CN109163785A - 流量校准器和气体流量计校准方法 - Google Patents

流量校准器和气体流量计校准方法 Download PDF

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沈飞宙
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume

Abstract

本公开提供的流量校准器和气体流量计校准方法,涉及流量校准器技术领域。该流量校准器用于校准气体流量计。其包括储液罐、柔性气囊及校准结构。储液罐上开设有进气口,进气口用于和气体流量计连接并连通,柔性气囊设置于储液罐内,并与进气口连接并连通,储液罐被配置为装满液体。校准结构包括导流管和定容容器,定容容器通过导流管与储液罐连通,以在柔性气囊受气压而膨胀的过程中在第一时长内将储液罐中的液体挤压装满定容容器。该流量校准器可以用于各种气体流量计的校准,测量过程平稳可靠,并且制作成本较低。

Description

流量校准器和气体流量计校准方法
技术领域
本公开涉及流量校准器技术领域,具体而言,涉及一种流量校准器和气体流量计校准方法。
背景技术
在涉及气体的工业及研究领域,气体流量计被广泛使用。使用一段时间后,气体流量计会出现较大的测量误差,所以需要定期对流量计进行校准。目前市场上常用的气体流量校准仪有基于皂膜技术的皂膜流量计和美国Bios公司的移动活塞式的流量校准器。
但是,皂膜流量计及移动活塞式的流量校准器均存在各种技术问题,例如,皂膜流量计由于皂膜的易破性,从而影响测量的可靠性,并且,有很多气体会与皂膜发生化学反应,导致皂膜不能形成,从而对这类气体,不能使用皂膜流量计。而移动活塞式的流量校准器需要使用特殊材料制作的活塞及气缸,材料成本昂贵,并且对活塞及气缸的加工精度,光洁度有相当高的要求,加工成很高,此外在测量过程中气缸进行反复充放气,不可避免会导致实际流量的波动。
发明内容
本公开的目的包括提供一种流量校准器,可以用于各种气体流量计的校准,测量过程平稳可靠,并且制作成本较低。
本公开的目的还包括提供一种气体流量计校准方法,可以用于各种类型气体的校准,并且校准过程平稳可靠。
本公开解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的:
本公开提供的一种流量校准器,用于校准气体流量计,所述流量校准器包括储液罐、柔性气囊及校准结构;
所述储液罐上开设有进气口,所述进气口用于和所述气体流量计连接并连通,所述柔性气囊设置于所述储液罐内,并与所述进气口连接并连通,所述储液罐被配置为装满液体;所述校准结构包括导流管和定容容器,所述定容容器通过所述导流管与所述储液罐连通,以在所述柔性气囊受气压而膨胀的过程中在第一时长内将所述储液罐中的液体挤压装满所述定容容器。
进一步地,所述校准结构还包括第一缓冲罐,所述第一缓冲罐与所述定容容器连接并连通,所述导流管与所述第一缓冲罐连通,以使所述液体装满所述第一缓冲罐后溢流至所述定容容器。
进一步地,所述校准结构还包括第二缓冲罐,所述第二缓冲罐与所述定容容器连接并连通,以使所述液体装满所述定容容器后溢流至所述第二缓冲罐。
进一步地,所述第二缓冲罐、所述定容容器及所述第一缓冲罐由上而下竖直排列。
进一步地,所述校准结构还包括第一连接管和第二连接管,所述第一缓冲罐与所述定容容器通过所述第一连接管连接并连通,所述导流管与所述第一连接管连接并连通,所述第二缓冲罐与所述定容容器通过所述第二连接管连接。
进一步地,所述第一连接管与所述定容容器的连接端设置有第一刻度,所述第二连接管与所述定容容器的连接端设置有第二刻度。
进一步地,所述第一连接管和所述第二连接管均为透明材料制成,所述液体为染色液体。
进一步地,所述流量校准器还包括计时器、第一传感器、第二传感器和控制器,所述计时器、所述第一传感器及所述第二传感器分别与所述控制器电连接,所述第一传感器设置于所述定容容器的进口端,并用于液体流经所述进口端时生成第一信号,所述控制器用于接收所述第一信号,并根据所述第一信号控制所述计时器开始计时;所述第二传感器设置于所述定容容器的出口端,并用于液体流经所述出口端时生成第二信号,所述控制器用于接收所述第二信号,并根据所述第二信号控制所述计时器停止计时。
