CN101160508B - 具有限流器的质量流量检验器 - Google Patents

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Abstract

一种用于对设备进行的流体流率的测量进行检验的流量检验器，该流量检验器包括限流器，该限流器使流率检验基本上不受限流器上游元件的影响。该流量检验器包括容器，其接收从所述设备流出的流体；以及压力传感器，其测量所述容器内的流体压力。出口阀调节流体从容器中流出。限流器位于流体的流路上，靠近容器且位于容器的上游。限流器对流体的流动进行限制，以便在所述流体的流路中产生冲击，并且还用于在在足以使流率检验基本上不受限流器上游的元件影响的时间段内维持所述冲击。

Description

具有限流器的质量流量检验器
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§120，要求于2005年3月23日提交的、序列号为11/0990,120的共同待决的美国申请的优先权，通过援引将该申请全部并入此处。
背景技术
在材料处理中，可能会用到许多高精度测量系统。这些高精度测量系统可以包括但不限于质量流量控制器(MFC)和质量流量计(MFM)。
可能期望(有时候必须)测试或者检验MFC或MFM的精度。检验MFC或MFM的精度的一种方法是通过上升率(ROR)流量检验器。典型的ROR流量检验器可以包括容积(volume)、压力变送器和两个隔离阀(一个位于上游，一个位于下游)。所述阀在空闲期间可以关闭，而在开始运行时可以打开，这允许流体从MFC(或MFM)流过流量检验器。一旦流体流动已经稳定，下游的阀可以关闭，结果容积中的压力开始上升。压力变送器可以测量该压力上升。该测量结果可以用来计算流率(flow rate)，从而检验ROR流量检验器的性能。
有时，MFC和ROR流量检验器之间的流路中的连接容积可能会产生测量误差，该流路例如是位于ROR流量检验器上游的外部管路。当来自MFC(或MFM)的流体从MFC沿流路流经管路或其它类型的连接容积时，产生的压降可能会引起压力变送器测量的压力结果不准确。
出于这些原因，需要一种系统和方法，其能够有效防止位于质量流量检验器上游的管路或其它元件影响流量检验过程的精度。
发明内容
一种用于对设备进行的流体流率的测量进行检验的流量检验器，包括：容器，配置为用于接收从所述设备流出的流体；以及压力传感器，配置为用于测量所述容器内的流体压力。沿着流体的从设备经过入口流到容器中的流路，限流器靠近容器且位于容器的上游。将限流器配置为限制流体沿所述流路流动，以便在所述流路中引起冲击。限流器还被配置为在足以使检验基本上不受限流器上游的元件影响的时间段内维持所述冲击。
介绍了一种用于防止外部元件影响质量流量检验器对设备的流率测量所进行的检验的装置。所述外部元件位于所述质量流量检验器的上游。所述装置包括限流器，该限流器沿着流体从设备到质量流量检验器的流路，靠近质量流量检验器且位于该质量流量检验器的上游。将限流器配置为限制流体沿所述流路流动，以便在所述流路中引起冲击。限流器还被配置为在足以使检验基本上不受上游外部元件影响的时间段内维持所述冲击。
一种用于对设备进行的流体流率测量进行检验的方法，包括：使流体从所述设备沿流路流入容器中，同时所述容器的出口阀保持打开；以及使流入所述容器中的流体的流率以及所述容器内的流体压力能够达到稳定状态。该方法包括关闭所述容器的出口阀以便所述容器内的流体压力开始上升。该方法还包括：在沿所述流路的一个位置，靠近且紧挨着所述容器的上游，对所述流体进行限流。通过使得该位置上游的元件与所述容器之间的流体的整体速度(bulk velocity)变成超声速来产生所述冲击。该冲击在一个时间段内维持，在该时间段内，测量所述容器内的流体压力的上升率，并使用测得的压力上升率来计算流体的流率。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于对设备进行的流体流率的测量进行检验的流量检验器，包括：容器，配置为用于接收从所述设备流出的所述流体；以及压力传感器，配置为用于测量所述容器内的所述流体的压力；以及沿着所述流体的从所述设备到所述容器的流路上配置的限流器，该限流器靠近所述容器且位于所述容器的上游；温度传感器，其被配置为测量所述容器内的所述流体的温度；以及控制器，其被配置为：控制所述出口阀；通过在关闭所述出口阀之后的所述时间段期间测量所述容器内的所述流体的压力的上升率，并且使用所测得的上升率来计算从所述设备中流出的所述流体的流率，来对所述设备进行的所述流体流率的测量进行检验；及使用公式来计算从所述设备流出的所述流体的流率Q，该公式包括：
