CN206583507U - 一种气体动态稀释配气*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种气体动态稀释配气***，包括：用于连通载气钢瓶与混合容器的第一管道；设置在第一管道上的第一流量控制器、第一流量测量计；与第一流量控制器及第一流量测量计相连的第一校准模块，第一校准模块计算第一校准值并将其发送至第一流量控制器以修正第一预设流量值；用于连通组气钢瓶与混合容器的第二管道；设置在第二管道上的第二流量控制器、第二流量测量计；与第二流量控制器及第二流量测量计相连的第二校准模块，第二校准模块计算第二校准值并将其发送至第二流量控制器以修正第二预设流量值。本实用新型解决了因气体种类、浓度不同造成的准确度偏差，可以实现宽范围、高浓度的气体稀释法动态配气，且大大提高了配气准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体动态稀释配气技术领域，尤其涉及一种气体动态稀释配气***。
背景技术
现有的技术有选用不同的质量流量控制器进行流量控制，通过控制不同通道的体积流量，来达到对气体标准物质的定量稀释，从而实现从高浓度的气体稀释到不同低浓度的气体的目标。
一般地，气体的动态稀释至少要包括两路流量控制器(流量控制器的原理包括多种，如质量流量控制器、毛细管流量控制器、临界锐孔流量控制器等)，假如为A路和B路，在对A路的气体进行稀释时，控制流量分别为FA，FB，按照下面公式(1)计算稀释后的目标气体浓度值：
其中，C为稀释后的目标气体浓度值；
CS为稀释前钢瓶装标准气体的浓度值；
FA为A路流量控制器的流量；
FB为B路流量控制器的流量。
此时，对应的稀释比例为X，
在同一条件下，分别对FA，FB，进行了体积流量的测量，即被稀释气体和载气的体积流量。稀释***使用A路500mL/min和B路500mL/min两个流量控制点进行稀释(即稀释比例,X＝0.5)。
两路流量控制器在一定的流量范围内控制流量时，流量设置和实际测量数据如下：
测量条件：温度15.2℃；压力100.6kPa；A路介质为5.0％CO2/N2；B路介质为高纯氮气；其对应的预设流量值及流量测量值如下表1所示：
表1
如果该流量在稀释过程使用时未经修正，直接使用。
可以得出如下结论：
设置的稀释比例：
实际测量的稀释比例：
稀释比例的相对误差：
也就是说，当稀释5.00％CO2/N2时，理论上稀释稀释比例为0.500，目标气浓度应该为2.50％，但实际浓度为2.425％，相对误差达到了3.0％。
可见，如果按照质量流量控制器的显示流量进行计算，会造成实际浓度较大的偏差。这是因为质量流量控制器的特点是准确控制的质量流量(单位时间内流过的气体质量)，而我们在使用时用的是体积流量(单位时间内流过的体积)，实际对准确度产生影响的也是体积流量，每种气体(尤其是高浓度的气体或纯气，如5.0％的SF6/N2、CH4/N2、纯甲烷，纯二氧化碳…..)的密度，压缩因子等因素的不同，造成了不同气体通过质量流量控制器上控制后的体积流量的误差也是不同的。
发明内容
本实用新型的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践实用新型而学习。
为克服现有技术的问题，实用新型提供一种气体动态稀释配气***，根据预设流量值与流量测量值计算校准值，并据此修正该预设流量值，从而使实际流量值达到预设流量值，减小误差。
实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据实用新型的一个方面，提供一种气体动态稀释配气方法，其特征在于，包括步骤：
根据第一预设流量值控制用于连通载气钢瓶与混合容器的第一通道的气体流量；