进一步地,所述流量校准器还包括排气泵,所述排气泵与所述柔性气囊连接。
本公开提供的气体流量计校准方法采用所述的流量校准器,述流量校准器包括储液罐、柔性气囊及校准结构;
所述储液罐上开设有进气口,所述进气口用于和所述气体流量计连接并连通,所述柔性气囊设置于所述储液罐内,并与所述进气口连接并连通,所述储液罐被配置为装满液体;所述校准结构包括导流管和定容容器,所述定容容器通过所述导流管与所述储液罐连通,以在所述柔性气囊受气压而膨胀的过程中在第一时长内将所述储液罐中的液体挤压装满所述定容容器。
所述气体流量计校准方法包括:
在液体进入所述定容容器时,记录第一时刻;在所述定容容器充满所述液体时,记录第二时刻;根据所述第二时刻与所述第一时刻的差值计算所述第一时长;根据所述定容容器的容积与所述第一时长的比值计算所述流量校准器的流量,并与所述气体流量计的流量校对。
本公开实施例的有益效果是:
本公开提供的流量校准器,用于校准气体流量计,使用时,气体流量计与流量校准器通过进气口连接并连通,使柔性气囊能够在气体压力下体积膨胀,并挤压储液罐内充满的液体溢流至定容容器内,并在开始工作时记录第一时间,在液体充满定容容器时记录第二时间,然后根据第二时间与第一时间的差值计算第一时长,最后根据定容容器的体积与第一时长的比值计算出流体流量,以与标准气体流量计测量的流体流量进行比较,完成校准。该流量校准器可以用于各种气体流量计的校准,并且测量过程平稳可靠,制作成本较低。
本公开提供的气体流量计校准方法采用该流量校准器,可以方便快捷并且准确地测得流体流量,以对校准气体流量计进行校准。该气体流量计校准方法校准过程平稳可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本公开的某个实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本公开第一实施例提供的流量校准器的结构示意图。
图2为本公开第一实施例提供的流量校准器的局部结构示意图。
图3为较佳实施例提供的一种流量校准器的结构示意图。
图4为较佳实施例提供的另一种流量校准器的结构示意图。
图5为本公开第一实施例提供的流量校准器的结构框图。
图6本公开第二实施例提供的气体流量计校准方法的流程框图。
图7本公开第二实施例提供的气体流量计校准方法的部分流程框图。
图标:100-流量校准器;110-储液罐;112-进气口;120-柔性气囊;130-校准结构;131-导流管;132-第一缓冲罐;133-定容容器;134-第二缓冲罐;135-第一连接管;1351-第一刻度;136-第二连接管;1361-第二刻度;137-计时器;138-第一传感器;139-第二传感器;101-控制器;140-排气泵。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围,而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本公开的描述中,需要说明的是,术语“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该公开产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本公开和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本公开的限制。
此外,术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本公开的描述中,还需要说明的是,除非另外有更明确的规定与限定,术语“设置”、“连接”应做更广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或是一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
