配氣儀流量計

質(zhì)量流量計采用微機械加工技術(shù)，實現(xiàn)微小流量測量，其特點是可靠性高、重復(fù)性好，壓損小，無可動部件，量程比寬，響應(yīng)時間較快，測量精度高，無需要溫度壓力補償，廣泛應(yīng)用于輕工化工環(huán)保及半導(dǎo)體等工業(yè)部門的空氣、氧氣、氬氣、氮氣等氣體的檢測和控制。

工作原理：

感熱式芯片技術(shù)是采用大規(guī)模集成電阻的工作，在芯片上，一個微熱源及分別處于微熱源上下游的溫度傳感器集成在采用MEMS的*工藝制作的鏤空橋面上，采用這這樣的橋式方式制作有利于熱傳導(dǎo)，使動態(tài)響應(yīng)時間大大提高，當傳感器工作時，微熱源與環(huán)境溫度之間保持一定的溫差（通常是70℃），在芯片周圍形成固定的溫度場分布，如果氣體是單向流動，則在氣道中溫度場可用下述公式來計算:

式中：氣體流動方向為ｘ，速度為ｖ，ａ為擴散率。如上圖（式）所示，當氣體流過芯片時，將會帶走熱量，通過質(zhì)量流量qm和電壓V的對應(yīng)關(guān)系來計算流體的質(zhì)量流量。

產(chǎn)品特點：

·產(chǎn)品集成度高，集瞬間流量顯示、累計流量顯示和信號輸出一體，并可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)、控制閥門

·微流量感熱式傳感器采用大規(guī)模集成電路生產(chǎn)技術(shù)和材料加工技術(shù)，使流量計的微流量測量靈敏度顯著提升

·微小流量氣體測量，ml/min級的微流量測控，實現(xiàn)微小流量測量的數(shù)字化

·單個芯片的 流量特性的微處理技術(shù)，使流量計的量程范圍大大提高

·機電一體化優(yōu)化設(shè)計，智能化的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使流量計具有更好的重復(fù)性，實現(xiàn)了計量的準確、可靠

·結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，流量計的壓力損失達到*小化

·新的傳感技術(shù)，使流量計工作更穩(wěn)定、可靠

·零點自校功能，測量更準確

·多種氣體實際標定，全量程補償

·快速響應(yīng)、數(shù)據(jù)自動存儲，配合上位機可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集中管理

·規(guī)格齊全，量程范圍寬，可根據(jù)用戶要求單獨標定

·精度等級高，滿足用戶高精度測量要求

·的流量計報警功能，使監(jiān)控更可靠

·操作、設(shè)置界面友好、簡便，可根據(jù)需要自行設(shè)定相關(guān)參數(shù)

·運用行業(yè)多，是科研院所、分析儀表行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)、光伏行業(yè)、玻璃鍍膜、石油化工行業(yè)微小氣體流量控制產(chǎn)品升級換代的優(yōu)選

技術(shù)參數(shù)：

·測量介質(zhì)：各種氣體（乙炔氣和混合氣體除外）

·測量管徑：DN3，6，8，10，12

·流量范圍：30，60，80，100，300，600，800，1000sccm；10，20，30，50，80，100，200，300，500SLPM

·流量測量準確度：±1.5%FS

·工作溫度范圍：-25℃-55℃

·工作壓力范圍：0.3MPa，0.6MPa，1.0MPa

·供電電源：24VDC±10%；

·輸出信號：4-20mA，RS485通訊

·環(huán)境溫度：-25℃-55℃

·顯示位數(shù)：瞬時流量為三位，累積流量10位。

外觀尺寸：

動態(tài)氣體配氣儀流量校準的簡析：

校驗用氣體流量標準裝置

校驗動態(tài)氣體配氣儀流量一般可采用皂膜式氣體流量標準裝置( 主要由皂膜管和配套儀表組成)和活塞式氣體流量標準裝置。標準裝置應(yīng)有有效的計量器具校驗證書，并且其擴展不確定度( k = 2)應(yīng)不大于動態(tài)氣體配氣儀流量大允許誤差的三分之一。本文以皂膜式氣體流量標準裝置為例進行詳細介紹。

1. 2 配套儀表( 如表 1 所示)

1. 3 校驗氣體

校驗氣體應(yīng)無游離水或油等雜質(zhì)存在， 且組分或性狀與實際測量介質(zhì)相近， 校驗動態(tài)氣體配氣儀的流量采用高壓氮氣瓶的氮氣作為氣源為合適。

1. 4 校驗環(huán)境

環(huán)境溫度應(yīng)為( 5 ～ 40) ℃ ; 大氣壓力一般為( 86～ 106) kPa。

1. 5 動態(tài)氣體配氣儀安裝( 如圖 1 所示)

其中被校動態(tài)氣體配氣儀有三個入氣口， 分別為稀釋氣( 零氣) 口、通道 1 口、通道 2 口， 需分別連接進行依次進行校驗，出氣口連接混合氣口，并且將廢氣口關(guān)閉。以校驗稀釋氣( 零氣) 口流量為例，圖 1 中 5處的被校動態(tài)氣體配氣儀的入氣口( 圖 1 中 4 后) 接稀釋氣( 零氣) 口，出氣口( 圖 1 中 6 前) 接混合氣口。