测量所述第一管道的流量测量值，并根据所述第一预设流量值与所述第一管道的流量测量值计算第一校准值；
根据所述第一校准值修正所述第一预设流量值使所述第一管道的实际流量值达到所述第一预设流量值；
根据第二预设流量值控制用于连通组气钢瓶与混合容器的第二通道的气体流量；
测量所述第二管道的流量测量值，并根据所述第二预设流量值与所述第二管道的流量测量值计算第二校准值；
根据所述第二校准值修正所述第二预设流量值使所述第二管道的实际流量值达到所述第二预设流量值。
其中，上述第一校准值为所述第一预设流量值与所述第一管道的流量测量值的比值；修正后的第一预设流量值为修正前的第一预设流量值与所述第一校准值的乘积；上述第二校准值为所述第二预设流量值与所述第二管道的流量测量值的比值；修正后的第二预设流量值为修正前的第二预设流量值与所述第二校准值的乘积。
可选地，所述测量所述第二管道的实际流量值流量测量值之前，还包括：
对位于与所述第二管道相连通的清洗管道上的清洗截止阀执行多次开关操作，直至流动路径通过体积至少为其容积10倍的气体。
可选地，所述根据所述第一校准值修正所述第一预设流量值使所述第一管道的实际流量值达到所述第一预设流量值之前，使所述第一管道内的气体不流入所述混合容器或从所述混合容器排除；
根据所述第二校准值修正所述第二预设流量值使所述第二管道的实际流量值达到所述第二预设流量值之前，使所述第二管道内的气体不流入所述混合容器或从所述混合容器排除。
可选地，所述根据所述第一校准值修正所述第一预设流量值使所述第一管道的实际流量值达到实际流量值达到所述第一预设流量值之后，还包括：
计算从所述第一管道开始通气的时间点到所述第一预设流量值根据所述校准值修正的时间点的时间段，记作第一校准时间；
在所述第一管道的通气时间到达第一预设值后，使所述第一预设流量值为修正后的第一预设流量值与修正前的第一预设流量值的差值，并使所述第一管道继续通气的时间达到所述第一校准时间。
可选地，所述根据所述第二校准值修正所述第二预设流量值使所述第二管道的实际流量值达到实际流量值达到所述第二预设流量值之后，还包括：
计算从所述第二管道开始通气的时间点到所述第二预设流量值根据所述校准值修正的时间点的时间段，记作第二校准时间；
在所述第二管道的通气时间到达第二预设值后，使所述第二预设流量值为修正后的第二预设流量值与修正前的第二预设流量值的差值，并使所述第二管道继续通气的时间达到所述第二校准时间。
根据实用新型的另一个方面，提供一种气体动态稀释配气***，其特征在于，包括：
第一管道，用于连通载气钢瓶与混合容器；
第一流量控制器，设置在所述第一管道上，用于根据第一预设流量值控制所述第一管道的气体流量；
第一流量测量计，设置在所述第一管道上，用于测量所述第一管道的实际流量值流量测量值；
第一校准模块，与所述第一流量控制器及所述第一流量测量计相连，用于根据所述第一预设流量值与所述第一管道的实际流量值流量测量值计算第一校准值，并将所述第一校准值发送至所述第一流量控制器，以供所述第一流量控制器修正所述第一预设流量值使所述第一管道的实际流量值达到实际流量值达到所述第一预设流量值；
第二管道，用于连通组气钢瓶与所述混合容器；
第二流量控制器，设置在所述第二管道上，用于根据第二预设流量值控制所述第二管道的气体流量；
第二流量测量计，设置在所述第二管道上，用于测量所述第二管道的实际流量值流量测量值；
第二校准模块，与所述第二流量控制器及所述第二流量测量计相连，用于根据所述第二预设流量值与所述第二管道的实际流量值流量测量值计算第二校准值，并将所述第二校准值发送至所述第二流量控制器，以供所述第二流量控制器修正所述第二预设流量值使所述第二管道的实际流量值达到实际流量值达到所述第二预设流量值。
