專利名稱：配氣過程中氣體濃度的控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氣體濃度控制技木。
背景技術：
實踐中，在與氣體有關的物理、化學、生物等領域；在校準與氣體有關的測量儀器和測量過程中；在評價與氣體有關的測量方法的準確度時；在檢測實驗室對某種氣體的檢測能力時；在確定某些氣體材料以及產(chǎn)品的特性量值；或在進行有關氣體量值仲裁等情況下，常常需要根據(jù)標準氣體的濃度，即時準確配置出符合要求的不同濃度的混合氣體。
目前狀態(tài)下，一定濃度混合氣體的配置，需要在指定的配氣站，依據(jù)各種氣體的性質(zhì)，完全用手工操作方式進行；然后再根據(jù)氣體的性質(zhì)，選擇一定的測試方法對其混合氣體的濃度進行測試；如果其混合氣體的濃度不符合要求，就要不斷調(diào)整各種氣體的量值，再不斷 進行檢驗，通常狀態(tài)下往往需要多次反復多次之后，才能配制出符合要求的混合氣體。這種只重視結(jié)果，完全靠手工操作，而不能在氣體配置過程進行監(jiān)控操作的配氣方法，使毎次配氣過程都存在許多不準確性，所以很難一次性的配置出符合濃度要求的混合氣體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種配氣過程中氣體濃度的控制系統(tǒng)。本發(fā)明是配氣過程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，第一流量傳感器6、第二流量傳感器9分別用于采集控制信號，控制模塊10用于對采集到的信號進行轉(zhuǎn)換、運算、綜合處理、及信號儲存和輸出；第一流量調(diào)節(jié)閥4和第二流量調(diào)節(jié)閥11是該配氣系統(tǒng)的執(zhí)行元件，標準電壓模塊10-1給系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓，電源模塊10-7用于給該自動化控制系統(tǒng)電源，第一流量傳感器6是標準氣體傳感器，第二流量傳感器9是空氣流量傳感器，A/D芯片10-2采集信號，將控制信號輸入給單片微型處理器10-3，單片微型處理器10-3將標準氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數(shù)碼顯示器10-4顯示出來，鍵盤、開關10-5用于輸入標注氣體、空氣、混合氣體的濃度，開關用于控制控制模塊的開啟，單片微型處理器10-3將數(shù)據(jù)輸出給外存儲器10-6，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存，D/A芯片10-8將單片微型處理器10-3計算出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，為流量調(diào)節(jié)閥提供的控制信號；第一流量傳感器6、第二流量傳感器9直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即A/D芯片10-2，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號的采集；經(jīng)控制模塊10的綜合處理，輸入到到第一流量調(diào)節(jié)閥4、第二流量調(diào)節(jié)閥11，使空氣和標準氣體同時進入混氣室7進行充分混合，形成混合氣體8。本發(fā)明的有益之處在于在混合氣體的配置過程中利用自動化控制元件，如流量傳感器、流量調(diào)節(jié)閥、控制模塊，以及一定的程序，實現(xiàn)氣體配置過程的自動化控制，從而方便快捷一次性地配置出符合濃度要求的混合氣體。


圖I是本發(fā)明系統(tǒng)的控制流程圖，圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式如圖I、圖2所示，本發(fā)明的配氣過程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，第一流量傳感器6、第二流量傳感器9分別用于采集控制信號，控制模塊10用于對采集到的信號進行轉(zhuǎn)換、運算、綜合處理、及信號儲存和輸出；第一流量調(diào)節(jié)閥4和第二流量調(diào)節(jié)閥11是該配氣系統(tǒng)的執(zhí)行元件，標準電壓模塊10-1給系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓，電源模塊10-7用于給該自動化控制系統(tǒng)提供電源，第一流量傳感器6是標準氣體傳感器，第二流量傳感器9是空氣流量傳感器，A/D芯片10-2采集信號，將控制信號輸入給單片微型處理器10-3，單片微型處理器10-3將標準氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數(shù)碼顯示器10-4顯示出來，鍵盤、開關10-5用于輸入標注氣體、空氣、混合氣體的濃度,開關用于控制控制模塊的開啟，單片微型處理器10-3將數(shù)據(jù)輸出給外存儲器10-6，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存，D/A芯片10-8將單 片微型處理器10-3計算出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，為流量調(diào)節(jié)閥提供的控制信號;第一流量傳感器6、第二流量傳感器9直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即A/D芯片10-2，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號的采集；經(jīng)控制模塊10的綜合處理，輸入到到第一流量調(diào)節(jié)閥4、第二流量調(diào)節(jié)閥11，使空氣和標準氣體同時進入混氣室7進行充分混合，形成混合氣體8。如圖I所示，空氣I和標準氣體2(標準氣體可以是甲烷、こ烷、丁烷、汽油、石油氣、一氧化碳、庚烷、こ炔、丙酮等已知濃度的氣體。)經(jīng)過各自管路的干燥過濾器3、12被濾除水分和雜質(zhì)，然后進入ー種特殊設計的溫度平衡器5，使兩種將要混合氣體的溫度相等。為了實現(xiàn)配氣過程的自動化控制，分別在空氣和標準氣體的管路上安裝了，可用電信號控制的第一流量調(diào)節(jié)閥4、第二流量調(diào)節(jié)閥11，并在每個流量調(diào)節(jié)閥之后又加裝了第一流量傳感器6、第二流量傳感器9。