基于恒压法的多介质气体配样标准流量计及流量提供方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于恒压法的多介质气体配样标准流量计以及流量提供方法，其特点在于：利用多介质气体配样，采用流经限流小孔的气体流量，通过恒压方法对气体压力、体积进行控制，实现获得一定流量值的标准气体流量；采用多介质气体配样，使气体流经限流小孔前端，通过微调阀、压力计和精密细活塞共同控制流经限流小孔后的气体压力和体积，实现不同量值标准气体流量的获得。流出限流小孔的气体流量进入变容室内，通过差压式真空计对变容室内气体压力进行监测，利用精密细活塞的移动对变容室容积进行改变，实现流出变容室气体流量的精确控制。
【专利说明】基于恒压法的多介质气体配样标准流量计及流量提供方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及流量计量器具的设计技术，具体涉及一种基于恒压法的多介质气体配 样标准流量计，以及采用该流量计产生标准流量的方法。
【背景技术】
[0002] 在真空系统中，获得标准气体流量的一个基本方法是采用气体漏率元器件，即利 用经过计量部门计量后的标准参考漏孔连接入相应的真空系统。这种方法尽管可实现标准 气体流量的获得，但由于一个漏率元器件只能提供一个流量值的标准气体流量，对于标准 气体流量连续变化的情况或者短时间内数个不同流量值的标准气体混合后提供流量的情 况，该方法难以保证所提供流量的精度。
[0003] 另外一种提供正压标准气体流量的方法是利用通道型的漏率元器件通过极为有 限的改变条件，使得通过其气体流量发生极为有限的改变。将数个漏率元器件并联，可以在 不同量级内实现流量的控制。但是在使用的过程中漏率元器件工作状态发生变化，导致最 终提供的标准气体流量出现较大的不确定度。
[0004] 可见，目前提供标准气体流量的方案不能确保最终输出的标准气体流量的准确供 给。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种基于恒压法的多介质气体配样标准流量计，以及采 用该流量计产生标准流量的方法，能够确保标准气体流量的准确供给，适用于提供多介质 的气体标准流量，尤其适用于需要准确提供一定流量值和多介质一定混合比例的标准气体 流量。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
[0007] 所述基于恒压法的多介质气体配样标准流量计，包括：多个单一气体接入端，各单 一气体接入端各自通过一个阀门接入同一微调阀，微调阀顺次连接限流小孔、第四开关阀、 变容室和第一开关阀；微调阀和限流小孔之间的管路上接入气体混合室；差压式真空计的 一端连接变容室的入口，另一端通过第二开关阀连接变容室的出口，绝压式压力计测量变 容室入口处的气体绝对压力；差压式真空计的两端之间进一步连接第三开关阀；变容室通 过活塞改变容积。
[0008] 所述使用上述标准流量计提供流量的方法，包括下列步骤：
[0009] 步骤1、预先根据所需提供的流量Q，采用公式（A)计算所需的输出气体压力pQ ;
[0010]
【权利要求】
1. 一种基于恒压法的多介质气体配样标准流量计，其特征在于，包括：多个单一气体 接入端，各单一气体接入端各自通过一个阀门接入同一微调阀（7)，微调阀（7)顺次连接限 流小孔（9)、第四开关阀（10)、变容室（15)和第一开关阀（16);微调阀（7)和限流小孔（9) 之间的管路上接入气体混合室（8);差压式真空计（11)的一端连接变容室（15)的入口，另 一端通过第二开关阀（17)连接变容室（15)的出口，绝压式压力计（13)测量变容室（15) 入口处的气体绝对压力；差压式真空计（11)的两端之间进一步连接第三开关阀（12);变容 室（15)通过活塞（14)改变容积。
2. -种使用权利要求1的标准流量计提供流量的方法，其特征在于，包括下列步骤： 步骤1、预先根据所需提供的流量Q，采用公式（A)计算所需的输出气体压力Ptl ;
、 AF, 式（1)中，-^取假定的一个任意值； At 步骤2、开始提供流量时，先关闭第四开关阀（10)、第一开关阀（16)和第二开关阀 (17)，通过单一气体接入端按需求接入不同气体，并打开单一气体接入端的阀门，通过微调 阀（7)控制气体流量，使气体流入气体混合室（8)实现充分混合； 步骤3、打开第四开关阀（10)，气体混合室（8)内气体经由限流小孔（9)、第四开关阀 (10) 流向差压式真空计（11)、第三开关阀（12)和变容室（15); 步骤4、打开第三开关阀（12)使得差压式真空计（11)两端联通，此时差压式真空计 (11) 的示数为〇,将活塞（14)完全深入变容室容腔内，用绝压式压力计（13)测量流入变容 室气体的绝对压力，记为P;当P达到Ptl时，执行步骤5 ; 步骤5、关闭第三开关阀（12)，计时器开始计时，且此时时刻记为h;由于气体的源源 流入，使得差压式真空计（11)的示值变大，以差压式真空计（11)的示值为〇为目标，不断 调节活塞位置从而改变变容室的压力；当差压式真空计（11)的示值稳定在〇时，取稳定时 刻记为t2 ; 步骤6、获取活塞（14)相对于h时刻的长度改变量，与活塞横截面相乘后，得到实际的 AV' 变容室容积的改变量，为ΛV' ；计算/\丨~7，检查计算值是否为Q，如果是，则转入步骤 h-h 7 ;否则，调节微调阀（7)和第四开关阀（10)后，重新执行步骤4 ; 步骤7、打开开关阀（16)，开始提供流量为Q的气体； 在提供流量的过程中，进一步利用差压式真空计（11)监测变容室内压力变化，通过调 节活塞的位置，令差压式真空计（11)的示值稳定在〇,从而达到输出气体压力恒定为Ptl的 效果。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，公式（A)中的AV取变容室（5)的最大变化 体积，At取估算的试验时间，该试验时间长于从关闭第三开关阀（12)到变容室（5)内气 体压力稳定到所需输出气体压力的所需时间。
【文档编号】G01F1/34GK104236641SQ201410482146
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】盛学民, 成永军, 冯焱, 赵澜, 董猛, 习振华, 魏万印 申请人:兰州空间技术物理研究所