CN110673661A - 一种高精度配气方法及装置 - Google Patents

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李士良
张建伟
黄鹏
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Abstract

本发明提供一种高精度配气方法及装置，该方法采用多个具有相同额定流程的单一流程的流量控制器实现；该方法包括：接收预设配气浓度值并据此确定用于输入样气的流量控制器的个数m以及用于输入底气的流量控制器的个数n；将m个流量控制器与样气通道连通，n个流量控制器与底气通道连通。该装置包括：多个具有相同额定流程的单一流程的流量控制器；进气控制阀，与流量控制器的进口端相连；处理器，与进气控制阀相连，用于将m个流量控制器与样气管道相连通，将n个流量控制器与底气管道相连通。本发明能避免高精度流量计的修正系数带入最终的配气浓度计算中，实现高精度配气。

Description

一种高精度配气方法及装置
技术领域
本发明涉及配气技术领域，尤其涉及一种高精度配气方法及装置。
背景技术
配气是将一定浓度的标准气体按预定比例精确地配置(稀释)出来，可用于标准气体配比、稀释、仪表线性测试等。
现有技术中，如中国专利文献CN203075910U将多个流量可调控的流量控制器与同一个出口通道相连，通过控制各流量控制器对各路气体流量的比值调整实现气体的稀释、混合过程。此时，该多个流量控制器的误差不可避免地混入了配气过程，最终配出的气体浓度误差较大。
由于对配气浓度的精度要求，高精度配气一直是配气技术领域追求的目标。
发明内容
本发明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，或者可通过实践本发明而学习。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种高精度配气方法，采用多个单一流程的流量控制器实现，所述多个单一流程的流量控制器具有相同额定流程；所述配气方法包括步骤：
接收预设配气浓度值；
根据所述预设配气浓度值确定用于输入样气的流量控制器的个数m，以及用于输入底气的流量控制器的个数n；
将m个流量控制器与样气通道连通，n个流量控制器与底气通道连通。
可选地，所述将m个流量控制器与样气通道连通，n个流量控制器与底气通道连通之后，包括：
将与样气通道连通的流量控制器记为第一流量控制器，与底气通道连通的流量控制器记为第二流量控制器；并根据所述第一流量控制器及所述第二流量控制器的实际流量值计算实际配气浓度值。
可选地，所述实际配气浓度值Cp＝F1*C0/(F1+F2)；其中，C0为样气浓度值；F1为所有所述第一流量控制器的实际流量值之和；F2为所有所述第二流量控制器的实际流量值之和。
可选地，所述第一流量控制器及所述第二流量控制器的实际流量值由同一个高精度流量计测量得到。
本发明实施例还提供一种高精度配气装置，包括样气通道、底气通道、出口通道，其特征在于，所述高精度配气装置包括：
多个单一流程的流量控制器，具有进口端及出口端，所述多个单一流程的流量控制器具有相同额定流程；
进气控制阀，与所述流量控制器的进口端相连，用于控制所述流量控制器是否与所述样气通道和底气通道的其中一个相连通；
处理器，与所述进气控制阀相连，用于将m个流量控制器与所述样气管道相连通，将n个流量控制器与所述底气管道相连通。
可选地，所述高精度配气装置包括出气控制阀以及与所述出气控制阀相连的高精度流量计，所述出气控制阀与所述流量控制器的出口端及所述出口管道相连，用于控制所述流量控制器是否与所述高精度流量计和所述出口通道的其中一个相连通。
可选地，所述高精度配气装置包括单向阀，设置在所述流量控制器的出口端。
可选地，所述处理器还用于将与样气通道连通的流量控制器记为第一流量控制器，与底气通道连通的流量控制器记为第二流量控制器；并根据所述第一流量控制器及所述第二流量控制器的实际流量值计算实际配气浓度值。
可选地，还包括显示器，与所述处理器相连，所述显示器用于显示所述实际配气浓度值。
可选地，所述高精度配气装置包括存储器，用于存储所述每个所述流量控制器的流量经由同一个高精度流量计测量后记录的实际流量值。
本发明提供了一种高精度配气方法及装置，通过高精度流量计校准了各个单一流程的流量控制器，同时避免高精度流量计的修正系数带入最终的配气浓度计算中，实现高精度的“零误差”配气。
