CN114432944A - 一种配气系统及配气方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配气系统及配气方法，配气系统包括配气组件、测试腔和真空泵，所述配气组件包括背景气瓶、混合腔和至少一个目标气瓶，所述目标气瓶通过对应的目标气路和所述混合腔连通，所述背景气瓶通过背景气路和所述混合腔连通，所述目标气路上设有第一阀门，所述背景气路上设有第二阀门，所述测试腔一端通过换气管路和所述混合腔连通，所述换气管路上设有第三阀门，所述测试腔另一端和所述真空泵连接，所述真空泵用于对所述混合腔抽真空，所述混合腔内设有第一气压计，所述第一气压计用于监测所述混合腔中的气体压强。通过采用分压控制可以提高混合气体各组分浓度的控制精度，提高气体稀释倍数，缩短配气时间，实现痕量多组分混合气体配制。

Description

一种配气系统及配气方法

技术领域

本发明涉及配气技术领域，尤其涉及一种配气系统及配气方法。

背景技术

在工业生产过程中，特别是化学品的生产以及化学试验过程中，往往需要配制各种各样的混合气体，有的是为了稀释气体，比如N2加入SF6气体中，稀释而成含SF6气体的混合气，或者将SF6气体与N2、CO、SO2、H2S等气体进行混合，得到包含多种组成成分的混合气，用于进行化学试验或者用于制取气体分析仪、纯度仪、可燃气体检测报警器、气体检漏仪、各种气体传感器等的检定、检测和校准及性能评价的标准气体。

在气体分析仪器领域，在对仪器进行标定或校准时，需要不同浓度的气体，而此时所需的每种浓度的标准气体量不大，但又需要为标定点配备相应浓度的标准气体。如果为每个标定点购买专业厂家生产的标准气体，不但成本高，不经济，而且还造成很大的浪费。

现有技术通常采用由高浓度的原料气通过稀释配制低浓度标准气的方法获得低浓度的标准气体，配置方法分为动态配气法和静态配气法两类，静态配气法是将一定量的已知浓度气体或易挥发性液体加入到已知容积的稀释气体容器中，该方法是目前商业上和科研中使用较多的方法，具有设备简单、操作容易的优点，但是，静态配气法受容器体积限制，无法配比低浓度气体；动态配气法是持续按一定流量比将已知组分的气体和稀释气混合比例配比低浓度气体，但配气精度较低，并且器件测试过程中需要切换不同浓度的标气或混合气体时，往往需要较长时间的冲洗检测腔，气氛才能恢复到原始状态，气体传感器等吸附气体后的解吸速度比较慢，大大影响了测试速度及准确性，不适合大量采集样本数据。

因此，需要提供一种可以实现低浓度配气并且提高气体浓度控制精度并且能够精确控制配气系统中环境压强的配气系统来解决上述技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种配气系统。解决了现有技术中在仪器测试过程中需要切换不同浓度的标气或混合气体时，需要较长时间的冲洗检测腔，影响测试速度及准确性的问题。

本发明的技术效果通过如下实现的：

一种配气系统，包括配气组件、测试腔和真空泵，所述配气组件包括背景气瓶、混合腔和至少一个目标气瓶，所述目标气瓶通过对应的目标气路和所述混合腔连通，所述背景气瓶通过背景气路和所述混合腔连通，所述目标气路上设有第一阀门，所述背景气路上设有第二阀门，所述测试腔一端通过换气管路和所述混合腔连通，所述换气管路上设有第三阀门，所述测试腔另一端和所述真空泵连接，所述真空泵用于对所述混合腔抽真空，所述混合腔内设有第一气压计，所述第一气压计用于监测所述混合腔中的气体压强。通过控制第一阀门、第二阀门的开启和闭合，使得在混合腔中进行配气的过程中增加了时间变量，可以精确控制目标气体和混合气的注入时间，提高了目标气体的稀释倍数，从而可以制得更低浓度的气体，进一步提高配气的精度。