Q＝(V/T)(TSTP/PSTP)(ΔP/Δt)
式中，V是所述容器的容积，T是所述容器内的所述流体的温度，TSTP是定义为0℃和大约273.15K的标准温度，PSTP是定义为1atm的标准压力，而(ΔP/Δt)是在所述时间段期间所述流体的压力上升率，其中，将所述限流器配置为限制所述流体沿所述流路流动，以便在所述流路中引起冲击，并且还将所述限流器配置为在足以使所述流率检验基本上不受所述限流器上游的元件影响的时间段期间维持所述冲击。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于防止外部元件影响流率检验器检验流体流率的装置，所述流率检验器包括：容器，配置为用于接收从质量流量控制器流出的所述流体；出口阀，配置为用于控制所述流体从所述容器流出；及控制器，其被配置为：控制所述出口阀；通过在关闭所述出口阀之后的所述时间段期间测量所述容器内的所述流体的压力的上升率，并且使用所测得的上升率来计算从所述设备中流出的所述流体的流率，来对所述设备进行的所述流体流率的测量进行检验；及使用公式来计算从所述设备流出的所述流体的流率Q，该公式包括：
Q＝(V/T)(TSTP/PSTP)(ΔP/Δt)
式中，V是所述容器的容积，T是所述容器内的所述流体的温度，TSTP是定义为0℃和大约273.15K的标准温度，PSTP是定义为1atm的标准压力，而(ΔP/Δt)是在所述时间段期间所述流体的压力上升率，所述外部元件位于所述流率检验器的上游，所述装置包括：沿着所述流体的从所述质量流量控制器到所述容器的流路上设置的限流器，该限流器靠近所述容器且位于所述容器的上游；其中，将所述限流器配置为：在进入所述容器中的所述流体的流率已经达到稳定状态并且所述出口阀已经关闭而使所述容器内的所述流体的压力开始上升之后，来限制所述流体沿所述流路流动以便在所述流路中产生冲击；将所述限流器进一步配置为：在足以使所述流率测量检验基本上不受所述外部元件影响的时间段期间维持所述冲击。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于对设备进行的流体流率测量进行检验的方法，包括：使所述流体从所述设备沿流路流入容器中，同时所述容器的出口阀保持打开；使流入所述容器中的所述流体的流率以及所述容器内的所述流体的压力达到稳定状态；关闭所述容器的出口阀以便所述容器内的所述流体的压力开始上升；测量所述容器内的所述流体的温度；通过在关闭所述出口阀之后的所述时间段期间测量所述容器内的所述流体的压力的上升率，并且使用所测得的上升率来计算从所述设备中流出的所述流体的流率，来对所述设备进行的所述流体流率的测量进行检验；及使用公式来计算从所述设备流出的所述流体的流率Q，该公式包括：
Q＝(V/T)(TSTP/PSTP)(ΔP/Δt)
式中，V是所述容器的容积，T是所述容器内的所述流体的温度，TSTP是定义为0℃和大约273.15K的标准温度，PSTP是定义为1atm的标准压力，而(ΔP/Δt)是在所述时间段期间所述流体的压力上升率，
在沿所述流路的一个位置，靠近且紧挨着所述容器的上游，对所述流体进行限流，以便通过使得该位置上游的元件与所述容器之间的所述流体的整体速度变成超声速来产生冲击，并且在一个时间段内维持该冲击。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于现场检验待测试设备的流量检验器，包括：入口，其可连接到待测试设备；出口，其可连接到真空泵以通过所述待测试设备和所述流量检验器抽吸气体；具有预定容积的容器；将所述入口连接到所述容器的扩散介质；出口阀，其将所述容器连接到所述出口以控制从所述容器到所述出口的流动；至少一个可操作连接到所述容器以提供所述容器内的温度测量值的温度传感器；可操作连接到所述容器以提供所述容器内的压力测量值的压力变送器；以及控制器，该控制器连接到所述温度传感器、所述压力变送器以及所述阀，并且该控制器包括定时器，用于使用下面的公式来计算由所述待测试设备产生的流率Q：
Q＝(VvesselTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)
