多工作模式的气体流量计及气体流量测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种多工作模式的气体流量计及气体流量测量方法，包括：串联的第一压力计、参考室、比对室、至少两条并联的分路、校准室，每条分路上都具有容积室，且至少一条分路的容积室连接有小口径连通管；变容室，与比对室连接，具有可以调节容积室容积的活动结构；定容室，连接在比对室和分流线路之间；参考室和比对室之间连接有第三截止阀；差压压力计，连接参考室和比对室。气体流量测量方法，对气体流量计抽真空，向流量计中充入气体，测量充入气体压力；测量并计算气体流量。分流线路包括至少两条并联的分路，各个零件之间设置有截止阀，可以将不同的零件组合，使本发明的气体流量计可采用多种工作模式方式测量气体流量，扩大量程范围。
【专利说明】多工作模式的气体流量计及气体流量测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气流测量领域，尤其涉及一种多工作模式的气体流量计及气体流量测
量方法。
【背景技术】
[0002]气体流量计是测量和提供气体微流量的一种装置，是建立气体微流量测量和校准标准装置的基础，精确测量气体流量具有十分重要的意义。随着我国航天事业的发展，载人飞船、运载火箭等技术的发展对气体微流量测量和校准范围的拓展、极小气体流量测量和校准下限的延伸，以及气体微流量测量仪器的准确度、可靠性要求愈来愈高，因此需要研制测量不确定度更小、测量范围宽、测量下限更低的气体微流量计。由于过去的气体微流量计多为单一工作方式，测量范围窄，测量不确定度大，测量不同量程的气体微流量需要用不同的装置，无法进行有效的比对，同时多数单一工作方式的气体流量计关键部件采用非金属物质导致烘烤温度低，使气体微流量计整体除气不充分，在测量气体流量时，器壁放气导致气体流量计流量下限很难延伸。
【发明内容】
[0003]在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004]本发明提供一种多工作模式的气体流量计，其具有多种测量方式，相比于传统流量计具有更大的量程范围。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种气体流量计，包括:依次串联的第一压力计、参考室、比对室以及分流线路、校准室；所述分流线路至少包括两条并联的分路:第一分路和第二分路，每条分路上都具有容积室和连通或断开该分路的阀门，第二分路的容积室后连接有一段小口径连通管，所述小口径连通管的口径小于其所在分路上其它位置处的连接管的口径；所述气体流量计还包括:变容室，通过具有第一截止阀的管路与所述比对室连接，所述变容室容积可变，并且具有可以改变所述容积室容积的活动结构；定容室，通过具有第二截止阀的管路连接在所述比对室和分流线路之间；参考室和比对室之间连接第三截止阀；差压压力计，连接所述参考室和所述比对室。
[0006]本发明还提供一种基于上述多工作模式的气体流量计的气体流量测量方法，步骤一:对所述气体流量计进行抽气至预设真空度；步骤二:打开第二截止阀，打开第一分路上的阀门，关闭第二分路上的阀门，向所述气体流量计中充入气体；步骤三:待所述气体流量计内参考室、比对室和定容室内的气压稳定后，将所述气体流量计内的气体引入校准室，然后使用所述第一压力计测量预设时长内比对室内的压力变化值，并采用下式计算气体流量[0007]
【权利要求】
1.一种多工作模式的气体流量计，其特征在于，包括: 依次串联的第一压力计、参考室、比对室以及分流线路、校准室；所述分流线路至少包括两条并联的分路:第一分路和第二分路，每条分路上都具有容积室和连通或断开该分路的阀门，第二分路的容积室后连接有一段小口径连通管，所述小口径连通管的口径小于其所在分路上其它位置处的连接管的口径；所述气体流量计还包括:变容室，通过具有第一截止阀的管路与所述比对室连接，所述变容室容积可变，并且具有可以调节容积室容积的活动结构； 定容室，通过具有第二截止阀的管路连接在所述比对室和分流线路之间； 参考室和比对室之间连接有第三截止阀；差压压力计，连接所述参考室和所述比对室。
