CN106990798A - 流体流量控制器以及干湿球测湿法中控制流量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体流量控制器，包括：本体，包括上游通道与下游通道，两者之间设置有流阻器；压力传感器，分别与上游通道和下游通道连通，压力传感器检测压力差并且输出压力差信号；弹射管道，包括负压通道以及排气通道；弹射气源，通过输气管道与所述负压通道以及所述排气通道连通，所述输气管道上设置有流量控制阀；控制模块，所述控制模块与所述压力传感器以及所述流量控制阀电性连接，所述控制模块根据所述压力差信号确定所述流阻器的实际流量值并且通过调整所述流量控制阀的开度使得所述实际流量值与目标流量值一致。本发明还公开了一种干湿球测湿法中控制流量的方法，该流量控制器和控制方法，能够工作在恶劣环境，例如高温高湿。

Description

流体流量控制器以及干湿球测湿法中控制流量的方法

技术领域

本发明涉及流体流量控制领域，具体来说，涉及一种能够应用于恶劣环境的流体流量控制器以及在干湿球测湿法中控制流量的方法。

背景技术

现有技术中，流体流量控制的设备很多，如电磁比例阀、电/气动球阀、质量流量控制器等等。但是在高温湿度领域，对于样气流量的控制是一项技术难题，这是因为在高温湿度领域，为了确保样气中的水汽不会冷凝成液态水而影响湿度的测量精度，必须确保样气处于高温状态下（通常在100℃以上），这要求流量控制器处于同样高温状态下，一般的流量控制器难以在如此高温状态下正常工作。所以目前市场上常见的流量控制器不能满足高温湿度领域的取样要求。

干湿球测湿法，是18世纪就发明的测湿方法，历史悠久，使用最普遍。干湿球测湿法利用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的气体流量必须达到某一预定值并保持平衡。由于对湿球附近气体的流量监测和控制的技术要求很高，普通用的干湿球温度计将此条件简化了，并未控制气体的流量，所以其准确度只有5～7%RH。提高对样气流量的检测和控制，可以极大地提高湿度测量的准确度，基于此，提供一种能够应用于能够应用于高温高湿环境的流量控制器具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术中所存在的不足，提供了一种流体流量控制器，其能够适用于高温高湿环境下控制流体的流量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案在于：一种流体流量控制器，包括：

本体，所述本体具有流体流通通道，所述流体流通通道包括上游通道与下游通道，所述上游通道与所述下游通道之间设置有流阻器；

压力传感器，所述压力传感器分别通过第一孔道和第二孔道与所述上游通道和所述下游通道连通，所述压力传感器检测所述上游通道和所述下游通道的压力差并且输出压力差信号；

弹射管道，所述弹射管道包括与所述下游通道连通的负压通道以及与所述负压通道连通的排气通道；

弹射气源，通过输气管道与所述负压通道以及所述排气通道连通，所述输气管道上设置有流量控制阀；以及，

控制模块，所述控制模块与所述压力传感器以及所述流量控制阀电性连接，所述控制模块根据所述压力差信号确定流经所述流阻器的实际流量值并且通过调整所述流量控制阀的开度使得所述实际流量值与目标流量值一致。

作为优选方案，所述流阻器为连接所述上游通道与所述下游通道的中间通道，所述中间通道的周向尺寸小于所述上游通道以及所述下游通道的周向尺寸。

作为优选方案，所述流体流量控制器还包括与所述压力传感器以及所述控制模块电性连接的存储器，所述存储器中存储第一数据组，所述第一数据组为所述压力差信号与所述实际流量值的对应关系表。

作为优选方案，所述存储器中还存储有第二数据组，所述第二数据组为所述目标流量值与所述实际流量值的差值与所述流量控制阀的开度调整关系表。

作为优选方案，所述弹射管道上开设有锥环状孔道，所述锥环状孔道位于所述负压通道和所述排气通道之间并且与两者相连通，所述输气管道连接在所述锥环状孔道上。

作为优选方案，所述排气通道远离所述负压通道的一端呈扩口状。

作为优选方案，所述上游通道的周向尺寸小于所述下游通道的周向尺寸。

此外，本发明还公开了一种干湿球测湿法中控制流量的方法，其采用前面任一项所述的流体流量控制器与干湿球测湿法的测量装置连接，所述测量装置安装在所述上游通道或者所述本体与所述弹射管道之间，所述方法包括以下步骤：

步骤一，所述上游通道与样品气源连接，打开所述流量控制阀，向所述负压通道中充入压缩空气，用于干湿球测湿法的样品气被吸入所述本体，所述压力传感器测量所述上游通道与所述下游通道之间的压力差并且形成压力差信号；