进一步地，所述配气组件还包括两个质量流量控制器，两个所述质量流量控制器分别设置在所述目标气路和所述背景气路上。

另外，还提供一种配气方法，所述方法基于上述的配气系统实现的，所述方法包括：

确定混合腔和测试腔之间的体积比例；

基于测试腔需要注入混合气的压强根据混合腔和测试腔之间的体积比例得到需要注入的混合腔中气体的压强；

获取需要配气的混合气中目标气体的浓度，以得到目标气体和背景气体之间的浓度比例；

根据需要注入的混合腔中气体的压强和目标气体和背景气体之间的浓度比例得到目标气体和背景气体的分压；

控制真空泵将混合腔抽成真空状态；

根据目标气体的分压控制目标气体注入混合腔中；

根据背景气体的分压控制背景气体注入混合腔中，以得到混合气体；

打开第三阀门以使混合腔内的混合气体扩散至测试腔中，以在测试腔形成目标浓度的混合气体。通过采用分压控制可以提高混合气体各组分浓度的控制精度，提高气体稀释倍数，缩短配气时间，实现痕量多组分混合气体配制。

进一步地，所述测试腔和所述真空泵连接，打开第三阀门以使混合腔内的混合气体扩散至测试腔中，之前包括：

利用真空泵将测试腔抽成真空状态。通过设置真空泵实现辅助换气功能，使得可以先将混合腔抽真空以在混合腔中完成目标气体和背景气体的混合配气，再将测试腔抽真空，以使混合腔中配置完成的气体快速扩散至测试腔中，实现了气路的快速切换有利于准确测量需要标定的仪器的响应与恢复时间，解决了现有技术中在仪器测试过程中需要切换不同浓度的标气或混合气体时，需要较长时间的冲洗检测腔，影响测试速度及准确性的问题。

进一步地，打开第三阀门以使混合腔内的混合气体扩散至测试腔中，之前包括：

在测试腔中注入预设压强的背景气体。

进一步地，根据目标气体的分压控制目标气体注入混合腔中，包括：

根据目标气体的分压配置目标气体的预设流速和预设时间；

根据目标气体的预设流速和预设时间向混合腔中注入目标气体，当第一气压计检测到混合腔中压强增加值为目标气体的分压时，控制目标气路上的第一阀门关闭。

进一步地，根据背景气体的分压控制背景气体注入混合腔中，包括：

根据背景气体的分压配置背景气体的预设流速和预设时间；

根据背景气体的预设流速和预设时间向混合腔中注入背景气体，当第一气压计检测到混合腔中压强增加值为背景气体的分压时，控制背景气路上的第二阀门关闭。在混合腔配气过程中通过第一气压计分压控制目标气体和背景气体的注入，使得通过分压原理在混合腔中完成目标气体和背景气体的混合配气，从而提高混合气体各组分浓度的控制精度，提高气体稀释倍数，缩短配气时间，实现痕量多组分混合气体配制，解决了使用流速控制配气方式导致配气精度低，气体浓度达到目标浓度过程中耗时长，无法准确测定仪器响应和恢复时间的问题。

进一步地，所述测试腔上设有第二气压计，打开第三阀门以使混合腔内的混合气体扩散至测试腔中，之前包括：

利用第二气压计确定测试腔中压强为零。

进一步地，所述混合腔外设有湿度控制腔，所述湿度控制腔用于向所述混合腔注入水蒸气，所述混合腔内设有湿度传感器，所述湿度传感器用于监测所述混合腔中气体的湿度。

进一步地，打开第三阀门以使混合腔内的混合气体扩散至测试腔中，之前包括：

获取需要注入的测试腔中气体的湿度，以确定需要注入的混合腔中气体的湿度；

利用湿度传感器确定混合腔中混合气体的湿度等于需要注入的混合腔中气体的湿度。

如上所述，本发明具有如下有益效果：

1)在混合腔配气过程中通过第一气压计分压控制目标气体和背景气体的注入，使得通过分压原理在混合腔中完成目标气体和背景气体的混合配气，从而提高混合气体各组分浓度的控制精度，提高气体稀释倍数，缩短配气时间，实现痕量多组分混合气体配制，解决了使用流速控制配气方式导致配气精度低，气体浓度达到目标浓度过程中耗时长，无法准确测定仪器响应和恢复时间的问题。

2)通过设置真空泵实现辅助换气功能，使得可以先将混合腔抽真空以在混合腔中完成目标气体和背景气体的混合配气，再将测试腔抽真空，以使混合腔中配置完成的气体快速扩散至测试腔中，实现了气路的快速切换有利于准确测量需要标定的仪器的响应与恢复时间，解决了现有技术中在仪器测试过程中需要切换不同浓度的标气或混合气体时，需要较长时间的冲洗检测腔，影响测试速度及准确性的问题。