1. 6 流量校驗

1. 6. 1 密封性檢查

在流量校驗之前， 需要做密封性檢查。按 1. 5和動態(tài)氣體配氣儀使用說明書的要求， 安裝好配氣儀到標準裝置上，在零流量狀態(tài)下，觀察壓力測量儀表示值不變。

1. 6. 2 流量標定界面

通過密封性檢查， 就可以進一步校驗動態(tài)氣體配氣儀的流量。國產(chǎn)動態(tài)氣體校驗配儀一般會有一個設(shè)置界面，里面有一個流量標定的界面，以圖 2 的標定界面為例， 進行流量的校驗和標定。各通道的流量校驗都是在這個界面完成的。

1. 6. 3 校驗流量點

根據(jù) JJG 1132 － 2017《熱式氣體質(zhì)量流量計檢定規(guī)程》， 動 態(tài) 氣 體 配 氣 儀 校 準 流 量 點 一 般 選 擇qmax、0. 5qmax、qt、qmin ( 其中 qt 為分界流量， 一般取0. 2qmax) 。動態(tài)氣體配氣儀的稀釋氣( 零氣) 口一般采用( 0. 2 ～ 4) L /min 的熱式質(zhì)量流量計; 而通道 1口和通道 2 口則一般都采用( 0. 1 ～ 2) L /min 的熱式質(zhì)量流量計，稀釋氣( 零氣) 口的量程一般是通道 1口、通道 2 口量程的 2 倍。以校驗稀釋氣( 零氣) 口的流量為例， 則流量點一般選擇 4L /min、2L /min、0. 8L /min、0. 2L /min。每個流量點校驗次數(shù)為 3 次。圖 2 動態(tài)氣體校驗配儀流量標定界啟動氣源， 打開閥門， 將 4L /min 流量點輸入到圖 2 設(shè)定流量一欄中， 設(shè)定好后動態(tài)氣體配氣儀自動啟動熱式質(zhì)量流量控制器， 氣流會以設(shè)定流量穩(wěn)定通過配氣儀再經(jīng)過皂膜式氣體流量標準裝置。運行至氣體狀態(tài)穩(wěn)定，用皂膜起泡器打好皂膜，試運行數(shù)次; 接著計量器清零; 再接著用皂膜起泡器打好皂膜，當皂膜升到下刻線時， 同時啟動計量器;當皂膜升到上刻線時， 同時停止計量器。記錄下計量器的時間、流過皂膜管的氣體累積流量、溫度、壓力等參數(shù)。這樣就完成一個流量點的一次計量器具校驗。重復(fù)以上過程至少兩次，完成一個流量點的校驗。按校驗流量點設(shè)定流量，重復(fù)下流量點的校驗。重復(fù)以上過程，依次完成 4L/min、2L/min、0. 8L/min、0. 2L/min 所有流量點的校驗。其中， 以圖 2 中實測流量那一欄的流量作為儀器流量， 皂膜式氣體流量標準裝置 3 次分別測出來的流量取平均作為標準流量。如果標準流量值與儀器流量偏差超過了儀器的大允許誤差， 則需對配氣儀進行標定。

1. 6. 4 流量標定及校驗

以稀釋氣( 零氣) 口為例， 在圖 2“氣體種類”、“系數(shù)”分別輸入 N2、28。先將圖 2 “零點”和 “斜率”分別改為 0. 0000 和 1. 000; 然后就選取 qmin、qmax流量點即 0. 2L /min、4. 0L /min 進 行 流 量 點 測 量。測量結(jié)果處理參考表 2。利用兩元一次方程 Y = KX + C， 式中: Y—設(shè)定流量; X—測量結(jié)果平均值。如表 2， A1 ～ A3 分別為設(shè)定流量點 0. 2L /min 的三次實測流量值， A 為這三次實測值的平均值; B1 ～ B3 分別 為 設(shè) 定 流 量 點4. 0L /min 的三次實測流量值， B 為這三次實測值的平均值。例如實測 A1 = 0. 2012L/min、A2 = 0. 2005L/min、A3=0. 2008L/min 則 A = 0. 2008L/min; B1 = 4. 010L/min、B2 = 4. 014L/min、B3 = 4. 013L/min， 則 B = 4. 012L/min分別代入方程 Y = KX + C， 可以求得新的斜率 K =0. 997 和零點 C = 0. 0001， 將結(jié)果輸入到圖 2 的“零點”和“斜率”。這個過程為完成一個流量點的流量標定。標定完成后返回重新測量三次， 再計算平均值，該值即為實測流量值，這樣就完成一個流量點的校驗。重復(fù)以上操作可以進行其他流量點其他通道的標定及校驗

動態(tài)氣體配氣儀在環(huán)境監(jiān)測和質(zhì)量監(jiān)督等場所運用越來越廣泛，人們對一定區(qū)間范圍內(nèi)任意不同濃度的氣體需求也越來越多，可見，動態(tài)氣體配氣儀的重要性更顯突出。然而， 人們對這類儀器的計量溯源，普遍處于空白狀態(tài)。文章簡單介紹動態(tài)氣體配氣儀的主要構(gòu)成及主要部件的工作原理， 并且詳細的講解動態(tài)氣體配氣儀的皂膜式氣體流量標準裝置流量校驗法的校驗， 通過流量校驗可以保證動態(tài)氣體配氣儀配制低濃度氣體的準確可靠。