通過這兩個流量傳感器來采集標準氣體和空氣的流量信號，采集到的信號被輸入控制模塊10，該信號在控制模塊中被放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后輸入到控制模塊中的單片微型處理器10-3，由單片微型處理器10-3對測量數(shù)據(jù)進行綜合處理，主要是依據(jù)當時配比關系的要求，計算出標準氣體和空氣此時符合配比關系的流量，這些信息在控制模塊中經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，輸入到到第一流量調(diào)節(jié)閥4、第二流量調(diào)節(jié)閥11，以PID控制算法控制標準氣體和空氣的流量。使空氣和標準氣體按照自己的濃度和所需配置混合氣體的濃度，以一定的流量關系同時進入混氣室7進行充分混合，形成混合氣體8。本發(fā)明的工作過程為如圖2所示，在配氣時先打開電源10-7，并將預設混合氣體的濃度參數(shù)，標準氣體的濃度參數(shù)，以及空氣的濃度參數(shù)由鍵盤10-5輸入，輸入的這些數(shù)字信號將經(jīng)單片微型處理器10-3處理之后，送入外部存儲器10-6進行保存，同時分別在數(shù)碼顯示器10-4的A、B、C上顯示。當電路工作時，第一流量傳感器6、第二流量傳感器9直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即A/D芯片10-2，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號的采集。根據(jù)當時輸入的標準氣體和空氣的濃度，和所要配比混合氣體濃度值的要求，以及實時采集到的流量信息，單片微型處理器10-3依照程序?qū)@些數(shù)據(jù)進行運算，計算出標準氣體和空氣此時符合配比關系的流量信息，完成數(shù)據(jù)的計算與綜合處理。
經(jīng)計算得出的流量信息，將由D/A 10-8芯片轉(zhuǎn)換為O 5V的模擬電壓，動態(tài)調(diào)整第一流量調(diào)節(jié)閥4和第二流量調(diào)節(jié)閥11的開啟角度，使標準氣體和空氣，按預定的混合氣體的濃度所需要的比例同時進入混氣室充分混合，從而實現(xiàn)配氣過程的自動化控制?！?br> 權利要求
1.配氣過程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，第一流量傳感器(6)、第二流量傳感器(9)分別用于采集控制信號，控制模塊(10)用于對采集到的信號進行轉(zhuǎn)換、運算、綜合處理、及信號儲存和輸出；第一流量調(diào)節(jié)閥(4)和第二流量調(diào)節(jié)閥(11)是該配氣系統(tǒng)的執(zhí)行元件，標準電壓模塊(10-1)給系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓，電源模塊(10-7)用于給該自動化控制系統(tǒng)提供電源，其特征在于第一流量傳感器(6)是標準氣體傳感器，第二流量傳感器(9)是空氣流量傳感器，A/D芯片(10-2)采集信號，將控制信號輸入給單片微型處理器(10-3)，單片微型處理器(10-3)將標準氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數(shù)碼顯示器(10-4)顯示出來，鍵盤、開關(10-5)用于輸入標注氣體、空氣、混合氣體的濃度,開關用于控制控制模塊的開啟，單片微型處理器(10-3)將數(shù)據(jù)輸出給外存儲器(10-6)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存，D/A芯片(10-8)將單片微型處理器(10-3)計算出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，為流量調(diào)節(jié)閥提供的控制信號；第一流量傳感器(6)、第二流量傳感器(9)直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即A/D芯片(10-2)，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號的采集；經(jīng)控制模塊(10)的綜合處理，輸入到到第一流量調(diào)節(jié)閥(4)、第二流量調(diào)節(jié)閥(11)，使空氣和標準氣體同時進入混氣室(7)進行充分混合，形成混合氣體(8)。
2.根據(jù)權利要求I所述的配氣過程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，其特征在于預設的混合氣體的濃度參數(shù)，標準氣體的濃度參數(shù)，以及空氣的濃度參數(shù)由鍵盤(10-5)輸入，輸入的這些數(shù)字信號將經(jīng)單片微型處理器(10-3)處理之后，送入外部存儲器(10-6)進行保存，同時分別在數(shù)碼顯示器(10-4)上顯示。
3.根據(jù)權利要求I所述的配氣過程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，其特征在于第一流量傳感器(6 )和第二流量傳感器(9 )，直接將管路內(nèi)氣體的流量信息通過A/D芯片(10-2 )，轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號的采集。
全文摘要
配氣過程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，A/D芯片采集信號，將控制信號輸入給單片微型處理器，將標準氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數(shù)碼顯示器顯示出來，單片微型處理器將數(shù)據(jù)輸出給外存儲器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存，D/A芯片將單片微型處理器計算出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，為流量調(diào)節(jié)閥提供的控制信號；兩個流量傳感器直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在0v～2.5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號的采集；經(jīng)控制模塊的綜合處理，輸入到到流量調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥，使空氣和標準氣體同時進入混氣室進行充分混合，形成混合氣體。
文檔編號G05D11/13GK102841613SQ20121031181
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權日2012年8月29日
發(fā)明者秦小瓊, 劉德學, 雒軍, 王貴峰 申請人:蘭州理工大學