3)通过控制第一阀门、第二阀门的开启和闭合，使得在混合腔中进行配气的过程中增加了时间变量，可以精确控制目标气体和混合气的注入时间，提高了目标气体的稀释倍数，从而可以制得更低浓度的气体，进一步提高配气的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还能够根据这些附图获得其它附图。

图1为本说明书实施例提供的在第一种实施方式下的配气系统的结构框图；

图2为本说明书实施例提供的一种配气方法的流程图；

图3为本说明书实施例提供的向混合腔中注入目标气体时混合腔中压强变化曲线；

图4为本说明书实施例提供的向混合腔中注入背景气体时混合腔中压强变化曲线。

其中，图中附图标记对应为：

配气组件1、目标气瓶11、背景气瓶12、混合腔13、目标气路14、背景气路15、第一阀门16、第二阀门17、质量流量控制器18、测试腔2、换气管路4、第三阀门5、第一气压计6、第二气压计7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1：

如图1所示，本说明书实施例提供了一种配气系统，包括配气组件1、测试腔2和真空泵，配气组件1包括背景气瓶12、混合腔13和至少一个目标气瓶11，目标气瓶11通过对应的目标气路14和混合腔13连通，背景气瓶12通过背景气路15和混合腔13连通，目标气路14上设有第一阀门16，背景气路15上设有第二阀门17，测试腔2一端通过换气管路4和混合腔13连通，换气管路4上设有第三阀门5，测试腔2另一端和真空泵连接，真空泵用于对混合腔13抽真空，混合腔13内设有第一气压计6，第一气压计6用于监测混合腔13中的气体压强。

具体地，混合腔13内设有两个电容型绝对压力气压计6，其输出信号与气体种类无关，测量量程分别为0～1330Pa和0～1.33×10⁵Pa，在打开第一阀门16时注入目标气体时，通过小量程气压计对混合腔13进行测量，在关闭第一阀门16打开第二阀门17注入背景气体时，通过大量程气压计对混合腔13进行测量。

优选地，所述配气组件1还包括两个质量流量控制器18，两个所述质量流量控制器18分别设置在所述目标气路14和所述背景气路15上。

具体地，目标气路14、背景气路15和换气管路4构成的整个系统管路，采用电化学抛光的1/4英寸不锈钢管，并配有真空加热除气功能，从而有效减少气体吸附，以利于不同气源切换。

具体地，质量流量控制器可实现0-200sccm的流速控制，第一阀门16和第二针阀17为高精密针阀，高精密针阀用于提供SCCM量级至SLM量级范围的气流调控，通过高精密针阀的粗调控和质量流量控制器的细调控共同实现对对应管路中气体的流速控制。

具体地，混合腔13上设有第一气压计6，通过在第一气压计6监测混合腔13中气体的压强，控制第一阀门16、第二阀门17和质量流量控制器的流速，以在混合腔13中完成目标气体和混合气体的混合。

具体地，测试腔2上设有第二气压计7，第二气压计7用于检测测试腔2中气体压强，在混合气体从混合腔13换气至测试腔2后，通过第二气压计7检测测试腔2中得到的目标混合气体的压强，以确保得到目标浓度的混合气体。

具体地，第三阀门5为电磁阀，电磁阀用于实现混合腔13到测试腔2的快速充气。

配气系统的原理为，根据测试腔2需要得到的目标混合气体的浓度和压强，再根据测试腔2的体积和混合腔13的体积，可以得到需要在混合腔13中配置的目标气体和背景气体的分压，再通过混合腔13上的第一气压计6在混合腔13中得到包括所述分压的目标气体和背景气体的混合气体。其中，混合腔13中配置的混合气体的浓度和测试腔2中目标混合气体的浓度相同。

在第一种实施方式中，测试腔2也和真空泵连接。

当混合腔13配气前，打开混合腔13和真空泵之间的电磁阀，通过真空泵对混合腔13进行抽真空，抽真空过程大约3秒钟，再关闭该电磁阀，通过目标气路14上的第一阀门16和质量流量控制器18和背景气路15上的第二阀门17和质量流量控制器18分别向混合腔注入目标气体和混合气体，以在混合腔13中完成气体的混合，