下面结合附图,对本公开的一个实施方式作详细说明,在不冲突的情况下,下述的实施例中的特征可以相互组合。
第一实施例
图1为本实施例提供的流量校准器100的结构示意图。图2为本实施例提供的流量校准器100的局部结构示意图。请结合参照图1和图2,本实施例提供了一种流量校准器100,其用于校准气体流量计。该流量校准器100包括储液罐110、柔性气囊120及校准结构130。
储液罐110用于和气体流量计连接并连通,并被配置为装满液体。柔性气囊120设置于储液罐110内,并与气体流量计连通,以能够被充气膨胀。校准结构130与储液罐110连接并连通,校准结构130用于接收储液罐110因柔性气囊120膨胀而溢出的流体,并根据流体的体积以及溢流的时间计算流体流量,以与气体流量计测得的流量进行比对校准。
可以理解的是,测量的气体与液体相互隔离不接触,因此使用范围大,并且,这种结构的流量校准器100制作成本比较低。
本实施例中,储液罐110上开设有进气口112,进气口112用于和气体流量计连接并连通,柔性气囊120设置于储液罐110内,并与进气口112连接并连通。储液罐110还用于连接校准结构130。
作为一种实施方式,校准结构130包括导流管131、第一缓冲罐132、定容容器133和第二缓冲罐134。
第一缓冲罐132与定容容器133连接并连通,导流管131与第一缓冲罐132连通,以使液体装满第一缓冲罐132后溢流至定容容器133。
第二缓冲罐134与定容容器133连接并连通,以使液体装满定容容器133后溢流至第二缓冲罐134。
优选地,第二缓冲罐134、定容容器133及第一缓冲罐132由上而下竖直排列。
可以理解的是,气体进气体流量计测量后,进一步通过进气口112进入柔性气囊120,柔性气囊120膨胀,能够使得流体首先进入第一缓冲罐132进行缓冲,装满第一缓冲罐132后会进一步进入定容容器133,并装满定容容器133,气体进一步通入柔性气囊120,可以使得流体进一步进入第二缓冲罐134。
第一缓冲罐132能够使得一开始流速不稳的流体首先进入第一缓冲罐132内,然后流速稳定的流体再进入定容容器133进行测量,保证计算的精度。
第二缓冲罐134能够使得从定容容器133溢流的流体暂时容置,待检测结束回流至储液罐110内,不会造成浪费或者污染。
应当理解,只要能实现通过流体溢流体积及溢流时间计算出流体流量,在其他较佳实施例中,可以将定容容器133直接通过导流管131与储液罐110连通,从而在柔性气囊120受气压而膨胀的过程中在第一时长内将储液罐110中的液体挤压装满定容容器133。
为了保证测量精度,并方便准确读数,本实施例中,校准结构130还包括第一连接管135和第二连接管136,第一缓冲罐132与定容容器133通过第一连接管135连接并连通,导流管131与第一连接管135连接并连通,第二缓冲罐134与定容容器133通过第二连接管136连接。
第一连接管135和第二连接管136为两个较细的管子,第一连接管135与定容容器133的连接端设置有第一刻度1351,第二连接管136与定容容器133的连接端设置有第二刻度1361。可以理解的是,液体流经第一刻度1351时开始计时,流经第二刻度1361时停止计时,通过时间差计算出第一时长,再根据定容容器133的体积和第一时长的比值就可以简单的计算出流体流量。
优选地,第一连接管135和第二连接管136均为透明材料制成,液体为染色液体。
图3为较佳实施例提供的一种流量校准器100的结构示意图。请参照图3,应当理解,只要能方便实现流体流量的计算,储液罐110的形状结构、柔性气囊120在储液罐110内的位置、进气口112的位置以及导流管131与储液罐110的连接位置均可以根据实际需要变化。例如,储液罐110设置为平放的圆筒形,进气口112设置于储液罐110的一侧,导流管131与储液罐110的另一侧连接并连通等。