其中，第一校准模块可以通过比值计算器实现，更具体地，上述第一校准值为所述第一预设流量值与所述第一管道的流量测量值的比值；第一流量测量计中包括乘积计算器，用于计算修正后的第一预设流量值，并使修正后的第一预设流量值为修正前的第一预设流量值与所述第一校准值的乘积；第二校准模块也可以通过比值计算器实现，更具体地，上述第二校准值为所述第二预设流量值与所述第二管道的流量测量值的比值；第二流量测量计中包括乘积计算器，用于计算修正后的第二预设流量值，并使修正后的第二预设流量值为修正前的第二预设流量值与所述第二校准值的乘积。
可选地，还包括：
第一调压器，设置在所述第一管道上，位于所述载气钢瓶与所述第一流量控制器之间；
第一截止阀，设置在所述第一管道上，位于所述第一调压器与所述第一流量控制器之间；
第一过滤器，设置在所述第一管道上，位于所述第一截止阀与所述第一流量控制器之间；
第二调压器，设置在所述第二管道上，位于所述组气钢瓶与所述第二流量控制器之间；
第二截止阀，设置在所述第二管道上，位于所述第二调压器与所述第二流量控制器之间；
第二过滤器，设置在所述第二管道上，位于所述第二截止阀与所述第二流量控制器之间。
可选地，还包括：
第三截止阀，设置在所述第一管道上，位于所述第一流量控制器与所述混合容器之间。
可选地，还包括：
清洗管道，与所述第一管道或第二管道相连通，用于对所述第一管道或第二管道的进气部分进行清洗，
清洗截止阀，设置在所述清洗管道上。
可选地，所述第一校准模块集成在所述第一流量测量计上，所述第二校准模块集成在所述第二流量测量计上。
本实用新型提供了一种气体动态稀释配气***，通过获取管道的流量测量值并将其与预设流量值进行比较，计算校准值，借此修正原预设流量值，使管道的实际流量值能达到预设流量值。
通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对实用新型的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本实用新型实施例的气体动态稀释配气方法的流程示意图。
图2为本实用新型实施例的气体动态稀释配气***的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，实用新型提供一种气体动态稀释配气方法，包括步骤：
S1、根据第一预设流量值控制用于连通载气钢瓶与混合容器的第一通道的气体流量；
一般地，第一通道上设有第一流量控制器，通过该第一流量控制器即可以设置上述第一预设流量值；
S2、测量所述第一管道的流量测量值，并根据所述第一预设流量值与所述第一管道的流量测量值计算第一校准值；
流量测量值可以通过设置在第一管道上的第一流量测量计进行测量，在本实施例中，第一校准值为所述第一预设流量值与所述第一管道的流量测量值的比值；以上表1所示，若A路的气体通过的管道为第一管道，则当第一预设流量值为500mL/min时，流量测量值为475mL/min；其对应的第一校准值为500/475；
S3、根据所述第一校准值修正所述第一预设流量值使所述第一管道的实际流量值达到所述第一预设流量值；
本实施例中，修正后的第一预设流量值为修正前的第一预设流量值与所述第一校准值的乘积；以上表1所示，若A路的气体通过的管道为第一管道，则当第一预设流量值为500mL/min时，流量测量值为475mL/min；其对应的第一校准值为500/475；此时，修正后的第一预设流量值为(500/475)*500＝526mL/min；
S4、根据第二预设流量值控制用于连通组气钢瓶与混合容器的第二通道的气体流量；
一般地，第二通道上设有第二流量控制器，通过该第二流量控制器即可以设置上述第二预设流量值；
S5、测量所述第二管道的流量测量值，并根据所述第二预设流量值与所述第二管道的流量测量值计算第二校准值；
