CN114623904A - 一种气体流量计的校准装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体流量计校准技术领域，尤其涉及一种气体流量计的校准装置和方法，包括芯片，以及依次排列设置的具有负压的负压腔、第一阀门和标准气体流量测量装置，待校准气体流量计用于连接在第一阀门与标准气体流量测量装置之间，芯片通过控制第一阀门，以调节气路的通路截面积并保持第一预设时长，通过比较标准气体流量测量装置所采集的气体流量和待校准气体流量计所采集的气体流量，得到不同气体流量范围所对应的第一校正系数，以使安装待校准气体流量计的设备根据不同气体流量范围所对应的第一校正系数，对待校准气体流量计所采集的气体流量的具体值进行修正。提高测量精度，且适用于对不同气体流量范围的气体流量进行修正，适用性强。

Description

一种气体流量计的校准装置和方法

技术领域

本发明涉及气体流量计校准技术领域，尤其涉及一种气体流量计的校准装置和方法。

背景技术

近几年，随着排放标准的加严，汽车排放测试技术有了较大变化，一个典型就是车载排放测量设备得到了大范围应用，轻型汽车、重型汽车以及非道路机械都在采用车载排放测量设备开展发动机尾气排放检测。

车载排放测量设备的一个核心部件是排气流量计即气体流量计，一般采用皮托管流量计。皮托管流量计为一种差压式流量计，其结构简单，测量范围宽，对发动机排气被压的影响小。皮托管流量计受差压测量点布置结构和差压传感器测量精度的影响较大；其测量范围广的优势在流量计校准方面成为了最大的劣势。

气体流量计的校准方式，对于每分钟几升到几十升的小流量一般采用皂膜式标准流量计校准；对于每分钟几十升到近万升的流量一般采用钟罩式气体流量校准装置进行校准；对于更大的流量计，很难有校准装置同时能满足大范围和高精度。

而汽车发动机的排气流量，对于2升排量的发动机，可以从每分钟几百升到每分钟几千升；对于10升排量的发动机，可以从每分钟几百升到每分钟几万升。同时，由于发动机转速变化快，排气流量可以在几秒钟内由最小流量达到最大流量，也可以瞬间由最大流量降到接近没有流量。

在这种情况下，如何实现气体流量计如皮托管流量计的校准成为评价汽车排放检测精度的一个重要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了提供了一种气体流量计的校准装置和方法。

本发明的一种气体流量计的校准装置的技术方案如下：

包括芯片，以及依次排列设置的具有负压的负压腔、第一阀门和标准气体流量测量装置，待校准气体流量计用于连接在所述第一阀门与所述标准气体流量测量装置之间，所述负压腔、所述第一阀门、所述待校准气体流量计、所述标准气体流量测量装置依次连接，形成气路；

所述芯片用于：通过控制所述第一阀门，以调节所述气路的通路截面积并保持第一预设时长，通过比较所述标准气体流量测量装置所采集的气体流量和所述待校准气体流量计所采集的气体流量，得到不同气体流量范围所对应的第一校正系数，以使安装所述待校准气体流量计的设备根据所述不同气体流量范围所对应的第一校正系数，对所述所述待校准气体流量计所采集的气体流量的具体值进行修正。

本发明的一种气体流量计的校准装置的有益效果如下：

通过获取到的不同气体流量范围所对应的第一校正系数，能够使安装待校准气体流量计的设备，对待校准气体流量计所采集的气体流量的具体值进行修正，提高测量精度，且适用于对不同气体流量范围的气体流量进行修正，适用性强。

在上述方案的基础上，本发明的一种气体流量计的校准装置的还可以做如下改进。

进一步，所述芯片还用于：

通过控制所述第一阀门，以在第二预设时长内调节所述气路的通路截面积，并通过比较流经所述标准气体流量测量装置的气体容积和流经所述待校准气体流量计的气体容积，得到第二校正系数，以使所述设备根据所述第二校正系数，对流经所述待校准气体流量计的气体容积的具体值进行修正。