式中，Vvessel是所述容器的所述预定容积，TSTP是为273.15K的0℃的标准温度，PSTP是定义为101.325kPa的1atm的标准压力，而Δ(P/T)/Δt是基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值将所述容器压力除以所述容器温度的时间导数。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于现场检验待测试设备的方法，包括：将具有预定容积的容器连接在所述待测试设备和真空泵之间；使所述容器和所述待测试设备之间的流动扩散；使所述真空泵运转，以使得经过所述待测试设备和所述容器抽吸气体；为所述待测试设备设置流量设定点，并使所述容器内的流动和压力达到稳定状态；停止所述容器和所述真空泵之间的流动；在时间t＝0时，记录所述容器的预定容积内的温度和压力测量值T、P；在时间t＝N以前，以预定的间隔，记录所述容器的所述预定容积内的温度和压力测量值T、P；基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值来计算所述容器压力除以所述容器温度的时间导数Δ(P/T)/Δt；以及使用下面的公式来计算所述待测试设备产生的流率Q：
Q＝(VvesselTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)
式中，Vvessel是所述容器的所述预定容积，TSTP是为273.15K的0℃的标准温度，PSTP是定义为101.325kPa的1atm的标准压力，而Δ(P/T)/Δt是基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值将所述容器压力除以所述容器温度的时间导数。
根据本发明的第六方面，提供了一种用于现场检验待测试设备的流量检验器，包括：入口，其可连接到待测试设备；出口，其可连接到真空泵以通过所述待测试设备和所述流量检验器抽吸气体；具有预定容积且连接到所述入口的容器；出口阀，其将所述容器连接到所述出口以控制从所述容器到所述出口的流动；至少一个可操作连接到所述容器以提供所述容器内的温度测量值的温度传感器；可操作连接到所述容器以提供所述容器内的压力测量值的压力变送器；以及控制器，其连接到所述温度传感器、所述压力变送器和所述阀，并且该控制器包括定时器，其中在所述流量检验器连接在所述待测试设备和所述真空泵之间后，所述真空泵运转，并且所述待测试设备设置有流量设定点，将所述控制器编程为：打开所述阀；使所述容器内的流动和压力达到稳定状态；关闭所述阀，并在时间t＝0时，记录所述容器的预定容积内的温度和压力测量值T、P；在时间t＝N以前，以预定的间隔，记录所述容器的所述预定容积内的温度和压力测量值T、P；基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值来计算所述容器压力除以所述容器温度的时间导数Δ(P/T)/Δt；以及基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的温度和压力的所述时间导数来计算所述待测试设备产生的流率，其中所述流率Q使用下面的公式来计算：
Q＝(VvesselTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)
式中，Vvessel是所述容器的所述预定容积，TSTP是为273.15K的0℃的标准温度，PSTP是定义为101.325kPa的1atm的标准压力，而Δ(P/T)/Δt是基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值将所述容器压力除以所述容器温度的时间导数。
附图说明
图1是气体输送系统的框图，该气体输送系统包括根据本发明的一种实施例构造的具有可调节限流器的上升率(ROR)质量流量检验器；
图2A说明了其流率经过检验的流体的最大马赫数的图表；
图2B说明了在图2A中所标示的马赫数处的流体的相应流率的图表；
图3示出了在图1所示的质量流量检验器进行检验过程期间的不同时刻的压力分布图。
具体实施例
在本公开文本中，介绍了一种包括限流器的质量流量检验器，该限流器能够有效消除限流器上游出现的情况对质量流量检验器所执行的流量检验过程的影响。
图1是根据本发明的一个实施例构造的质量流量检验器(MFV)100的框图，该质量流量检验器100包括限流器120。如下所述，限流器120使得通过MFV 100执行的质量流量检验基本上不受限流器120上游所出现的任何外部容积和/或外部事件的影响。