流量测量值可以通过设置在第二管道上的第二流量测量计进行测量，在本实施例中，第二校准值为所述第二预设流量值与所述第二管道的流量测量值的比值；以上表1所示，若B路的气体通过的管道为第二管道，则当第二预设流量值为500mL/min时，流量测量值为505mL/min；其对应的第一校准值为500/505；
S6、根据所述第二校准值修正所述第二预设流量值使所述第二管道的实际流量值达到所述第二预设流量值。
本实施例中，修正后的第二预设流量值为修正前的第二预设流量值与所述第二校准值的乘积；以上表1所示，若B路的气体通过的管道为第二管道，则当第二预设流量值为500mL/min时，流量测量值为505mL/min；其对应的第一校准值为500/505；此时，修正后的第二预设流量值为(500/505)*500＝495mL/min。
在实用新型的一个实施例中，在步骤S4之前，还包括：对位于与所述第二管道相连通的清洗管道上的清洗截止阀执行多次开关操作，直至流动路径通过体积至少为其容积10倍的气体，如此，可以使位于组气钢瓶内的组分气体的进气管路得到彻底清洗，减少吸附，使目标气浓度更准确。
为了使混合容器中的目标气浓度更准确，在步骤S3之前，可以使所述第一管道内的气体不流入所述混合容器或从所述混合容器排除；排除的第一管道内的气体可以按种类及规格可以收集起来，以供今后重新使用。同样，在步骤S6之前，可以使所述第二管道内的气体不流入所述混合容器或从所述混合容器排除；在具体实施时，在步骤S6之前，可以通过关闭第一通道，如此，从所述混合容器排除的气体仅为第二管道内的气体，从而保证气体的单一性，可以按种类及规格可以收集起来，以供今后重新使用。
在实用新型的另一实施例中，在步骤S3之后，步骤S4之前，还包括步骤：
计算从所述第一管道开始通气的时间点到所述第一预设流量值根据所述校准值修正的时间点的时间段，记作第一校准时间；
在所述第一管道的通气时间到达第一预设值后，使所述第一预设流量值为修正后的第一预设流量值与修正前的第一预设流量值的差值，并使所述第一管道继续通气的时间达到所述第一校准时间。
此时，在第一校准时间内，第一管道内的实际流量值为流量测量值，即其与第一预设流量值是存在一定误差的，该误差值在数值上是与修正后的第一预设流量值与修正前的第一预设流量值的差值相等的；本实施例在所述第一管道的通气时间到达第一预设值后，将第一预设流量值设为修正后的第一预设流量值与修正前的第一预设流量值的差值，并使所述第一管道继续通气的时间达到所述第一校准时间，从而弥补了在第一校准时间内的误差，当然，该步骤只能在修正后的第一预设流量值与修正前的第一预设流量值的差值大于0的情况下或第一校准值大于1的情况下适用。
同样，在步骤S6之后，还包括步骤：
计算从所述第二管道开始通气的时间点到所述第二预设流量值根据所述校准值修正的时间点的时间段，记作第二校准时间；
在所述第二管道的通气时间到达第二预设值后，使所述第二预设流量值为修正后的第二预设流量值与修正前的第二预设流量值的差值，并使所述第二管道继续通气的时间达到所述第二校准时间。
此时，在第二校准时间内，第二管道内的实际流量值为流量测量值，即其与第二预设流量值是存在一定误差的，该误差值在数值上是与修正后的第二预设流量值与修正前的第二预设流量值的差值相等的；本实施例在所述第二管道的通气时间到达第二预设值后，将第二预设流量值设为修正后的第二预设流量值与修正前的第二预设流量值的差值，并使所述第二管道继续通气的时间达到所述第二校准时间，从而弥补了在第二校准时间内的误差，当然，该步骤只能在修正后的第二预设流量值与修正前的第二预设流量值的差值大于0的情况下或第二校准值大于1的情况下适用。
如图2所示，实用新型还提供一种气体动态稀释配气***，包括：用于存放稀释气体的载气钢瓶10、用于存放组分气体的组气钢瓶20、用于混合稀释气体及组分气体的混合容器30；载气钢瓶10与混合容器30通过第一管道71连通；在第一管道71上设有第一流量控制器11、第一流量测量计21以及第一校准模块31；组气钢瓶20与混合容器30通过第二管道72连通；在第二管道72上设有第二流量控制器12、第二流量测量计22以及第二校准模块32。其中：