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发明，本发明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发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本发明实施例的高精度配气方法的流程示意图。
图2为本发明实施例的高精度配气装置的结构示意图。
图3为本发明另一实施例的高精度配气装置的结构示意图。
图4为本发明另一实施例的高精度配气装置的结构示意图。
图5为本发明另一实施例的高精度配气装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种高精度配气方法，采用多个单一流程的流量控制器实现，所述多个单一流程的流量控制器具有相同额定流程；本发明中单一流程的流量控制器是指该流量控制器只有一种流量，例如毛细管式、小孔式等这种流量控制器。该单一流程可以视为流量控制器的全程流量。
所述高精度配气方法包括步骤：
101、接收预设配气浓度值；
102、根据所述预设配气浓度值确定用于输入样气的流量控制器的个数m，以及用于输入底气的流量控制器的个数n；其中，m、n为自然数；
在确定个数m、n时，一般还要结合样气管道通入的样气的样气浓度。例如，可以根据样气浓度值与预设配气浓度值的比值确定个数m、n。
103、将m个流量控制器与样气通道连通，n个流量控制器与底气通道连通。
由于每个流量控制器的流程是一样的，因此，本发明通过确定与样气通道的流量控制器的个数以及底气通道相连通的流量控制器的个数达到最终的配气浓度值。举例来说，若样气浓度为100％，预设配气浓度值为50％，此时与样气通道的流量控制器的个数以及底气通道相连通的流量控制器的个数应该是相同的，例如都是2个，即m＝2，n＝2，当然也可以是1个、3个或更多。
在本发明的一个实施例中，在步骤103之后，包括：
将与样气通道连通的流量控制器记为第一流量控制器，与底气通道连通的流量控制器记为第二流量控制器；并根据所述第一流量控制器及所述第二流量控制器的实际流量值计算实际配气浓度值。在具体实施时，可以将实际配气浓度值输出显示，一般地，实际配气浓度值与预设配气浓度值相接近。
更具体地，可以通过同一个高精度流量计对每一个流量控制器测量的实际流量值，对流量控制的流量进行校准。若该高精度流量计修正系数记为k，该高精度流量计测量出的所有第一流量控制器的实际流量值之和为F1，该高精度流量计测量出的所有第二流量控制器的实际流量值之和为F2；则最终的实际配气浓度值Cp＝kF1*C0/(kF1+kF2)＝F1*C0/(F1+F2)。可见，高精度流量计修正系数是不会对最终的实际配气浓度值产生影响的。
由于采用多个单一流程的流量控制器，且多个单一流程的流量控制器具有相同额定流程，因此可以避免该高精度流量计的线性测量误差，线性测量误差是指流量控制器在测量不同流量时具有不同的修正系数。由于本发明中，采用的单一流程的流量控制器的额定流程时相同的，因此，其对应的修正系数k也相同。
在上述任一实施例的基础上，在步骤103中，m个与样气通道连通的流量控制器以及n个与底气通道连通的流量控制器可以自由选择，例如有计算机随机指定，也可以由实验人员进行指定，本发明对此并不做限制。
可选地，在本发明的另一个实施例中，在步骤S102中，可以先根据预设配气浓度值与原样气浓度的比值确定要选取的第一流量控制器与第二流量控制器的个数，或者第一流量控制器的个数与第二流量控制器的个数的比值；再根据每个流量控制器的实际流量值，选取具体的第一流量控制器与第二流量控制器。上述第一流量控制器是指与样气通道连通的流量控制器；第二流量控制器是指与底气通道连通的流量控制器。
举例来说，若样气浓度为100％，预设配气浓度值为50％，此时，第一流量控制器的个数与第二流量控制器的个数的比值为1:1；若有四个流量控制器，其对应的实际流量值分别是99.8ml/min、100.2ml/min、100.1ml/min、99.9ml/min；在执行步骤103时，可以选取2个第一流量控制器与2个第二流量控制器，实际流量值为99.8ml/min、100.2ml/min的作为第一流量控制器，实际流量值为100.1ml/min、99.9ml/min的作为第二流量控制器，此时，计算出的实际配气浓度值与预设配气浓度值更一致。