2.根据权利要求1所述的多工作模式的气体流量计，其特征在于， 所述分流线路包括并联的三条分路:第一分路、第二分路和第三分路； 第一分路包括依次串联第一阀门、第一容积室、针阀和第二阀门； 第二分路包括依次串联的第三阀门、第二容积室、第一小口径连通管和第四阀门； 第三分路包括依次串联的第五阀门、第三容积室、第二小口径连通管和第六阀门。
3.根据权利要求1所述的多工作模式的气体流量计，其特征在于， 所述多工作模式的气体流量计还包括供气装置，所述参考室与供气装置连通；和/或所述分流线路中的每个所述分路均与校准室连通。
4.根据权利要求1所述的多工作模式的气体流量计，其特征在于， 所述气体流量计还具有抽气系`统，连通于所述参考室前。
5.根据权利要求1所述的多工作模式的气体流量计，其特征在于， 所述变容室为波纹管结构，所述活动结构为所述波纹管的管壁。
6.根据权利要求2所述的多工作模式的气体流量计，其特征在于， 所述第一容积室为连通所述第一阀门和所述针阀的管路； 所述第二容积室为连通所述第三阀门和所述第一小口径连通管的管路； 所述第三容积室为连通所述第五阀门和所述第二小口径连通管的管路。
7.根据权利要求1所述的多工作模式的气体流量计，其特征在于， 所述小口径连通管的孔径为5-10微米。
8.一种基于如权利要求1-7任一所述的多工作模式的气体流量计的气体流量测量方法，其特征在于， 步骤一:对所述多工作模式的气体流量计进行抽气至预设真空度； 步骤二:打开第二截止阀，打开第一分路上的阀门，关闭第二分路上的阀门，向所述多工作模式的气体流量计中充入气体； 步骤三:待所述多工作模式的气体流量计内参考室、比对室和定容室内的气压稳定后，将所述多工作模式的气体流量计内的气体引入校准室，然后使用所述第一压力计测量预设时长内比对室内的压力变化值，并采用下式计算气体流量 ΛΡ Q = V-,At 其中，Q为气体流量；V为所述参考室、比对室、定容室、第一分路上的容积室以及他们之间连接管路的总容积；At为所述参考室、比对室、定容室、第一分路上的容积室以及他们之间连接管路中压力变化所用的时间；Ap为所述参考室、比对室、定容室、第一分路上的容积室以及他们之间连接管路内的压力变化值。
9.一种基于如权利要求1-7任一所述的多工作模式的气体流量计的气体流量测量方法，其特征在于， 步骤一:对所述多工作模式的气体流量计进行抽气至预设真空度，并在抽气过程中对所述多工作模式的气体流量计加温烘烤至预设温度； 步骤二:打开第二截止阀，关闭第一分路上的阀门，打开第二分路上的阀门，向所述多工作模式的气体流量计中充入气体； 步骤三:待所述多工作模式的气体流量计内参考室、比对室和定容室内的气压稳定后，通过小口径连通管将所述多工作模式的气体流量计内的气体引入校准室，通过所述第一压力计测量所述多工作模式的气体流量计内的气体压力，并采用下式计算出小口径连通管处的气体流量
Q’ = cp ； 其中，C为气体的流导；p为多工作模式的气体流量计内的气体压力；Q’为小口径连通管的气体流量。
10.一种基于如权利要求1-7任一所述的多工作模式的气体流量计的气体流量测量方法，其特征在于， 步骤一:对所述多工作模式的多工作模式的气体流量计进行抽气至预设真空度，并在抽气过程中对所述多工作模式的多工作模式的气体流量计加温烘烤至预设温度； 步骤二:打开第二截止阀，关闭第一分路上的阀门，打开第二分路上的阀门，向所述多工作模式的气体流量计中充入气体； 步骤三:待所述多工作模式的气体流量计内参考室、比对室和变容室内的气压稳定后，通过小口径连通管将所述多工作模式的气体流量计内的气体引入校准室，关闭第三截止阀然后停止向所述多工作模式的气体流量计充入气体，通过所述差压压力计测量所述参考室和比对室之间的压力差，打开所述第一截止阀将所述比对室内的气体引入所述变容室，驱动活动结构的移动，从而改变变容室的容积使参考室和比对室压差减小，直至比对室与参考室的压力差达到预定值，，记录At内所述活动结构的移动距离AL，采用下式计算流出所述变容室的气体流量
【文档编号】G01F11/12GK103791962SQ201310723050
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】赵澜, 成永军, 张伟文, 张瑞芳, 杨长青, 盛学民, 刘珈彤 申请人:兰州空间技术物理研究所