在第三阀门5打开前，打开测试腔2和真空泵之间的电磁阀，通过真空泵对测试腔2进行抽真空，抽真空过程大约3秒钟，再关闭该电磁阀，打开第三阀门5，1秒左右完成混合腔13中的混合气体中部分气体快速充入测试腔2中。

比如，测试腔2内需要得到1个大气压强的氢气浓度为1％的目标混合气体，目标混合气体中的目标气体为氢气，背景气体为空气，测试腔2的体积为1L，混合腔13的体积为4L，

由于测试腔2内需要得到1个大气压强的目标混合气体，并且测试腔2的体积为1L，混合腔13的体积为4L，所以需要在混合腔13中注入1.25个大气压强的混合气体，即混合腔13和测试腔2连通后，测试腔2中的压强为1.25个大气压强*4L/(1L+4L)＝1个大气压强，以使两个腔体的压强刚好都达到1个大气压强，

再根据需要在测试腔2中得到目标混合气体的氢气浓度为1％，也就是说混合腔13中需要配置的混合气体的氢气浓度为1％，即要注入混合腔13的氢气和空气的分压比为1:99，再根据上一步得到的混合腔13中注入混合气体的压强为1.25个大气压强，从而可以计算出在混合腔13中注入氢气和空气的分压分别为1.25个大气压强*1％＝0.0125个大气压强，1.25个大气压强*99％＝1.2375个大气压强。

需要说明的是，现有技术通常采用动态配气法由高浓度的标准气通过稀释配制低浓度的目标混合气体，动态配气法是持续按一定流量比将已知组分的气体和稀释气混合比例配比低浓度气体，但配气精度较低，并且器件测试过程中需要切换不同浓度的标气或混合气体时，往往需要较长时间的冲洗检测腔，气氛才能恢复到原始状态，气体传感器等吸附气体后的解吸速度比较慢，大大影响了测试速度及准确性，不适合大量采集样本数据。

因此，本申请通过设置真空泵，使得可以通过真空泵先将混合腔13抽真空以在混合腔13中完成目标气体和背景气体的混合，再将测试腔2抽真空，以使混合腔13中配置完成的气体快速扩散至测试腔2中，从而通过采用真空泵实现辅助换气，实现了气路的快速切换，有利于准确测量需要标定的仪器的响应与恢复时间，解决了现有技术中在仪器测试过程中需要切换不同浓度的标气或混合气体时，需要较长时间的冲洗检测腔，影响测试速度及准确性的问题。

在第二种实施方式中，测试腔2在未与混合腔13连通前，即第三阀门5未打开前，在测试腔2配置预设压强的背景气体，在第三阀门3开启后，完成混合腔13和测试腔2中气体的交换以在测试腔2形成目标浓度的混合气体。预设压强可由本领域技术人员自行设定。

比如，测试腔2内需要得到1个大气压强的氢气浓度为1％的目标混合气体，目标混合气体中的目标气体为氢气，背景气体为空气，测试腔2的体积为1L，混合腔13的体积为4L，

当测试腔2内需要得到1个大气压强的目标混合气体，并且测试腔2的体积为1L，混合腔13的体积为4L，

可以在测试腔2中配置1个大气压强的空气，在混合腔13中注入1个大气压强的混合气体，即混合腔13和测试腔2连通后，测试腔2中的压强为(1个大气压强*4L+1个大气压强*1L)/(1L+4L)＝1个大气压强，以使两个腔体的压强刚好都达到1个大气压强，

再根据需要在测试腔2中得到目标混合气体的氢气浓度为1％，混合腔13中需要配置的混合气体的氢气浓度为1.25％，因为在达到平衡后两个腔体的浓度为1.25％*4L/(1L+4L)＝1％，

需要注入混合腔13的氢气和空气的流量比为1.25:98.75，从而得到要注入混合腔13的氢气和空气的分压比为1.25:98.75，再根据上一步得到的混合腔13中注入混合气体的压强为1个大气压强，从而可以计算出在混合腔13中注入氢气和空气的分压分别为1个大气压强*1.25％＝0.0125个大气压强，1个大气压强*98.75％＝0.9875个大气压强。其中，一个大气压强约为101325Pa。