MFV 100包括封闭的容积或者容器110，该容器110被配置为在容器110的入口(未显示)处接收从待测试设备130流出的流体。设备130通常是用于测量流体流率的质量流量控制器(MFC)或者质量流量计(MFM)。下游的出口阀140调节所述流体流出容器。虽然在所示的实施例中限流器120本身用作可调节的入口阀，但还可以选择性包括上游的入口阀(未显示)，以打开或者切断流体从MFC 130流到容器110中。MFV 100还包括：压力传感器115，其被配置为测量容器110内的流体压力；以及温度传感器125，其被配置为测量容器110内的流体温度。
在图1所示的实施例中，尽管MFV 100所测试的设备显示为单个的质量流量控制器(MFC)130，但是应当注意到，在其它实施例中，多个MFC可以连接到MFV 100并由其测试。多个MFC可以经由气体歧管连接到MFV 100，该气体歧管例如是上面第一段中说明的“’120申请”中所述的气体歧管，该申请通过援引全部并入此处。
控制器160连接到MFV 100。控制器160控制MFC 130的性能的现场检验，并且控制入口阀和出口阀的操作。在MFV 100的一个实施例中，控制器160可以采用“上升率”技术的流量检验技术，其中，通过使流体流入到已知的容积中，并在时间间隔内测量发生的压力上升来确定流体的流率。
在一个示例性实施例中，待测试的MFC 130可以连接到MFV100。在空闲期间，切断从MFV向MFC 130的流体流动。当初始化MFV 100的检验操作时，打开入口阀和出口阀140，以便流体从MFC130流到MFV 100。MFC可以设置有流量设定点。在初始化期间，使来自MFC 130的流体流率以及容器110内的流体压力达到稳定状态。
一旦达到稳定状态，则关闭出口阀140，从而容器110内的流体压力开始增加。控制器通过接收容器110内的压力传感器115的压力测量值来确定一个时间段期间的压力上升率(即，压力的变化率或者时间导数)。例如，可以在整个时间段内以预定的时间间隔记录容器110内的温度和压力测量值。在一个示例性实施例中，每个预定的时间间隔可以是大约0.00025秒，总时间段的范围可以从大约0.1秒到大约0.3秒。当然，在MFV 100的其它实施例中，可以使用不同的时间间隔和总时间段。在时间段的结尾，打开出口阀140，以便容器110中的流体流出到排出设备(例如，真空泵或者其它类型的排出设备或者输出设备)。
基于具有已知容积的容器110内的温度和压力测量值，可以计算出流体压力除以流体温度的上升率或者时间导数Δ(P/T)/Δt。基于计算出的上升率Δ(P/T)/Δt，然后可以确定和检验MFC 130所产生的流率，从而能够正确地校准MFC 130。
控制器160使用下面的公式来计算流率Q：
Q＝(VTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)
在该式中，V是容器110的预定容积，TSTP是标准温度(0℃或者273.15K)，PSTP是标准压力(1atm或者101.325kPa)，Δ(P/T)/Δt是容器压力除以容器温度的时间导数，通过压力传感器和温度传感器的温度和压力的测量来获得。
位于MFC和MFV之间的外部容积(例如外部管路和其它连接元件)可能会导致测量误差。外部容积通常位于MFV的上游，且位于MFC和MFV之间的流体流路上。图1中显示的示例性“外部容积”135位于MFC和流量检验器100之间。外部容积的例子包括但不限于外部管路、节流孔(orifice)和其它容积。当流体从MFC经过外部容积135流动时，会在MFV 100上游的外部容积中产生压降。该压降会导致流动的流体在上游的外部容积中比在MFV 100的容积校准容器110中具有更大的密度。上游的外部容积中的更高密度会导致流量检验器100的容积校准容器110中的压力测量值不准确，从而导致由流量检验器检测的气体流率出现误差。当关于上游的管路和类型的详细、准确信息是必要时，可能必须要花费时间对校准进行设置以便应付大的外部容积。
为了防止上述由于诸如外部管路等外部容积所导致的不准确，将限流器120紧挨着容器110的上游放置。在所示的实施例中，限流器120通过在流体的流路中产生冲击，使得MFV进行的流率检验基本上不受限流器上游的任何外部容积或者其它情况的影响。在出口阀关闭之后，容器中的流体压力开始上升。限流器在足以进行检验过程的时间段内维持这种冲击。