第一流量控制器11设置在第一管道71上，用于根据第一预设流量值控制第一管道71的气体流量；
第一流量测量计21设置在第一管道71上，用于测量第一管道的实际流量值流量测量值；
第一校准模块31与第一流量控制器11及第一流量测量计21相连，用于根据第一预设流量值与第一管道的实际流量值流量测量值计算第一校准值，并将第一校准值发送至第一流量控制器11，以供第一流量控制器11修正第一预设流量值使第一管道的实际流量值达到实际流量值达到第一预设流量值；
在具体实施时，第一校准模块31可以通过比值计算器实现，更具体地，上述第一校准值为第一预设流量值与第一管道的流量测量值的比值；第一流量测量计11中包括乘积计算器，用于计算修正后的第一预设流量值，并使修正后的第一预设流量值为修正前的第一预设流量值与第一校准值的乘积。以上表1所示，若A路的气体通过的管道为第一管道，则当第一预设流量值为500mL/min时，流量测量值为475mL/min；其对应的第一校准值为500/475；此时，修正后的第一预设流量值为(500/475)*500＝526mL/min。在本发明的一个实施例中，第一校准模块31可以直接集成在第一流量测量计11上，第一校准模块31与第一流量测量计11可以通过无线通讯模块，例如蓝牙、红外或WiFi等无线通讯方式进行通讯连接。
第二流量测量计12设置在第二管道72上，用于测量第二管道的实际流量值流量测量值；
第二校准模块32与第二流量控制器12及第二流量测量计12相连，用于根据第二预设流量值与第二管道的实际流量值流量测量值计算第二校准值，并将第二校准值发送至第二流量控制器12，以供第二流量控制器12修正第二预设流量值使第二管道的实际流量值达到实际流量值达到第二预设流量值；
在具体实施时，第二校准模块32可以通过比值计算器实现，更具体地，上述第二校准值为第二预设流量值与第二管道的流量测量值的比值；第二流量测量计12中包括乘积计算器，用于计算修正后的第二预设流量值，并使修正后的第二预设流量值为修正前的第二预设流量值与第二校准值的乘积。以上表1所示，若B路的气体通过的管道为第二管道，则当第二预设流量值为500mL/min时，流量测量值为505mL/min；其对应的第一校准值为500/505；此时，修正后的第二预设流量值为(500/505)*500＝495mL/min。在本发明的一个实施例中，第二校准模块32可以直接集成在第二流量测量计12上，第二校准模块32与第二流量测量计12可以通过无线通讯模块，例如蓝牙、红外或WiFi等无线通讯方式进行通讯连接。
实用新型的另一实施例中，还包括：
第一调压器41，设置在第一管道71上，位于载气钢瓶10与第一流量控制器11之间；
第一截止阀51，设置在第一管道上71，位于第一调压器41与第一流量控制器11之间；
第一过滤器61，设置在第一管道71上，位于第一截止阀51与第一流量控制器11之间，防止气体的污染；
第二调压器42，设置在第二管道72上，位于组气钢瓶与第二流量控制器之间；
第二截止阀52，设置在第二管道72上，位于第二调压器与第二流量控制器之间；
第二过滤器62，设置在第二管道72上，位于第二截止阀与第二流量控制器之间，防止气体的污染。
其中，第一调压器与第二调压器的工作范围为60kPa至600kPa第一调压器与第二调压器。第一调压器与第二调压器的孔板应为不锈钢或其它抗腐蚀材料以符合混合气体的要求。同样的，第一流量控制器与第二流量控制器也应适用于气体组分并符合混合气体的要求。
通过第一调压器与第二调压器将控制器输入压力设定为适当值并打开第一截止阀与第二截止阀。可选地，还包括：