采用上述进一步方案的有益效果是：设备能够根据第二校正系数，对流经待校准气体流量计的气体容积的具体值进行修正，能够实现对排气量的准确测量。

进一步，所述芯片还用于：通过调节所述第一阀门的开启状态，获取所述待校准气体流量计的响应时间。

进一步，还包括负压风机，所述负压风机连接所述负压腔，所述芯片还用于：通过控制所述负压风机，以在所述负压腔形成负压。

采用上述进一步方案的有益效果是：负压腔能够减少因负压风机的转速波动所造成的压力波动。

进一步，还包括稳压腔，所述稳压腔连接在标准气体流量测量装置与所述待校准气体流量计之间。

进一步，所述标准气体流量测量装置包括至少一个层流流量计，每个层流流量计与所述稳压腔之间连接分别连接有第二阀门。

采用上述进一步方案的有益效果是：稳压腔能够减小因多个层流流量计所流出的气流混合所造成的压力波动，提高校准精度。

进一步，每个层流气体流量计的进气口还分别连接有空气滤芯。

采用上述进一步方案的有益效果是：空气滤芯能够保护层流流量计，避免层流流量计损坏或脏污。

进一步，所述第二阀门为蝶阀。

进一步，所述第一阀门为蝶阀。

本发明的一种气体流量计的校准方法的技术方案如下：

采用上述任一项所述的一种气体流量计的校准装置，校准方法包括：

将待校准气体流量计连接在所述第一阀门与所述标准气体流量测量装置之间，并依次连接所述负压腔、所述第一阀门、所述待校准气体流量计、所述标准气体流量测量装置，形成气路；

芯片通过控制所述第一阀门，以调节所述气路的通路截面积并保持第一预设时长，通过比较所述标准气体流量测量装置所采集的气体流量和所述待校准气体流量计所采集的气体流量，得到不同气体流量范围所对应的第一校正系数，以使安装所述待校准气体流量计的设备根据所述不同气体流量范围所对应的第一校正系数，对所述所述待校准气体流量计所采集的气体流量的具体值进行修正。

本发明的一种气体流量计的校准方法的有益效果如下：

通过获取到的不同气体流量范围所对应的第一校正系数，能够使安装待校准气体流量计的设备，对待校准气体流量计所采集的气体流量的具体值进行修正，提高测量精度，且适用于对不同气体流量范围的气体流量进行修正，适用性强。

附图说明

图1为本发明实施例的一种气体流量计的校准装置的结构示意图之一；

图2为本发明实施例的一种气体流量计的校准装置的结构示意图之二；

图3为本发明实施例的一种气体流量计的校准方法的流程示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、芯片；2、芯片；3、第一阀门；4、待校准气体流量计；5、标准气体流量测量装置；6、负压风机；7、稳压腔；8、变径接头；9、第二阀门；10、层流流量计；11、空气滤芯。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明实施例的一种气体流量计的校准装置，包括芯片1，以及依次排列设置的具有负压的负压腔2、第一阀门3和标准气体流量测量装置5，待校准气体流量计4用于连接在所述第一阀门3与所述标准气体流量测量装置5之间，所述负压腔2、所述第一阀门3、所述待校准气体流量计4、所述标准气体流量测量装置5依次连接，形成气路；

所述芯片1用于：通过控制所述第一阀门3，以调节所述气路的通路截面积并保持第一预设时长，通过比较所述标准气体流量测量装置5所采集的气体流量和所述待校准气体流量计4所采集的气体流量，得到不同气体流量范围所对应的第一校正系数，以使安装所述待校准气体流量计4的设备根据所述不同气体流量范围所对应的第一校正系数，对所述所述待校准气体流量计4所采集的气体流量的具体值进行修正。具体地：

1)通过控制所述第一阀门3，以调节所述气路的通路截面积的截面积为第一预设值，并保持第一预设时长例如10s、20s等，例如，标准气体流量测量装置5所采集的气体流量为8m³/min，待校准气体流量计4所采集的气体流量为7.9m³/min，则可认为在0～10m³/min的气体流量范围所对应的第一校正系数为：

那么，当将待校准气体流量计4安装到设备如汽车或摩托车上时，待校准气体流量计4所采集的气体流量为7.9m³/min，则用0～10m³/min的气体流量范围所对应的第一校正系数进行校正，对待校准气体流量计4所采集的气体流量的具体值进行修正，修正后的气体流量的具体值为

由此得到提高测量精度。

2)通过控制所述第一阀门3，以调节所述气路的通路截面积的截面积为第一预设值，并保持第一预设时长例如10s、20s等，例如，标准气体流量测量装置5所采集的气体流量为18m³/min，待校准气体流量计4所采集的气体流量为18.1m³/min，则可认为在10～20m³/min的气体流量范围所对应的第一校正系数为：

那么，当将待校准气体流量计4安装到设备如汽车或摩托车上时，待校准气体流量计4所采集的气体流量为18.1m³/min，则用10～20m³/min的气体流量范围所对应的第一校正系数进行校正，对待校准气体流量计4所采集的气体流量的具体值进行修正，修正后的气体流量的具体值为

由此得到提高测量精度。

可以理解的是，以标准气体流量测量装置5所采集的气体流量作为标准，以对校准气体流量计所采集的气体流量进行校准，则应选用更高精度的标准气体流量测量装置5，或预先对标准气体流量测量装置5的测量精度进行校准，使其具有更高精度。

