流量測量管道4作為氣體流通管道，正極安裝螺孔17利用螺絲固定正極推斥極2。負(fù)極安裝螺孔22用于固定負(fù)極吸引極7。法拉第盤孔21用于安裝放置安裝法拉第盤6。
[0037]密封蓋5的結(jié)構(gòu)示意圖參見圖7，密封蓋安裝螺孔23利用螺絲將密封蓋5固定于流量測量管道4兩側(cè)，使流量測量管道4處于相當(dāng)穩(wěn)定的測量環(huán)境，氣體進(jìn)出管安裝孔24采用螺旋結(jié)構(gòu)安裝固定進(jìn)氣管8和出氣管9。
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