限流器可以是使整体流速变成超声速的任何元件。限流器可以包括但不限于毛细管、多孔塞、节流孔、喷嘴和可调节阀。喷嘴可以是用户定制的喷嘴。
限流器可以包括扩散介质(diffusive media)。该扩散介质沿着介质的轴长所具有的扩散时间系数远大于压力传感器的响应时间。扩散介质可以阻挡关于上游外部容积(例如管路)的所有信息。
在一个实施例中，限流器可以是可调节的限流器。在该实施例中，流体的限流可以基于一个或者多个因素进行调节。这些因素可以包括但不限于流体的流率、流体的分子量以及流体的比热比。
限流器通过使得限流器上游的元件与容器之间的流体的整体速度变成超声速来产生冲击。如下所述，只要流体的整体速度在时间段内保持为超声速，则在控制器实施流量检验期间，流体流入容器的流率将基本上保持恒定。
用于得到流量检验读数所需要的时间段，即用于测量压力的上升率以及用于由该上升率计算流体检验所需的时间段，可以通过对冲击的整个可压缩Navier-Stokes方程求积分来获得，公式如下：
t＝(V/At)[(γ+1)/c ]-(Pi/PSTP)(VTSTP/QT)
式中：
t是时间段；
V是容器的容积；
c是紧挨着冲击前沿上游的声速；
At是限流器的横截面积；
γ是气体的比热比；
Pi是在时间段开始时的容器内的初始压力；
PSTP是标准压力；
TSTP是标准温度；
Q是流体进入容器的体积流率；以及
T是容器内的流体的温度。
上述公式一般来说对任何类型的外部容积或者流动元件都有效，包括但不限于毛细管、节流孔、多孔塞、可调节阀或者喷嘴。
当超声速流动(v＞c)中的热力学变量跳跃时，在流体流路中产生冲击，并且流动仅仅在少数平均自由行程上变成亚声速。如下面的图2A和2B所示，只要MFV 100和上游管路(或其它外部容积)之间的流动不是亚声速，则进入MFV 100中的流率将保持恒定。
图2A说明了流体的最大马赫数与时间的图表，其中使用MFV100来检验流体的流率，而图2B说明了流体在图2A中标示的马赫数处的相应流率与时间的图表。这两个图表都是来自于全流体动力学模拟。从图2A和2B中可以看出，只要流动元件中的最大马赫数大于1，则进入MFV 100的流体的流率将保持恒定。当最大马赫数变得小于1时，如两个图表中使用附图标记200指示的，则进入MFV的流体的流率开始下降。在图2B中，利用附图标记220表示的时间间隔来给出可用于得到流量检验读数的时间量。
图3是在利用图1所示的MFV进行的校准或者检验期间在不同时刻的作为空间坐标x的函数的压力分布图。空间坐标x分别描述了上游的外部容积135、限流器120和容器110的空间尺寸。示出的冲击前沿位于x＝0.1m处，该冲击前沿从流体的马赫数大于1开始。如图3所示，在时间间隔0＜t＜t*期间，在图3中用附图标记310表示，MFV 100对于上游的外部容积不敏感。因此，在该时间间隔内执行流量检验操作。如图3所示，当t＞t*时(在图3中用附图标记320表示)，MFV 100对于上游的外部元件敏感，从而导致不准确。如上所述，当在时间间隔0＜t＜t*内获取流量检验读数时，使用上述限流器来防止这种不准确。
在操作中，使用一种方法来检验MFC或MFM测量的流体流率。当初始化检验操作时，使流体从MFC沿流路流到MFV的容器中，同时容器的出口阀保持打开。在初始化期间，使流入容器的流体流率以及容器内的流体压力达到稳定状态。然后，关闭容器的出口阀，从而容器内的流体压力开始上升。在沿着流路、邻近并紧靠着容积的上游的位置，使用限流器来限制流体流动，以便产生冲击。限流器通过使上游管路(或者其它外部容积)与容器之间的流体的整体速度变成超声速来产生冲击。在足以执行上升率流量检验过程所需的时间段内，该限流器保持这种冲击。在该时间段期间，测量容器内的流体压力的上升率。测得的压力上升率用来计算流体的流率。
尽管已经描述了具有限流器以使得流量检验基本上不受外部容积影响的MFV的特定实施例，但是应该理解，这些实施例中所暗示的概念也可以用到其它实施例中。本申请的保护范围完全地限于现在所附的权利要求。在这些权利要求中，引用的单数形式的元件并不意味着是“一个并且仅仅一个”，而是“一个或者多个”，除非另有具体说明。与本发明全文中所述的各种实施例中的对于本领域普通技术人员来说是已知或者以后是已知的元件相等价的所有结构和功能元件都将通过援引并入此处，并且都由权利要求所涵盖。此外，这里所公开的任何事物都不是要奉献给公众，而不论这些内容是否已经明确地记载在权利要求中。没有要求保护的元件将基于35U.S.C.§112的第六段的规定进行解释，除非该元件没有使用短语“用于...的装置”进行清楚地叙述，或者在方法权利要求中，该元件没有使用短语“用于...的步骤”进行叙述。