可以理解的是，可根据实际情况调节改变不同气体流量范围的间隔大小，例如，当需要更精准的气体流量测量结果时，则调小不同气体流量范围的间隔，例如，0～2m³/min、2～4m³/min、4～6m³/min等。

待校准气体流量计4为皮托管流量计等。

在另外一个实施例中，将多个第一修正系数进行拟合，得到拟合函数，此时，通过该拟合函数，能够得到每个待校准气体流量计4所采集的气体流量的具体值对应的第一修正系数，由此进一步提高提高测量精度。

上述通过不同气体流量范围所对应的第一校正系数，对所述所述待校准气体流量计4所采集的气体流量的具体值进行修正的过程，可认为是对待校准气体流量计4的线性校准。

其中，气路的通路截面积：气路中，能过通过气体的通路的界面积；

通过获取到的不同气体流量范围所对应的第一校正系数，能够使安装待校准气体流量计4的设备，对待校准气体流量计4所采集的气体流量的具体值进行修正，提高测量精度，且适用于对不同气体流量范围的气体流量进行修正，适用性强。

可选地，在上述技术方案中，所述芯片1还用于：

通过控制所述第一阀门3，以在第二预设时长内调节所述气路的通路截面积，并通过比较流经所述标准气体流量测量装置5的气体容积和流经所述待校准气体流量计4的气体容积，得到第二校正系数，以使所述设备根据所述第二校正系数，对流经所述待校准气体流量计4的气体容积的具体值进行修正。

其中，在第二预设时长内的流经所述标准气体流量测量装置5的气体容积指：将标准气体流量测量装置5在第二预设时长内的多个时刻所采集的气体流量，与第二预设时长进行积分，得到获取流经所述标准气体流量测量装置5的气体容积；

其中，在第二预设时长内的流经所述待校准气体流量计4的气体容积指：将待校准气体流量计4在第二预设时长内的多个时刻所采集的气体流量，与第二预设时长进行积分，得到获取流经所述标准气体流量测量装置5的气体容积，那么：

例如，在第二预设时长如10s内，流经所述标准气体流量测量装置5的气体容积为1m³，流经所述标准气体流量测量装置5的气体容积为0.98m³，则第二校正系数为

当将待校准气体流量计4安装到设备如汽车或摩托车上时，那么：

1)待校准气体流量计4所采集的排出的气体的气体容积为0.98m³时，根据所述第二校正系数，对流经所述待校准气体流量计4的气体容积的具体值进行修正，得到

即修正后的气体容积的具体值应为1m³，

2)待校准气体流量计4所采集的排出的气体的气体容积为1.96m³时，根据所述第二校正系数，对流经所述待校准气体流量计4的气体容积的具体值进行修正，得到

即修正后的气体容积的具体值应为2m³；

上述根据第二校正系数，对流经待校准气体流量计4的气体容积的具体值进行修正的过程，可认为是对待校准气体流量计4的动态校准。设备能够根据第二校正系数，对流经待校准气体流量计4的气体容积的具体值进行修正，能够实现对排气量的准确测量。

可选地，在上述技术方案中，所述芯片1还用于：通过调节所述第一阀门3的开启状态，获取所述待校准气体流量计4的响应时间。通过响应时间查看待校准气体流量计4的灵敏度，具体地：

1)例如，当第一阀门3突然开启，记录第一阀门3突然开启的第一时刻，芯片1获取待校准气体流量计4开始采集到第一个气体流量的第二时刻，则第一时刻与第二时刻之间的差值，为待校准气体流量计4的响应时间；

2)例如，调节所述第一阀门3的开启状态，以改变气路的通路截面积，记录开始调节所述第一阀门3的开启状态的第三时刻，芯片1获取待校准气体流量计4开始采集到第一个改变后的气体流量的第四时刻，则第三时刻与第四时刻之间的差值，为待校准气体流量计4的响应时间。

可选地，在上述技术方案中，还包括负压风机6，所述负压风机6连接所述负压腔2，所述芯片1还用于：通过控制所述负压风机6，以在所述负压腔2形成负压。负压腔2能够减少因负压风机6的转速波动所造成的压力波动。

其中，负压腔2具体可为刚性容器，具体结构和尺寸可根据实际情况设置，一般而言，负压腔2的尺寸尽可能大，用于减少风机转速和压力波动对流量造成的影响，以更好的在所述负压腔2形成稳定的负压。

负压风机6可选用变频负压风机6，变频负压风机6为离心风机，采用变频控制，风量远大于待校准气体流量计4的流量，风速和风压波动小。

芯片1调整负压风机6转速实现不同气体流速下的足够大的负压，在负压腔2形成稳定的负压。需要说明的是，可提前获取负压与气体流量即流速之间的对应关系，此时通过设置在气体压力传感器等能够得到负压腔2内的负压值，然后根据负压与气体流量即流速之间的对应关系，推算出气体流量即流速的值。