以上为目标气体为一种情况下的实施例，此时，本申请中的配气系统中仅可以配置一个目标气瓶11，即可完成目标混合气体的配置。

在一些其他的实施例中，当目标气体为两种以上的情况时，本申请中配气系统中仅可以配置对应种类数量的目标气瓶11，即可完成多种目标气体和背景气体的混合，以实现多组分配气，此类实施方式也在本申请的保护范围内。

具体地，配气组件1还包括湿度控制腔，湿度控制腔用于存储水，湿度控制腔通过水蒸气路和混合腔连通，水蒸气路上设有针阀。湿度控制腔外部设有第一加热装置，第一加热装置用于对湿度控制腔进行加热在湿度控制腔中产生水蒸气。在该针阀调节下，将湿度控制腔中产生的水蒸气缓慢注入混合腔13以改变混合气体的湿度。

具体地，混合腔和测试腔内均设有湿度传感器，湿度传感器用于监测对应腔体中气体的湿度。如果需要在测试腔2中得到目标浓度的混合气体的基础上，还需要得到目标湿度的混合气体，两个腔体中湿度分别通过对应的湿度传感器8进行监测，目标湿度的控制过程与上述目标浓度的控制过程一致，本说明书中不再赘述。

如图2所示，本说明书实施例提供了一种配气方法，所述方法基于实施例1中的配气系统实现的，所述方法包括：

S101：确定混合腔13和测试腔2之间的体积比例；

S102：基于测试腔2需要注入混合气的压强根据混合腔13和测试腔2之间的体积比例得到需要注入的混合腔13中气体的压强；

S103：获取需要配气的混合气中目标气体的浓度，以得到目标气体和背景气体之间的浓度比例；

S104：根据需要注入的混合腔13中气体的压强和目标气体和背景气体之间的浓度比例得到目标气体和背景气体的分压；

S105：控制真空泵将混合腔13抽成真空状态；

S106：根据目标气体的分压控制目标气体注入混合腔13中；

S107：根据背景气体的分压控制背景气体注入混合腔13中，以得到混合气体；

S108：打开第三阀门5以使混合腔13内的混合气体扩散至测试腔2中，以在测试腔2形成目标浓度的混合气体。

一种具体的实施方式中，步骤S108打开第三阀门5以使混合腔13内的混合气体扩散至测试腔2中，之前包括：

利用第二气压计7确定测试腔2中压强为零。

在第一种实施方式中，对应于在配气系统中，测试腔2也和真空泵连接，步骤S108打开第三阀门5以使混合腔13内的混合气体扩散至测试腔2中，之前包括：

利用真空泵将测试腔2抽成真空状态。

在第二种实施方式中，步骤S108打开第三阀门5以使混合腔13内的混合气体扩散至测试腔2中，之前包括：

在测试腔2中注入预设压强的背景气体。

具体地，根据测试腔2的体积和混合腔13的体积，和需要在测试腔2中得到的目标混合气体的目标压强，得到需要注入的混合腔13中气体的压强，

根据测试腔2需要得到的目标混合气体的浓度确定需要在混合腔13中配置的混合气体的浓度，即目标混合气体的浓度等于需要在混合腔13中配置的混合气体的浓度，从而确定在混合腔13中配置的目标气体和背景气体的分压之比，

根据混合腔13中配置的目标气体和背景气体的分压之比，即通过分压控制注入混合腔13中目标气体和背景气体的压强，从而完成在混合腔13中配置的目标气体和背景气体的流量之比，即得到目标浓度的混合气体，

在第一种实施方式中，再通过真空泵将测试腔2抽成真空，打开第三阀门4，将混合腔13中的部分气体充入测试腔2中，当达到平衡状态时，测试腔2和混合腔13的压强相同时，使得在平衡状态时，测试腔2中形成具有目标压强和目标浓度的混合气体。

在第二种实施方式中，测试腔2存储有预设压强的背景气体，打开第三阀门4，在两个腔体之间进行气体交换，当达到平衡状态时，测试腔2和混合腔13的压强相同时，使得在平衡状态时，测试腔2中形成具有目标压强和目标浓度的混合气体。