Claims (31)

1.一种用于对设备进行的流体流率的测量进行检验的流量检验器，包括：
容器，配置为用于接收从所述设备流出的所述流体；
压力传感器，配置为用于测量所述容器内的所述流体的压力；以及
沿着所述流体的从所述设备到所述容器的流路上配置的限流器，该限流器靠近所述容器且位于所述容器的上游；
温度传感器，其被配置为测量所述容器内的所述流体的温度；以及
控制器，其被配置为：
控制出口阀；
通过在关闭所述出口阀之后的所述时间段期间测量所述容器内的所述流体的压力的上升率，并且使用所测得的上升率来计算从所述设备中流出的所述流体的流率，来对所述设备进行的所述流体流率的测量进行检验；及
使用公式来计算从所述设备流出的所述流体的流率Q，该公式包括：
Q＝(V/T)(TSTP/PSTP)(ΔP/Δt)
式中，V是所述容器的容积，T是所述容器内的所述流体的温度，TSTP是定义为0℃和大约273.15K的标准温度，PSTP是定义为1atm的标准压力，而(ΔP/Δt)是在所述时间段期间所述流体的压力上升率，
其中，将所述限流器配置为限制所述流体沿所述流路流动，以便在所述流路中引起冲击，并且还将所述限流器配置为在足以使所述流率检验基本上不受所述限流器上游的元件影响的时间段期间维持所述冲击。
2.根据权利要求1所述的流量检验器，其中，所述限流器还被配置为通过使得所述限流器上游的元件与所述容器之间的所述流体的整体速度变成超声速来产生冲击，并且在所述时间段期间保持所述流体的所述整体速度为超声速，以便进入所述容器中的所述流体的流率在所述时间段期间基本上保持恒定。
3.根据权利要求1所述的流量检验器，还包括所述控制器所控制的所述出口阀，所述出口阀被配置为调节所述流体从所述容器的出口流出；并且
其中，所述限流器还被配置为：在进入所述容器中的所述流体的流率已经达到稳定状态并且所述出口阀已经关闭而使所述容器内的所述流体的压力开始上升之后，在所述流路中产生冲击。
4.根据权利要求1所述的流量检验器，其中所述限流器包括下面中的至少一个：
毛细管；
多孔塞；
节流孔；
可调节阀；以及
喷嘴。
5.根据权利要求1所述的流量检验器，其中，所述限流器包括可调节限流器，其用于基于一个或者多个因素对所述流体的限流进行调节。
6.根据权利要求5所述的流量检验器，其中所述一个或者多个因素包括：
进入所述容器内的所述流体的流率；
所述流体的分子量；以及
所述流体的比热比。
7.根据权利要求1所述的流量检验器，其中，所述时间段t由下面的公式得出：
t＝(V/At)[(γ+1)/c]-(Pi/PSTP)(VTSTP/QT)
式中：
V是所述容器的所述容积；
c是紧挨着所述冲击的冲击前沿上游的声速；
At是所述限流器的横截面积；
γ是气体的比热比；
Pi是在所述时间段开始时的所述容器内的初始压力；
PSTP是标准压力；
TSTP是标准温度；
Q是所述流体进入所述容器内的体积流率；以及
T是所述容器内的所述流体的温度。
8.根据权利要求1所述的流量检验器，其中，所述设备包括下面中的至少一个：
质量流量控制器；以及
质量流量计。
9.根据权利要求1所述的流量检验器，其中，所述限流器上游的元件包括下面中的至少一个：
外部管路部件；
外部容积；以及
节流孔。
10.一种用于防止外部元件影响流率检验器检验流体流率的装置，所述流率检验器包括：
容器，配置为用于接收从质量流量控制器流出的所述流体；
出口阀，配置为用于控制所述流体从所述容器流出；及
控制器，其被配置为：
控制出口阀；
通过在关闭所述出口阀之后的所述时间段期间测量所述容器内的所述流体的压力的上升率，并且使用所测得的上升率来计算从所述设备中流出的所述流体的流率，来对所述设备进行的所述流体流率的测量进行检验；及
使用公式来计算从所述设备流出的所述流体的流率Q，该公式包括：
Q＝(V/T)(TSTP/PSTP)(ΔP/Δt)
式中，V是所述容器的容积，T是所述容器内的所述流体的温度，TSTP是定义为0℃和大约273.15K的标准温度，PSTP是定义为1atm的标准压力，而(ΔP/Δt)是在所述时间段期间所述流体的压力上升率，
所述外部元件位于所述流率检验器的上游，所述装置包括：
沿着所述流体的从所述质量流量控制器到所述容器的流路上设置的限流器，该限流器靠近所述容器且位于所述容器的上游；
其中，将所述限流器配置为：在进入所述容器中的所述流体的流率已经达到稳定状态并且所述出口阀已经关闭而使所述容器内的所述流体的压力开始上升之后，来限制所述流体沿所述流路流动以便在所述流路中产生冲击；以及