图4为较佳实施例提供的另一种流量校准器100的结构示意图。请参照图4,需要说明的是,在其他较佳实施例中,只要能方便实现流体流量的计算,还可以改变第一缓冲罐132、定容容器133及第二缓冲罐134的位置关系,例如,第一缓冲罐132、定容容器133及第二缓冲罐134并排设置,其中,第一缓冲罐132通过导流管131连接并连通,定容容器133与第一缓冲罐132通过第一连接管135连接并连通,第二缓冲罐134与定容容器133通过第二连接管136连接并连通,并且,第二连接管136的高度高于第一连接管135的高度,以保证流体充满定容容器133然后再溢流至第二缓冲罐134内。
请继续参照图2,需要说明的是,本实施例中,为了使得流量校准器100能够循环使用,流量校准器100还包括排气泵140,排气泵140与柔性气囊120连接。可以理解的是,待测量结束,可以通过排气泵140快速将柔性气囊120内的气体排出,使得第二缓冲罐134、定容容器133及第一缓冲罐132内的流体回流至储液罐110内,以备下次使用。
图5为本实施例提供的流量校准器100的结构框图。请参照图5,为了保证流量校准器100的测量精度,本实施例中,流量校准器100还包括计时器137、第一传感器138、第二传感器139和控制器101。
计时器137、第一传感器138及第二传感器139分别与控制器101电连接,第一传感器138设置于定容容器133的进口端,也即是第一刻度1351线处,并用于液体流经进口端时生成第一信号,控制器101用于接收第一信号,并根据第一信号控制计时器137开始计时。
第二传感器139设置于定容容器133的出口端,也即是第二刻度1361线处,并用于液体流经出口端时生成第二信号,控制器101用于接收第二信号,并根据第二信号控制计时器137停止计时。
可以理解的是,计时器137能够显示出第一时长,然后可以方便地根据定容容器133的体积与第一时长的比值计算出流体流量。需要说明的是,第一传感器138和第二传感器139可以选用液位传感器。
综上,本公开提供的流量校准器100,用于校准气体流量计,使用时,气体流量计与流量校准器100通过进气口112连接并连通,使气体流过气体流量计后,能够通过进气口112进入柔性气囊120。柔性气囊120能够在气体压力下体积膨胀,并挤压储液罐110内充满的液体溢流至定容容器133内,并在开始工作时记录第一时间,在液体充满定容容器133时记录第二时间,然后根据第二时间与第一时间的差值计算第一时长,最后根据定容容器133的体积与第一时长的比值计算出流体流量,以与标准气体流量计测量的流体流量进行比较,完成校准。由于气体与流体不接触,相对于皂膜流量校准器100和湿式流量校准器100具有适用范围更广,测量更可靠,并且相对于Bios的移动活塞式流量校准器100,该流量校准器100制作成本较低。
第二实施例
图6本本实施例提供的气体流量计校准方法的流程框图。图7本实施例提供的气体流量计校准方法的部分流程框图。请结合参照图6和图7,本实施例公开了一种气体流量计校准方法,其采用第一实施例公开的流量校准器100。流量校准器100的具体结构与第一实施例完全相同,这里不再赘述。
该气体流量计校准方法包括:
步骤S110:在液体进入定容容器133时,记录第一时刻。
需要说明的是,第一时刻为开始计量的时刻,为了保证计算精度,步骤S110还包括以下步骤:
步骤S112:将从气体流量计流出的气体通入柔性气囊120。充气过程中,储液罐110中的液体通过导流管131排出至第一缓冲罐132中。
步骤S113:在液体从第一缓冲罐132溢流至第一刻度1351时,即进入定容容器133时,第一传感器138生成第一信号,控制器101根据第一信号控制计时器137开始计时。
步骤S120:在定容容器133充满液体时,记录第二时刻。
需要说明的是,步骤S120还包括以下步骤:
S121:在液体从定容容器133溢流至第二刻度1361时,即充满定容容器133时,第二传感器139生成第二信号,控制器101根据第二信号控制计时器137停止计时。
步骤S130:根据第二时刻与第一时刻的差值计算第一时长△t。
步骤S140:根据定容容器133的容积V与第一时长△t的比值计算流量校准器100的流量,并与气体流量计的流量校对。
步骤S150:启动排气泵140,将柔性气囊120中的气体排出,以使第二缓冲罐134、定容容器133及第一缓冲罐132中的液体回流至储液罐110,准备下次测量。