此外，还可以包括第三截止阀53，设置在第一管道71上，位于第一流量控制器11与混合容器30之间。通过第一调压器将控制器输入压力设定为适当值可以打上述第三截止阀。
在实用新型的另一实施例中，还包括清洗管道73以及设置在清洗管道73上的清洗截止阀54。清洗管道73与第一管道71或第二管道72相连通，用于对第一管道或第二管道的进气部分进行清洗，本实施例中，清洗管道73与第二管道72相连通。清洗截止阀54可快速操作，通过清洗截止阀54即可清洗第一管道或第二管道的进气部分。
需要说明的是，上述组气钢瓶可以拓展为三个，四个，五个……一直到多个高压钢瓶，组成三元，四元，五元…..多元混合***，从而实现多种气体同时稀释和混合。
实用新型解决了因气体种类、浓度不同造成的准确度偏差，可以实现宽范围、高浓度的气体稀释法动态配气，能实时不同的流量控制器修正针对不同种类的气体或不同浓度的气体的流量偏差大大提高了配气准确度。
以上参照附图说明了实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限实用新型的权利范围，凡运用实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于实用新型的权利范围之内。
Claims (5)
1.一种气体动态稀释配气***，其特征在于，包括：
第一管道，用于连通载气钢瓶与混合容器；
第一流量控制器，设置在所述第一管道上，用于根据第一预设流量值控制所述第一管道的气体流量；
第一流量测量计，设置在所述第一管道上，用于测量所述第一管道的流量测量值；
第一校准模块，与所述第一流量控制器及所述第一流量测量计相连，用于根据所述第一预设流量值与所述第一管道的流量测量值计算第一校准值，并将所述第一校准值发送至所述第一流量控制器，以供所述第一流量控制器修正所述第一预设流量值使所述第一管道的实际流量值达到所述第一预设流量值；
第二管道，用于连通组气钢瓶与所述混合容器；
第二流量控制器，设置在所述第二管道上，用于根据第二预设流量值控制所述第二管道的气体流量；
第二流量测量计，设置在所述第二管道上，用于测量所述第二管道的流量测量值；
第二校准模块，与所述第二流量控制器及所述第二流量测量计相连，用于根据所述第二预设流量值与所述第二管道的流量测量值计算第二校准值，并将所述第二校准值发送至所述第二流量控制器，以供所述第二流量控制器修正所述第二预设流量值使所述第二管道的实际流量值达到所述第二预设流量值。
2.根据权利要求1所述气体动态稀释配气***，其特征在于，还包括：
第一调压器，设置在所述第一管道上，位于所述载气钢瓶与所述第一流量控制器之间；
第一截止阀，设置在所述第一管道上，位于所述第一调压器与所述第一流量控制器之间；
第一过滤器，设置在所述第一管道上，位于所述第一截止阀与所述第一流量控制器之间；
第二调压器，设置在所述第二管道上，位于所述组气钢瓶与所述第二流量控制器之间；
第二截止阀，设置在所述第二管道上，位于所述第二调压器与所述第二流量控制器之间；
第二过滤器，设置在所述第二管道上，位于所述第二截止阀与所述第二流量控制器之间。
3.根据权利要求2所述气体动态稀释配气***，其特征在于，还包括：
第三截止阀，设置在所述第一管道上，位于所述第一流量控制器与所述混合容器之间。
4.根据权利要求1或2所述气体动态稀释配气***，其特征在于，还包括：
清洗管道，与所述第一管道或第二管道相连通，用于对所述第一管道或第二管道的进气部分进行清洗，
清洗截止阀，设置在所述清洗管道上。
5.根据权利要求1所述气体动态稀释配气***，其特征在于，所述第一校准模块集成在所述第一流量测量计上，所述第二校准模块集成在所述第二流量测量计上。
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