如图2所示，本发明还提供一种高精度配气装置，包括样气通道11、底气通道12、出口通道13，多个单一流程的流量控制器20、进气控制阀30、处理器40。其中：
流量控制器20具有进口端21及出口端22；流量控制器为单一流程控制器，且该多个单一流程的流量控制器具有相同额定流程。上述单一流程的流量控制器是指该流量控制器只有一种流量，例如毛细管式、小孔式等这种流量控制器。该单一流程可以视为流量控制器的全程流量。在具体实施时，流量控制器的个数N为2-20，优选2-15，例如是3个、5个或10个。
进气控制阀30与流量控制器的进口端相连，用于控制流量控制器是否与样气通道和底气通道的其中一个相连通；也就是说，通过进气控制阀30可以控制流量控制器与样气通道相连通或与底气通道相连通，或既不与样气通道相连通也不与底气通道相连通。具体实施时，进气控制阀30可以为多路比例通断控制阀；此外，还可以为多个三通配气阀。
处理器40与进气控制阀30相连，用于将m个流量控制器与样气管道11相连通，将n个流量控制器与底气管道12相连通。
在本发明的一个实施例中，处理器40用于接收预设配气浓度值，根据所述预设配气浓度值确定个数m、n。在确定个数m、n时，一般还要结合样气管道通入的样气的样气浓度。例如，可以根据样气浓度值与预设配气浓度值的比值确定个数m、n。在本发明的另一个实施例中，由实验人员根据预设配气浓度值以及样气浓度值来确定m、n，并输入到处理器即可。上述m个与样气通道连通的流量控制器以及n个与底气通道连通的流量控制器可以自由选择，例如有计算机随机指定，也可以由实验人员进行指定，本发明对此并不做限制。
此外，还可以包括存储器(图中未显示)，用于存储每个流量控制器的流量经由同一个高精度流量计测量后记录的实际流量值。存储器与处理器相连，用于为计算实际配气浓度值提供数据支持。
在图2对应的实施例的基础上，本发明还提供一种高精度配气装置，除了包括样气通道11、底气通道12、出口通道13，多个流量控制器20、进气控制阀30、处理器40之外。如图3所示，还包括出气控制阀60以及与出气控制阀60相连的高精度流量计50，本实施例中，该配气装置可以同时实现流量控制器20的实际流量值的测量。
出气控制阀60与流量控制器20的出口端及出口管道13相连，更具体地，出气控制阀60的进口端与流量控制器20的出口端相连，出气控制阀60的出口端与出口管道13相连，用于控制流量控制器是否与高精度流量计和出口通道的其中一个相连通。也就是说，通过出气控制阀60可以控制流量控制器的出口端与高精度流量计相连通，或与出口通道相连通，或与高精度流量计和出口通道都不连通。出气控制阀60可以为三通校准阀或多路三通组合阀。出气控制阀60可以与处理器40相连，由处理器40控制器其开关状态。
此外，如图4所示，上述高精度流量计60还可以通过单向阀71直接连接在出口管道上，此时，出气控制阀60可以为二通校准阀或多路二通组合阀。
如图5所示，在本实施例中，高精度配气装置包括单向阀72，设置在流量控制器的出口端，该单向阀72可以设置在每一个流量控制器的出口端，更具体地，可以设置在出气控制阀的上端。在测量实际流量值时，其中一个流量控制器与高精度流量计相连通后，通过单向阀可以关闭其他流量控制器的出口端；在进行配气时，通过单向阀可以关闭进口端既不与样气通道相连通也不与底气通道相连通的流量控制器。需要说明的是，当已经设置有出气控制阀60时，若通过出气控制阀60可以控制流量控制器的出口端关闭，也可以不额外设置单向阀72。本实施例中，高精度流量计60时通过单向阀71直接连接在出口管道13上的。虽然图中没显示，该些单向阀71、72页可以与处理器相连，由处理器40控制器开启或关闭。
在上述任一实施例提供的高精度配气装置的基础上，处理器40可以用于将与样气通道连通的流量控制器记为第一流量控制器，与底气通道连通的流量控制器记为第二流量控制器；并根据所述第一流量控制器及所述第二流量控制器的实际流量值计算实际配气浓度值。在具体实施时，可以将实际配气浓度值输出显示，一般地，实际配气浓度值与预设配气浓度值相接近。
更具体地，可以通过同一个高精度流量计对每一个流量控制器测量的实际流量值，对流量控制的流量进行校准。若该高精度流量计修正系数记为k，该高精度流量计测量出的所有第一流量控制器的实际流量值之和为F1，该高精度流量计测量出的所有第二流量控制器的实际流量值之和为F2；则最终的实际配气浓度值Cp＝kF1*C0/(kF1+kF2)＝F1*C0/(F1+F2)。可见，高精度流量计修正系数是不会对最终的实际配气浓度值产生影响的。