一种具体的实施方式中，步骤S106基于目标气体的分压控制目标气体注入混合腔13中，包括：

根据目标气体的分压配置目标气体的预设流速和预设时间；

根据目标气体的预设流速和预设时间向混合腔13中注入目标气体，当第一气压计6检测到混合腔13中压强增加值为目标气体的分压时，控制目标气路14上的第一阀门16关闭。

一种具体的实施方式中，步骤S107基于背景气体的分压控制背景气体注入混合腔13中，包括：

根据背景气体的分压配置背景气体的预设流速和预设时间；

根据背景气体的预设流速和预设时间向混合腔13中注入背景气体，当第一气压计6检测到混合腔13中压强增加值为背景气体的分压时，控制背景气路14上的第二阀门17关闭。

通过在配气过程中通过第一气压计6实时监控混合腔13中内气压值，通过高速反馈控制第一阀门16、第二阀门17关闭提高配气的精度。

其中，目标气体的预设流速和预设时间、背景气体的预设流速和预设时间由本领域技术人员根据目标气体的分压、背景气体的分压自行设定。

需要说明的是，与传统动态模式相比，由于真空技术的融入，本申请的配气系统实现了两个主要转变：

第一是气体浓度调节的变量从原来的仅由流速调节，变为流速和时间共同调节，因为动态模式下气体混合时是所有气体流一起流动，气体浓度比与质量流量比一致，气体浓度比的计算公式(1)为：

而本申请的配气系统采用了时序配气，因此可以进一步调节通气时间来控制气体浓度比，气体浓度比的计算公式(1)为：

第二个转变是气体浓度判据由动态模式下的气体质量流速变为了各气体分压。本申请选用的电容型绝对压力气压计不仅其读数与气体种类无关，不需要像质量流量控制器一样修正气体灵敏因子，而且电容型绝对压力气压计其精度为±0.25％*reading(读数)，远高于质量流量控制器的精度，即±1％*F.S.(满量程)。

这两个转变都使得本申请的配气系统的配气精度大大提升。下面通过简单计算进行量化说明。

现有技术中的配气系统，通过氢气气路和空气气路均配备200sccm的MFC。在动态配气模式下，其稀释倍数最高为50倍，因为虽然质量流量控制器的精度为1％的满量程，但是其最小设定值只能是满量程的2％，使得当需要配置稀释倍数高于50倍时，配气系统产生的误差较大。

而本申请的配气系统采用真空辅助进行时序配气，在流量比的倍数上叠加了时间比。例如，混合腔13抽真空后，向其内部以目标气路的最小流速4SCCM通入0.5秒钟的氢气，氢气的分压为1.51Pa。在混合腔13通入空气后气体总压达到1.27×10⁵Pa(约1.25倍大气压强)，氢气可以被稀释83000倍以上，因此本申请的配气系统的优势显而易见。

混合腔混合腔图3展示了本系统中混合腔13压强控制精度。在测试过程中，每隔30秒就以4SCCM的流速向混合腔13内通入氢气0.5秒。混合腔13压强呈现出非常稳定的阶梯性变化，每次增长量为1.51±0.01Pa。这说明本申请中的配气系统可以目标气体稀释83000倍以上。

为了兼顾配气精度和配气效率，本申请的混合腔13在通入背景气体时，采用了三级流速配气技术，其效果如图4所示。即当实际气压低于目标气压1400Pa以上时，背景气体采用最高流速200SCCM，当实际气压低于目标气压700Pa时，背景气体流速降低至20SCCM，当当实际气压低于目标气压300Pa时，背景气体流速降低至最小流速4SCCM。越接近目标值流速越小有效避免了气压过充。利用此方法，在0.1-1.2个大气压强范围内，背景气体压强控制精度高达目标值的±0.1％，远高于动态模式的±1％满量程。

