[發(fā)明專利]一種基于稱重原理的滴管式氣體流量測量裝置及方法

有效

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• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105651351B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張世偉;孫坤;劉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學
• 主分類號: G01F1/704
• 分類號: G01F1/704;F04B51/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種基于稱重原理的滴管式氣體流量測量裝置及方法，裝置包括電子稱、儲油槽、滴管、滴管支架、進氣閥、微調(diào)閥、三通管及計算機，貯存有油液的儲油槽置于電子稱上，安裝在滴管支架上的滴管下端管口位于油液液面下方，上端管口通過三通管與進氣閥及微調(diào)閥連通，微調(diào)閥與被測對象連通；電子稱與計算機相連，通過計算機記錄和存儲稱重數(shù)據(jù)及對測量過程進行計時。方法步驟為：開啟進氣閥；調(diào)節(jié)微調(diào)閥使其內(nèi)通過的氣體流量滿足被測對象進氣要求；記錄下初始稱重讀數(shù)；關(guān)閉進氣閥；開始氣體流量連續(xù)測量，實時記錄下若干連續(xù)時間點，同時記錄下各個時間點所對應(yīng)的稱重讀數(shù)；當計算機判定需要停止測量時，開啟進氣閥，結(jié)束測量過程；計算出氣體流量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儀器儀表與真空測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于稱重原理的滴管式氣體流量測量裝置及方法。

背景技術(shù)

真空泵現(xiàn)已大量應(yīng)用于機械、電子、冶金、核能、空間模擬等工業(yè)領(lǐng)域和科學技術(shù)研究中，對于現(xiàn)代科技的發(fā)展和國民經(jīng)濟的建設(shè)都起著重要的作用。

真空泵的抽氣速率通常作為其型號標識，抽氣速率也作為真空泵最為關(guān)鍵的技術(shù)指標，而抽氣速率的測量，也是作為真空泵出廠檢驗和指標測定的必測項目，為此還專門制定有相關(guān)的國家標準和國際標準。例如：《GB/T19955.1-2005蒸汽流真空性能測量方法第1部分：體積流率(抽速)的測量》及《GB/T19956.1-2005容積真空泵性能測量方法第1部分：體積流率(抽速)的測量》等。在上述國家標準中規(guī)定了真空泵的抽氣速率測量方法，并公開了真空泵的抽氣速率測量基本原理，其原理為：將被測真空泵的入口與標準測試罩相連，然后調(diào)節(jié)流向標準測試罩的氣體流量Q，并使標準測試罩內(nèi)的氣體壓力達到穩(wěn)定平衡，再通過精確測量氣體流量Q和氣體壓力p，經(jīng)過公式S＝Q/p計算得到在氣體壓力p下的抽氣速率S(體積流率)。

可見，只有保證了氣體流量測量的精準性，才能保證抽氣速率的準確性。但是，在真空泵(特別是高真空泵)的抽氣速率測量過程中，總會不可避免的遇到微小氣體流量的測量問題，此時，真空行業(yè)應(yīng)用最為普遍的是真空滴管式氣體流量測量裝置及方法，在原機械行業(yè)標準《JB/T8472.1-1996蒸汽流真空泵性能測定第1部分：抽氣速率(體積流量)的測定》中，明確推薦了滴管式氣體流量測量裝置，并在附錄A中給出了滴管式氣體流量測量裝置的結(jié)構(gòu)組成、計算公式和滴管選擇方法，而在后續(xù)的等同于國際標準的新國標中已不再推薦測量方法。

目前，真空行業(yè)也有采用氣體質(zhì)量流量計作為測量手段，但是，氣體質(zhì)量流量計屬于間接式相對測量，測量精度誤差無法直接估算，且需要定期由權(quán)威部門檢測標定，這會給使用單位帶來極大不便。再有，通過氣體質(zhì)量流量計獲取的測量結(jié)果數(shù)據(jù)也不能作為權(quán)威數(shù)據(jù)公開發(fā)表，其只能用于內(nèi)部參考。因此，真空行業(yè)依然習慣于采用傳統(tǒng)的真空滴管式氣體流量測量裝置與方法。

對于傳統(tǒng)的真空滴管式氣體流量測量裝置及方法，在實際應(yīng)用過程中仍然存在以下不足之處：

①人工手動作業(yè)的環(huán)節(jié)過多，產(chǎn)生的測量誤差較大；

對于每一組參數(shù)的測量，都需要測量人員二次目測觀察滴管中的液位高度，并手動按下計時器，即使測量人員經(jīng)過訓練并具有良好的業(yè)務(wù)能力，手動操作環(huán)節(jié)依然是測量誤差產(chǎn)生的最主要來源。

在專利號為ZL200910012545.3的中國專利中，雖然提出了采用光電液位開關(guān)代替人工目測的方式，借此來判斷液位到達設(shè)定高度的時間，但是，受到液位開關(guān)安裝位置不宜調(diào)節(jié)的限制，測量真空泵在不同壓力下的抽氣速率時，很難保證測量時間間隔恰好處于高精度狀態(tài)，而且在更換不同直徑的滴管時操作困難，且常常帶來液位開關(guān)設(shè)定高度的新誤差。

②只能測量計時間隔時間內(nèi)的平均氣體流量，不能反映該期間內(nèi)的氣體流量瞬時變化；