以氯化氢的校准为例,本实施例还提供了以下使用方法:
气体流量计所通气体为1000ppm的氯化氢气体。由于氯化氢气体的腐蚀性,不可以用皂膜流量计校准。液体选用蒸馏水,可以向蒸馏水滴入染色剂。定容容器133的容积为300.0毫升。
(1)使气体流量计处于工作状态,这时有被测气体从气体流量计流出。
(2)流量校准器100开机后,自动预置到待测状态。这时,柔性气囊120里基本没有气体,储液罐110充满水。
(3)将气体流量计出口与流量校准器100进气口112连接,这时校准过程开始。
(4)约30秒后,校准器停止工作,进气口112阀门自动关闭,同时排气泵140开始将气体内的气体排出后停止工作。这时,气体流量计的液晶屏显示流量读数为719.4ml/min,流体充满定容容器133的时间是25秒。
(5)流量计算公式为:
流量=体积/时间=300.0/(25/60)=719.4ml/min
综上,本公开提供的气体流量计校准方法采用该流量校准器100,可以方便快捷并且准确地测得流体流量,以对校准气体流量计进行校准。该气体流量计校准方法校准过程平稳可靠。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流量校准器,用于校准气体流量计,其特征在于,所述流量校准器包括储液罐、柔性气囊及校准结构;
所述储液罐上开设有进气口,所述进气口用于和所述气体流量计连接并连通,所述柔性气囊设置于所述储液罐内,并与所述进气口连接并连通,所述储液罐被配置为装满液体;所述校准结构包括导流管和定容容器,所述定容容器通过所述导流管与所述储液罐连通,以在所述柔性气囊受气压而膨胀的过程中在第一时长内将所述储液罐中的液体挤压装满所述定容容器。
2.如权利要求1所述的流量校准器,其特征在于,所述校准结构还包括第一缓冲罐,所述第一缓冲罐与所述定容容器连接并连通,所述导流管与所述第一缓冲罐连通,以使所述液体装满所述第一缓冲罐后溢流至所述定容容器。
3.如权利要求2所述的流量校准器,其特征在于,所述校准结构还包括第二缓冲罐,所述第二缓冲罐与所述定容容器连接并连通,以使所述液体装满所述定容容器后溢流至所述第二缓冲罐。
4.如权利要求3所述的流量校准器,其特征在于,所述第二缓冲罐、所述定容容器及所述第一缓冲罐由上而下竖直排列。
5.如权利要求4所述的流量校准器,其特征在于,所述校准结构还包括第一连接管和第二连接管,所述第一缓冲罐与所述定容容器通过所述第一连接管连接并连通,所述导流管与所述第一连接管连接并连通,所述第二缓冲罐与所述定容容器通过所述第二连接管连接。
6.如权利要求5所述的流量校准器,其特征在于,所述第一连接管与所述定容容器的连接端设置有第一刻度,所述第二连接管与所述定容容器的连接端设置有第二刻度。
7.如权利要求6所述的流量校准器,其特征在于,所述第一连接管和所述第二连接管均为透明材料制成,所述液体为染色液体。
8.如权利要求1所述的流量校准器,其特征在于,所述流量校准器还包括计时器、第一传感器、第二传感器和控制器,所述计时器、所述第一传感器及所述第二传感器分别与所述控制器电连接,所述第一传感器设置于所述定容容器的进口端,并用于液体流经所述进口端时生成第一信号,所述控制器用于接收所述第一信号,并根据所述第一信号控制所述计时器开始计时;所述第二传感器设置于所述定容容器的出口端,并用于液体流经所述出口端时生成第二信号,所述控制器用于接收所述第二信号,并根据所述第二信号控制所述计时器停止计时。
9.如权利要求1所述的流量校准器,其特征在于,所述流量校准器还包括排气泵,所述排气泵与所述柔性气囊连接。
10.一种气体流量计校准方法,其特征在于,采用如权利要求1-9任意一项所述的流量校准器,所述气体流量计校准方法包括:
在液体进入所述定容容器时,记录第一时刻;在所述定容容器充满所述液体时,记录第二时刻;根据所述第二时刻与所述第一时刻的差值计算所述第一时长;根据所述定容容器的容积与所述第一时长的比值计算所述流量校准器的流量,并与所述气体流量计的流量校对。
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