将所述限流器进一步配置为：在足以使所述流率测量检验基本上不受所述外部元件影响的时间段期间维持所述冲击。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述限流器包括下面中的至少一个：
毛细管；
多孔塞；
节流孔；
可调节阀；以及
喷嘴。
12.根据权利要求11所述的装置，
其中，所述限流器包括可调节限流器，其用于基于一个或者多个因素对所述流体的限流进行调节，并且
其中，所述一个或者多个因素包括：
进入入口的所述流体的流率；
所述流体的分子量；以及
所述流体的比热比。
13.一种用于对设备进行的流体流率测量进行检验的方法，包括：
使所述流体从所述设备沿流路流入容器中，同时所述容器的出口阀保持打开；
使流入所述容器中的所述流体的流率以及所述容器内的所述流体的压力达到稳定状态；
关闭所述容器的出口阀以便所述容器内的所述流体的压力开始上升；
测量所述容器内的所述流体的温度；
通过在关闭所述出口阀之后的所述时间段期间测量所述容器内的所述流体的压力的上升率，并且使用所测得的上升率来计算从所述设备中流出的所述流体的流率，来对所述设备进行的所述流体流率的测量进行检验；及
使用公式来计算从所述设备流出的所述流体的流率Q，该公式包括：
Q＝(V/T)(TSTP/PSTP)(ΔP/Δt)
式中，V是所述容器的容积，T是所述容器内的所述流体的温度，TSTP是定义为0℃和大约273.15K的标准温度，PSTP是定义为1atm的标准压力，而(ΔP/Δt)是在所述时间段期间所述流体的压力上升率；以及
在沿所述流路的一个位置，靠近且紧挨着所述容器的上游，对所述流体进行限流，以便通过使得该位置上游的元件与所述容器之间的所述流体的整体速度变成超声速来产生冲击，并且在一个时间段内维持该冲击。
14.一种用于现场检验待测试设备的流量检验器，包括：
入口，其可连接到待测试设备；
出口，其可连接到真空泵以通过所述待测试设备和所述流量检验器抽吸气体；
具有预定容积的容器；
将所述入口连接到所述容器的扩散介质；
出口阀，其将所述容器连接到所述出口以控制从所述容器到所述出口的流动；
至少一个可操作连接到所述容器以提供所述容器内的温度测量值的温度传感器；
可操作连接到所述容器以提供所述容器内的压力测量值的压力变送器；以及
控制器，该控制器连接到所述温度传感器、所述压力变送器以及所述阀，并且该控制器包括定时器，用于使用下面的公式来计算由所述待测试设备产生的流率Q：
Q＝(VvesselTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)
式中，Vvessel是所述容器的所述预定容积，TSTP是为273.15K的0℃的标准温度，PSTP是定义为101.325kPa的1atm的标准压力，而Δ(P/T)/Δt是基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值将所述容器压力除以所述容器温度的时间导数。
15.根据权利要求14所述的流量检验器，其中所述扩散介质包括毛细管。
16.根据权利要求14所述的流量检验器，其中所述扩散介质包括多孔塞。
17.根据权利要求14所述的流量检验器，其中所述扩散介质包括多个串联且间隔开的限流器。
18.根据权利要求14所述的流量检验器，其中所述至少一个温度传感器包括两个或者多个适于提供所述容器内的平均温度测量值的温度传感器。
19.根据权利要求14所述的流量检验器，其中在所述流量检验器连接在所述待测试设备和所述真空泵之间后，所述真空泵运转，并且所述待测试设备设置有流量设定点，所述控制器被配置为：
打开所述阀；
使所述容器内的流动和压力达到稳定状态；
关闭所述阀，并在时间t＝0时，记录所述容器的预定容积内的温度T和压力测量值P；
在时间t＝N以前，以预定的间隔，记录所述容器的所述预定容积内的温度T和压力测量值P；以及
基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值来计算所述容器压力除以所述容器温度的时间导数Δ(P/T)/Δt。
20.根据权利要求19所述的流量检验器，其中所述控制器还被配置为重复所述流量计算步骤s次，然后通过s次计算所述待测试设备产生的平均流率。
21.根据权利要求14所述的流量检验器，其中所述容器的所述预定容积小于20cc。
