新闻资讯

齐达内组建新三叉戟小微气体流量计量技术探讨

【摘要】小微气体流量测量技术广泛应用于航空航天、半导体加工、医疗生物、电子汽车等行业。随着气体小流量测试技术研究的深入,高精度、高可靠的气体小流量标准装置也不断发展。依据层流元件的结构特性可以看出,层流流量计作为标准表也越来越受计量检测单位的重视,其精度高、耐高压、体积小、结构简单、系统装置操作简易,是一个高精度、范围宽的小微气体流量标准装置。已研制成功的基于层流技术的小微气体流量标准装置在国内首次形成便携的小微气体流量计量技术能力。

【关键词】小微气体流量测量;气体流量计;气体流量标准装置;计量技术;层流技术

气体流量表示在单位时间内气体通过一定截面积的量。气体流量的测量和流量控制是计量科学技术的组成部分之一,在工业生产、科学研究、环境保护、能源储运核算、国防结算等诸多方面发挥着不可或缺的作用。

1小微气体流量应用领域

小微气体流量测量技术广泛应用于航空航天、半导体加工、医疗生物、电子汽车等行业。在航空航天领域,流量可以认为是评价发动机整机或部件性能的重要参数之一。航空发动机是一种结构、气动力和热力都相当复杂的动力装置,其流量测试在航空发动机测试工作中有着极其重要地位。航空发动机试验测试中高精度的气体流量测试是具有挑战性的,特别是中小型航空发动机流量测试中的很多气体流量测量,范围在几十克每秒以内甚至是零点几克每秒以内的小流量的范围,同时气流的压力、温度变化范围也很大。因此,提高航空发动机气体小流量测量精度有着极其重要的意义。在保护环境和生态平衡中,必须对江河湖海进行水质检测和大气监测,这就需要测量污水或空气的流量;在医疗生物领域,药物的输送、微芯片点样、血流量测定等都对小微流量的测量提出了更高的要求。

2小微气体流量计量及国内外现状

随着气体小流量测试技术研究的深入,高精度、高可靠的气体小流量标准装置也不断发展。但是由于气体小流量测量的复杂性和挑战性,目前气体小流量测量的精确度和质量仍然不能满足需求,特别是小微流量的中高压计量标准缺乏,并且因为气体没有固定的体积形态,与体积标准进行比较,受环境温度以及气体压力的限制较大。我国小微气体流量计量标准技术发展空间大。首先,我国小微气体流量计量基准覆盖面不足。从表1可知,无论是最小流量值还是不确定度值,我国小微气体流量基准与德国、美国、日本、韩国等均存在显著差距.

3气体流量计分类及特点

3.1气体流量计分类

气体流量计按计量原理可分为差压式气体流量计、容积式气体流量、速度式气体流量计以及其他原理气体流量计,具体如图1所示。

3.2常用气体流量计的比较分析

常见气体流量计分析见表2。

3.3小微气体流量计选型分析

依据表2可得知,气体流量计的原理、精度、流量范围、适用环境及领域差异化明显,适用于超低流量和微小流量范围的气体流量计则更有局限性。层流流量计凭借其独有的毛细管层流元件,不论上游管道流动状态如何,气体在层流元件中流通时的状态都是层流流动;且层流元件没有活动零部件和复杂电气回路。层流元件配上压力传感器、整流器,具有体积小、精度高的优势,对使用环境要求较低。依据层流元件的结构特性可以看出,层流流量计更加适合于小微流量的测量。

4气体流量标准装置原理分析与比较

4.1钟罩式气体流量标准装置

钟罩装置是一种标准的的容积式标准装置,其特点是装置体积大,工作压力较低,气体湿度对流量校准的影响较大,装置的操作相对较复杂。因此,钟罩装置只适用于检定/校准压力不高、流量范围不大的流量计,并且只能在实验室进行,使用要求受限较大。目前我国最大的钟罩式气体流量标准装置钟罩容积为10m3,流量范围为2000m/h,装置扩展不确定度为0.1%(k=2)。

4.2PVTt法气体流量标准装置

PVTt法是通过测量一定时间间隔内,气体进入或流出容积的容器罐,以及压力和温度,根据理想气体状态方程计算,复现气体质量流量的标准装置。PVTt法气体流量装置测量精度高、设备简单,湿度影响小,但装置结构对热力学温度和绝对压力的测量要求很高,标准容器内气体要达到稳定状态的时间较长。活塞式装置则是利用该原理,采用活塞和缸体组成一个充满气体的腔体,在工作时,需保持活塞缸的密闭性,同时控制活塞在缸体内沿着一定方向迅速运动,使气体均匀地进入或排出活塞和缸体组成的腔体。通过活塞缸的内截面面积、活塞移动的距离以及活塞移动的时间,就可以计算出标准流量。该装置具有流量点易调节、稳定性高、重复性好等优点,适用于小微气体流量的测量。我国某计量研究机构研制了一套活塞式气体小流量标准装置,该装置可检测流量范围为(5mL-50L)/min,扩展不确定度不低于0.19%(k=2)。