由于采用多个单一流程的流量控制器，且多个单一流程的流量控制器具有相同额定流程，因此可以避免该高精度流量计的线性测量误差，线性测量误差是指流量控制器在测量不同流量时具有不同的修正系数。由于本发明中，采用的单一流程的流量控制器的额定流程时相同的，因此，其对应的修正系数k也相同。
在上述任一实施例提供的高精度配气装置的基础上，本发明的一个实施例中，还可以包括显示器(图中未显示)，可以用于显示处理器计算出的实际配气浓度；还可以用于显示被选取的第一流量控制器、第二流量控制器。若处理器还计算了实际配气浓度与预设配气浓度的偏差，则该偏差也可以通过显示器进行显示。
本发明实施例提供的高精度配气方法及配气装置，操作简单，采用多个单一流程的流量控制器，且多个单一流程的流量控制器具有相同额定流程，通过高精度流量计校准了各个单一流程的流量控制器；从而避免将高精度流量计的修正系数k带入到最终的配气浓度的计算中，由于采用的是同一额定流程的流量控制器，因此还可以避免高精度流量计在测量不同流程时的线性误差带入到配气浓度的计算中，进一步减少了误差。本发明通过对实际配气浓度的计算，为用户提供了更精准的配气浓度。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，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。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度配气方法，其特征在于，采用多个单一流程的流量控制器实现，所述多个单一流程的流量控制器具有相同额定流程；所述高精度配气方法包括步骤：
接收预设配气浓度值；
根据所述预设配气浓度值确定用于输入样气的流量控制器的个数m，以及用于输入底气的流量控制器的个数n；
将m个流量控制器与样气通道连通，n个流量控制器与底气通道连通。
2.根据权利要求1所述的高精度配气方法，其特征在于，所述将m个流量控制器与样气通道连通，n个流量控制器与底气通道连通之后，包括：
将与样气通道连通的流量控制器记为第一流量控制器，与底气通道连通的流量控制器记为第二流量控制器；并根据所述第一流量控制器及所述第二流量控制器的实际流量值计算实际配气浓度值。
3.根据权利要求2所述的高精度配气方法，其特征在于，所述实际配气浓度值Cp＝F1*C0/(F1+F2)；其中，C0为样气浓度值；F1为所有所述第一流量控制器的实际流量值之和；F2为所有所述第二流量控制器的实际流量值之和。
4.根据权利要求2所述的高精度配气方法，其特征在于，所述第一流量控制器及所述第二流量控制器的实际流量值由同一个高精度流量计测量得到。
5.一种高精度配气装置，包括样气通道、底气通道、出口通道，其特征在于，所述高精度配气装置包括：
多个单一流程的流量控制器，具有进口端及出口端，所述多个单一流程的流量控制器具有相同额定流程；
进气控制阀，与所述流量控制器的进口端相连，用于控制所述流量控制器是否与所述样气通道和底气通道的其中一个相连通；
处理器，与所述进气控制阀相连，用于将m个流量控制器与所述样气管道相连通，将n个流量控制器与所述底气管道相连通。
6.根据权利要求5所述高精度配气装置，其特征在于，所述高精度配气装置包括出气控制阀以及与所述出气控制阀相连的高精度流量计，所述出气控制阀与所述流量控制器的出口端及所述出口管道相连，用于控制所述流量控制器是否与所述高精度流量计和所述出口通道的其中一个相连通。
7.根据权利要求5或6所述高精度配气装置，其特征在于，所述高精度配气装置包括单向阀，设置在所述流量控制器的出口端。
8.根据权利要求5所述高精度配气装置，其特征在于，所述处理器用于将与样气通道连通的流量控制器记为第一流量控制器，与底气通道连通的流量控制器记为第二流量控制器；并根据所述第一流量控制器及所述第二流量控制器的实际流量值计算实际配气浓度值。
9.根据权利要求8所述高精度配气装置，其特征在于，还包括显示器，与所述处理器相连，所述显示器用于显示所述实际配气浓度值。
10.根据权利要求5所述高精度配气装置，其特征在于，所述高精度配气装置包括存储器，用于存储所述每个所述流量控制器的流量经由同一个高精度流量计测量后记录的实际流量值。
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