22.根据权利要求14所述的流量检验器，还包括旁通阀，其连接在所述入口和所述出口之间且与所述扩散介质、所述容器和所述出口阀并联。
23.一种用于现场检验待测试设备的方法，包括：
将具有预定容积的容器连接在所述待测试设备和真空泵之间；
使所述容器和所述待测试设备之间的流动扩散；
使所述真空泵运转，以使得经过所述待测试设备和所述容器抽吸气体；
为所述待测试设备设置流量设定点，并使所述容器内的流动和压力达到稳定状态；
停止所述容器和所述真空泵之间的流动；
在时间t＝0时，记录所述容器的预定容积内的温度T和压力测量值P；
在时间t＝N以前，以预定的间隔，记录所述容器的所述预定容积内的温度T和压力测量值P；
基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值来计算所述容器压力除以所述容器温度的时间导数Δ(P/T)/Δt；以及
使用下面的公式来计算所述待测试设备产生的流率Q：
Q＝(VvesselTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)
式中，Vvessel是所述容器的所述预定容积，TSTP是为273.15K的0℃的标准温度，PSTP是定义为101.325kPa的1atm的标准压力，而Δ(P/T)/Δt是基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值将所述容器压力除以所述容器温度的时间导数。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述流量计算步骤被重复s次，并通过该s次计算所述待测试设备产生的平均流率。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述容器的所述预定容积小于20cc。
26.根据权利要求23所述的方法，其中所述容器和所述待测试设备之间的所述流动使用毛细管扩散。
27.根据权利要求23所述的方法，其中所述容器和所述待测试设备之间的所述流动使用多孔塞扩散。
28.根据权利要求23所述的方法，其中所述容器和所述待测试设备之间的所述流动使用多个串联且间隔开的限流器扩散。
29.根据权利要求23所述的方法，其中所述容器内的所述温度测量值包括通过计算在所述容器的所述预定容积内的多个位置处同时获取的温度测量值而得到的平均温度测量值。
30.一种用于现场检验待测试设备的流量检验器，包括：
入口，其可连接到待测试设备；
出口，其可连接到真空泵以通过所述待测试设备和所述流量检验器抽吸气体；
具有预定容积且连接到所述入口的容器；
出口阀，其将所述容器连接到所述出口以控制从所述容器到所述出口的流动；
至少一个可操作连接到所述容器以提供所述容器内的温度测量值的温度传感器；
可操作连接到所述容器以提供所述容器内的压力测量值的压力变送器；以及
控制器，其连接到所述温度传感器、所述压力变送器和所述阀，并且该控制器包括定时器，其中在所述流量检验器连接在所述待测试设备和所述真空泵之间后，所述真空泵运转，并且所述待测试设备设置有流量设定点，所述控制器被配置为：
打开所述阀；
使所述容器内的流动和压力达到稳定状态；
关闭所述阀，并在时间t＝0时，记录所述容器的预定容积内的温度T和压力测量值P；
在时间t＝N以前，以预定的间隔，记录所述容器的所述预定容积内的温度T和压力测量值P；
基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值来计算所述容器压力除以所述容器温度的时间导数Δ(P/T)/Δt；以及
基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的温度和压力的所述时间导数来计算所述待测试设备产生的流率，其中所述流率Q使用下面的公式来计算：
Q＝(VvesselTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)
式中，Vvessel是所述容器的所述预定容积，TSTP是为273.15K的0℃的标准温度，PSTP是定义为101.325kPa的1atm的标准压力，而Δ(P/T)/Δt是基于从t＝0到t＝N期间的所述容器的所述预定容积内的所述温度和压力测量值将所述容器压力除以所述容器温度的时间导数。
31.根据权利要求30所述的流量检验器，其中毛细管将所述容器连接到所述入口。
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