4.3mt法气体流量标准装置

mt法即直接测量质量和时间的方法,是测量气体质量流量最直接的方法,其精度也最高。因为质量和时间均属于七个基本量之一,量值可得到最直接的传递。该方法需要储气装置质量相对气体质量较大,提高气体占总称量的比重才能提高流量计量的准确度;为了提高气体流动的稳定性,需在上游安装临界节流装置;校准小流量时,需要提高气体的压力。该标准装置最大优点在于可以直接得到质量流量,但因为转向系统降低了装置的可靠性。

4.4标准流量计法气体流量标准装置

标准流量计法气体流量标准装置是计量领域中常用的传递标准装置。可以用作标准表的通常有临界流音速喷嘴、涡轮流量计、气体罗茨流量计和超声流量计等等。在小微流量标准流量计中,层流流量计作为标准表也越来越受计量检测单位的重视,其精度高、耐高压、体积小、结构简单、系统装置操作简易,是一个高精度的小微气体流量标准装置。

5基于层流技术的小微气体流量标准装置的设计与应用

该小微气体流量传递标准装置由层流流量计、质量流量控制器、高稳定性流量调控部件、通道切换阀组、气体管路及压缩气源组成。其小微流量标准表由层流流量元件、差压传感器、压力传感器、温度传感器、测控部件及测控软件组成。并已研制出高精度电子细分控制部件控制流量控制器以获得稳定的小微流量的装置,为小微流量传递标准装置产生稳定的压缩气体。该层流流量计采用10倍线性范围,线性范围宽,流量范围覆盖1mL/min~100L/min,可用于高压气体流量测量,且该装置设计轻巧,在国内首次形成便携的小微气体流量计量技术能力,满足计量、环保、航空航天、气体分析、微电子、半导体、医疗等领域小微气体流量计现场检定/校准要求。

6结束语

层流技术的应用提升了我国小微气体流量传递标准制造单位的技术水平。目前该小微气体流量传递标准装置已经研制成功,其扩展不确定度不大于0.34%(k=2),并已投入使用,获得良好效益。

参考文献

[1]王伯年.有关层流流量计的理论分析[J].江苏工学院学报,1983,1

[2]王伯年,王荣杰,王利民,周厚龙.层流流量计设计参数的选择与确定[J].仪器仪表学报,2000(05):474-476

[3]朱碧玉,陈超,马力,沈琼.不同测量原理的气体小流量标准装置的比对研究[J].计量与测试技术,2019,46(7)

[4]王剪,豆峰,赵晓东,罗献尧,张洪军.差分式层流流量传感技术研究[J].传感技术学报,2019,32(12)

[5]魏少群,刘慧平,黄志凡,罗逸龙.基于层流流量计的多组分气体流量测量与补偿算法研究[J].计量与测试技术,2017,44(05):114-116

作者:张靓 陆春 孙国杰 佘彬杰 张慧剑 单位:南通市计量检定测试所

热门标签

sellinjkhan南安普敦在线直播平台伯利兹布拉德米勒欧洲国家杯中国女足51缅甸体育直播主播维尔亨通科比几个女十堰电视台纪敏尚孙杨奥运会qieerxi戈洛文火箭vs雄鹿韩惠珍综艺巴萨新球衣faith_bian冈萨洛伊瓜因绿茵的天空龙珠tv直播鲍比杰克逊阿森纳曼城对利物浦nba三分球纪录苏伟吧奥科利许纯美是谁恩施电视台杜塞尔多夫埃洛科比贝巴日日奇绫濑遥三围株洲新闻联播a拉德万斯卡酷玩直播玛雅摩尔西里古006足球直播dota代打门迭戈lopez瓜伊塔意甲赛程表球衣之家韦斯顿41478雷霆vs猛龙男子双杠里皮年薪多少直播tvlol最新版本北舞校花金晨欧联杯nba2006总决赛pgg是哪个赛区莱拉罗阿斯信号英文张韬主持人巴西热身赛三味聊斋曼奇尼88看球nba直播恒大vs拜仁录像热评掘金老鹰火箭对雷霆冯铭潮字母哥当选mvp丹妮卡fm2014妖人德桑克蒂斯国足伊拉克朗多视频莫瑞州立大学

地址:北京市朝阳区关东国安大厦 电话:4008-888-888 传真:010-88888888

© 意大利超级杯-NBA直播,足球直播吧,篮球直播,CBA直播,黑白直播,jrs直播_体育直播网 版权所有   新ICP备160037055号-1