步骤二，所述控制模块根据所述压力差信号确定流经所述流阻器的实际流量值；

步骤三，所述控制模块根据所述实际流量值与目标流量值的差值，调整所述流量控制阀的开度，使得所述实际流量值与所述目标流量值相同。

实施本发明的流体流量控制器以及干湿球测湿法中控制流体流量的方法，具有以下有益效果：通过弹射气源向负压通道充入压缩空气从而由本体的上游通道吸入样品气，通过压力传感器所获得的压力差信号得出流经流阻器的实际流量值，并且通过调节流量控制阀来调整压缩空气的流量从而使得实际流量值与目标流量值一致。这种控制器以及方法，能够避免采用控制阀与高温高湿的样品气直接接触，并且能够很好地控制样品气流量。采用这种方法，能够实现干湿球测湿法中样品气流量的精确控制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明的流体流量控制器的一个实施例的结构示意图。

图中，1-上游通道；2-流阻器；3-下游通道；4-负压通道；5-排气通道；6-第一孔道；7-第二孔道；8-输气管道；9-锥环状孔道；10-控制模块；11-弹射气源；101-本体；102-弹射管道；103-压力传感器；104-流量控制阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。

参照图1所示，本发明的一种流体流量控制器，包括：本体101、压力传感器103、弹射管道102、弹射气源11以及控制模块10等。

如图1所示的，本体101具有流体流通通道，流体流通通道包括上游通道1与下游通道3，上游通道1与下游通道3之间设置有流阻器2，即如图所示的，上游通道1、流阻器2与下游通道3由上到下依次布置，作为一种方式，本发明中，上游通道1周向尺寸一般小于下游通道3的周向尺寸。流阻器2可以为连接上游通道1与下游通道3的中间通道，例如选择为圆形通道，中间通道的周向尺寸小于上游通道1以及下游通道3的周向尺寸，此外，流阻器2还可以为喷嘴。

压力传感器103分别通过第一孔道6和第二孔道7与上游通道1和下游通道3连通，具体来说，通过第一孔道6（例如圆管）与上游通道1连通，通过第二孔道7（例如圆管）与下游通道3连通。这种通过第一孔道6以及第二孔道7连通的方式，能够确保压力传感器不会受样品气温度的影响。

压力传感器103检测上游通道1和下游通道3的压力差并且输出压力差信号，该压力差信号用于确定流经流阻器2的流量。

弹射管道102包括与下游通道3连通的负压通道4以及与负压通道4连通的排气通道5，该负压通道4靠近下游通道3，排气通道5远离下游通道3。

弹射气源11，通过输气管道8与负压通道4以及排气通道5连通，输气管道8上设置有流量控制阀104，该流量控制阀104通过调节开度以限制进入负压通道4的压缩空气。通过位于弹射管道102的弹射口向负压通道4通入弹射气源（压缩空气），在负压通道4中形成负压环境，从本体的上游通道1吸入的样品气可以经由下游通道3进入负压通道4以及排气通道5，之后由排气通道5排出。弹射气源在负压通道4中形成的负压大小决定了它吸取样品气的能力，负压越大，吸取样品气的能力越强，反之越弱。所以，调节弹射气源的流量大小就可以调节吸取样品气的流量大小，该流量调节通过流量控制阀104实现。

控制模块10与压力传感器103以及流量控制阀104电性连接，用于在感测流体跨流阻器2的压差基础上，控制流过流量控制阀104的弹射气源流量。具体而言，控制模块10根据压力差信号确定流阻器2的实际流量值并且通过调整流量控制阀104使得实际流量值与目标流量值一致（实际流量值与目标流量值相同或者相近）。

此外，流体流量控制器还包括与压力传感器103以及控制模块10电性连接的存储器（图中未示），具体而言，控制模块10包括一个微控制器，该压力传感器103以及存储器与该微控制器电性连接。存储器中存储第一数据组，第一数据组为压力差信号与实际流量值的对应关系表，当压力传感器103输出压力差信号时，控制模块10可以由该存储器获知当前压力差所对应的流经流阻器2的流体流量。进一步，存储器中还存储有第二数据组，第二数据组为目标流量值与实际流量值的差值与流量控制阀104的开度调整关系表，据此，控制模块10可以根据实际流量值、目标流量值来调整流量控制阀104开度值。控制模块10可以采用常用的单片机，在此不再赘述。

继续如图所示，负压通道4包括两段，上段周向尺寸比下段周向尺寸大。弹射管道102上开设有锥环状孔道9，锥环状孔道9位于负压通道4和排气通道5之间并且与两者相连通，输气管道8连接在锥环状孔道9上，这样，压缩空气进入弹射管道102后下行，形成吸力。排气通道5远离负压通道4的一端呈扩口状，便于样品气的排出。

此外，本发明还公开了一种干湿球测湿法中控制流量的方法，其采用前面的流体流量控制器与干湿球测湿法的测量装置连接，测量装置安装在上游通道1，或者安装在本体101与弹射管道102之间（即图中的中间环节处），当在上游通道1时，其连接在本体101上，当在本体101与弹射管道102之间时，其连接在两者之间，具体的连接可以通过螺纹等方式实现，在各自的端部设置对应的螺纹结构便可。当然，下游通道3与负压通道4之间的流通通道需要保留。