一种具体的实施方式中，步骤S108打开第三阀门5以使混合腔13内的混合气体扩散至测试腔2中，之前包括：

获取需要注入的测试腔2中气体的湿度，以确定需要注入的混合腔13中气体的湿度；

利用湿度传感器确定混合腔13中混合气体的湿度等于需要注入的混合腔13中气体的湿度。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征能够相互结合。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种配气系统，其特征在于，包括配气组件(1)、测试腔(2)和真空泵，所述配气组件(1)包括背景气瓶(12)、混合腔(13)和至少一个目标气瓶(11)，所述目标气瓶(11)通过对应的目标气路(14)和所述混合腔(13)连通，所述背景气瓶(12)通过背景气路(15)和所述混合腔(13)连通，所述目标气路(14)上设有第一阀门(16)，所述背景气路(15)上设有第二阀门(17)，所述测试腔(2)一端通过换气管路(4)和所述混合腔(13)连通，所述换气管路(4)上设有第三阀门(5)，所述测试腔(2)另一端和所述真空泵连接，所述真空泵用于对所述混合腔(13)抽真空，所述混合腔(13)内设有第一气压计(6)，所述第一气压计(6)用于监测所述混合腔(13)中的气体压强。

2.根据权利要求1所述的配气系统，其特征在于，所述配气组件(1)还包括两个质量流量控制器(18)，两个所述质量流量控制器(18)分别设置在所述目标气路(14)和所述背景气路(15)上。

3.一种配气方法，所述方法基于如权利要求1或2所述的配气系统实现的，其特征在于，所述方法包括：

确定混合腔(13)和测试腔(2)之间的体积比例；

基于测试腔(2)需要注入混合气的压强根据混合腔(13)和测试腔(2)之间的体积比例得到需要注入的混合腔(13)中气体的压强；

获取需要配气的混合气中目标气体的浓度，以得到目标气体和背景气体之间的浓度比例；

根据需要注入的混合腔(13)中气体的压强和目标气体和背景气体之间的浓度比例得到目标气体和背景气体的分压；

控制真空泵将混合腔(13)抽成真空状态；

根据目标气体的分压控制目标气体注入混合腔(13)中；

根据背景气体的分压控制背景气体注入混合腔(13)中，以得到混合气体；

打开第三阀门(5)以使混合腔(13)内的混合气体扩散至测试腔(2)中，以在测试腔(2)形成目标浓度的混合气体。

4.根据权利要求3所述的配气方法，真空泵其特征在于，所述测试腔(2)和所述真空泵连接，打开第三阀门(5)以使混合腔(13)内的混合气体扩散至测试腔(2)中，之前包括：

利用真空泵将测试腔(2)抽成真空状态。

5.根据权利要求3所述的配气方法，其特征在于，打开第三阀门(5)以使混合腔(13)内的混合气体扩散至测试腔(2)中，之前包括：

在测试腔(2)中注入预设压强的背景气体。

6.根据权利要求3所述的配气方法，其特征在于，根据目标气体的分压控制目标气体注入混合腔(13)中，包括：

根据目标气体的分压配置目标气体的预设流速和预设时间；

根据目标气体的预设流速和预设时间向混合腔(13)中注入目标气体，当第一气压计(6)检测到混合腔(13)中压强增加值为目标气体的分压时，控制目标气路(14)上的第一阀门(16)关闭。

7.根据权利要求4所述的配气方法，其特征在于，根据背景气体的分压控制背景气体注入混合腔(13)中，包括：

根据背景气体的分压配置背景气体的预设流速和预设时间；

根据背景气体的预设流速和预设时间向混合腔(13)中注入背景气体，当第一气压计(6)检测到混合腔(13)中压强增加值为背景气体的分压时，控制背景气路(14)上的第二阀门(17)关闭。

8.根据权利要求3所述的配气方法，其特征在于，所述测试腔(2)上设有第二气压计(7)，打开第三阀门(5)以使混合腔(13)内的混合气体扩散至测试腔(2)中，之前包括：

利用第二气压计(7)确定测试腔(2)中压强为零。

9.根据权利要求3所述的配气方法，其特征在于，所述混合腔(13)外设有湿度控制腔，所述湿度控制腔用于向所述混合腔(13)注入水蒸气，所述混合腔(13)内设有湿度传感器，所述湿度传感器用于监测所述混合腔(13)中气体的湿度。

10.根据权利要求9所述的配气方法，其特征在于，打开第三阀门(5)以使混合腔(13)内的混合气体扩散至测试腔(2)中，之前包括：

获取需要注入的测试腔(2)中气体的湿度，以确定需要注入的混合腔(13)中气体的湿度；

利用湿度传感器确定混合腔(13)中混合气体的湿度等于需要注入的混合腔(13)中气体的湿度。

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