该控制流量的方法包括以下步骤：

步骤一，上游通道1与样品气源连接，打开流量控制阀104，向负压通道4中充入压缩空气，在负压通道4形成负压环境，用于干湿球测湿法的样品气被从样品气源吸入本体101，样品气进入到本体101后，在上游通道1和下游通道3之间产生压力差，压力传感器103测量上游通道1与下游通道3之间的压力差并且形成压力差信号。

步骤二，控制模块10根据压力差信号确定流经流阻器2的实际流量值，该实际流量值代表当前的流阻器2流量。

步骤三，控制模块10根据实际流量值与目标流量值的差值，调整流量控制阀104的开度，使得实际流量值与目标流量值相同。具体而言，实际流量值大于目标流量值时减小流量控制阀104开度，样品气流量小于目标流量值时，增大流量控制阀104开度，使样品气流量逐渐接近目标流量值，并最终稳定在流量目标值附近。该开度的调整，可以根据存储器中所存储的差值与开度调整的对应表获得。

此外，易于理解的是，对于高温高湿气体，需要对管道采用特殊的保温和加热措施，例如对本体101等。

本发明：（1）通过控制弹射气源的流量来调节负压通道中负压的大小（即吸气能力的大小），间接地控制样品气流量的大小，避免了控制阀直接与高温高湿的样品气接触；（2）能够用于高温高湿气体的流量控制，解决了干湿球测湿过程中样品气流量控制的难题；（3）采用可以直接检测流阻器上游通道和下游通道的压差的压力传感器，并根据该压力差分析出流经流阻器的流体流量；（4）结构简单，所采用的材料均为常用材料，不仅具备新颖性和创造性，而且具备非常高的实用性，为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种流体流量控制器，其特征在于，包括：

本体，所述本体具有流体流通通道，所述流体流通通道包括上游通道与下游通道，所述上游通道与所述下游通道之间设置有流阻器；

压力传感器，所述压力传感器分别通过第一孔道和第二孔道与所述上游通道和所述下游通道连通，所述压力传感器检测所述上游通道和所述下游通道的压力差并且输出压力差信号；

弹射管道，所述弹射管道包括与所述下游通道连通的负压通道以及与所述负压通道连通的排气通道；

弹射气源，通过输气管道与所述负压通道以及所述排气通道连通，所述输气管道上设置有流量控制阀；

控制模块，所述控制模块与所述压力传感器以及所述流量控制阀电性连接，所述控制模块根据所述压力差信号确定流经所述流阻器的实际流量值并且通过调整所述流量控制阀的开度使得所述实际流量值与目标流量值一致。

2.根据权利要求1所述的流体流量控制器，其特征在于，所述流阻器为连接所述上游通道与所述下游通道的中间通道，所述中间通道的周向尺寸小于所述上游通道以及所述下游通道的周向尺寸。

3.根据权利要求1所述的流体流量控制器，其特征在于，所述流体流量控制器还包括与所述压力传感器以及所述控制模块电性连接的存储器，所述存储器中存储第一数据组，所述第一数据组为所述压力差信号与所述实际流量值的对应关系表。

4.根据权利要求3所述的流体流量控制器，其特征在于，所述存储器中还存储有第二数据组，所述第二数据组为所述目标流量值与所述实际流量值的差值与所述流量控制阀的开度调整关系表。

5.根据权利要求1所述的流体流量控制器，其特征在于，所述弹射管道上开设有锥环状孔道，所述锥环状孔道位于所述负压通道和所述排气通道之间并且与两者相连通，所述输气管道连接在所述锥环状孔道上。

6.根据权利要求1所述的流体流量控制器，其特征在于，所述排气通道远离所述负压通道的一端呈扩口状。

7.根据权利要求1所述的流体流量控制器，其特征在于，所述上游通道的周向尺寸小于所述下游通道的周向尺寸。

8.一种干湿球测湿法中控制流量的方法，其特征在于，其采用权利要求1-7中任一项所述的流体流量控制器与干湿球测湿法的测量装置连接，所述测量装置安装在所述上游通道或者所述本体与所述弹射管道之间，所述方法包括以下步骤：

步骤一，所述上游通道与样品气源连接，打开所述流量控制阀，向所述负压通道中充入压缩空气，用于干湿球测湿法的样品气被吸入所述本体，所述压力传感器测量所述上游通道与所述下游通道之间的压力差并且形成压力差信号；

步骤二，所述控制模块根据所述压力差信号确定流经所述流阻器的实际流量值；

步骤三，所述控制模块根据所述实际流量值与目标流量值的差值，调整所述流量控制阀的开度，使得所述实际流量值与所述目标流量值相同。