可选地，在上述技术方案中，还包括稳压腔7，所述稳压腔7连接在标准气体流量测量装置5与所述待校准气体流量计4之间。

可选地，在上述技术方案中，所述标准气体流量测量装置5包括至少一个层流流量计10，每个层流流量计10与所述稳压腔7之间连接分别连接有第二阀门9。稳压腔7能够减小因多个层流流量计10所流出的气流混合所造成的压力波动，提高校准精度。

稳压腔7具体可为刚性容器，具体结构和尺寸可根据实际情况设置，用于减小如图2所示中的4个层流流量计10的气流混合造成的压力波动，用于减小流量计选择蝶阀开关造成的流量和压力波动。

在另外一个实施例中，采集负压腔2的负压和预设第三时长内的压差变化，以及，稳压腔7的负压和第三时长内的压差变化；根据经验值，能够预估当前的被测流量的值，根据标准流量计的量程，选择启用层流流量计10的数量。

可选地，在上述技术方案中，每个层流气体流量计的进气口还分别连接有空气滤芯11。空气滤芯11能够保护层流流量计10，避免层流流量计10损坏或脏污。

可选地，在上述技术方案中，所述第二阀门9为蝶阀。

可选地，在上述技术方案中，所述第一阀门3为蝶阀。选用蝶阀作为第一阀门3，通过调整第一阀门3的开启角度，以调节所述气路的通路截面积，进而实现对待校准气体流量计4的动态校准和线性校准。

其中，如图2所示，待校准气体流量计4还可通过变径接头8连接在标准气体流量测量装置5与待测气体流量计之间。

本申请的一种气体流量计的校准装置，利用负压风机6作为气源，实现了皂膜流量计、校准装置所不能实现的流速范围大、流速变化大的气源；利用多个结构简单、精度高的层流流量计10组合作为标准流量计，实现了汽车排气流量计测量范围大、流量变化大的校准；利用调节蝶阀实现了汽车排气流量计相应速度的测量。本发明可以提高汽车排放测量的精度，有助于交通运输行业实现“碳达峰碳中和”。

如图3所示，本发明的一种气体流量计的校准方法，采用上述任一项所述的一种气体流量计的校准装置，校准方法包括：

S1、将待校准气体流量计4连接在所述第一阀门3与所述标准气体流量测量装置5之间，并依次连接所述负压腔2、所述第一阀门3、所述待校准气体流量计4、所述标准气体流量测量装置5，形成气路；

S2、芯片1通过控制所述第一阀门3，以调节所述气路的通路截面积并保持第一预设时长，通过比较所述标准气体流量测量装置5所采集的气体流量和所述待校准气体流量计4所采集的气体流量，得到不同气体流量范围所对应的第一校正系数，以使安装所述待校准气体流量计4的设备根据所述不同气体流量范围所对应的第一校正系数，对所述所述待校准气体流量计4所采集的气体流量的具体值进行修正。

可选地，在上述技术方案中，还包括：

S3、芯片1通过控制所述第一阀门3，以在第二预设时长内调节所述气路的通路截面积，并通过比较流经所述标准气体流量测量装置5的气体容积和流经所述待校准气体流量计4的气体容积，得到第二校正系数，以使所述设备根据所述第二校正系数，对流经所述待校准气体流量计4的气体容积的具体值进行修正。

可选地，在上述技术方案中，还包括：

所述芯片1通过调节所述第一阀门3的开启状态，获取所述待校准气体流量计4的响应时间。

上述关于本发明的一种气体流量计的校准方法的具体实现过程，可参考上文中关于一种气体流量计的校准装置的实施例，在此不做赘述。

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种气体流量计的校准装置，其特征在于，包括芯片，以及依次排列设置的具有负压的负压腔、第一阀门和标准气体流量测量装置，待校准气体流量计用于连接在所述第一阀门与所述标准气体流量测量装置之间，所述负压腔、所述第一阀门、所述待校准气体流量计、所述标准气体流量测量装置依次连接，形成气路；

所述芯片用于：通过控制所述第一阀门，以调节所述气路的通路截面积并保持第一预设时长，通过比较所述标准气体流量测量装置所采集的气体流量和所述待校准气体流量计所采集的气体流量，得到不同气体流量范围所对应的第一校正系数，以使安装所述待校准气体流量计的设备根据所述不同气体流量范围所对应的第一校正系数，对所述所述待校准气体流量计所采集的气体流量的具体值进行修正。

2.根据权利要求1所述的一种气体流量计的校准装置，其特征在于，所述芯片还用于：

通过控制所述第一阀门，以在第二预设时长内调节所述气路的通路截面积，并通过比较流经所述标准气体流量测量装置的气体容积和流经所述待校准气体流量计的气体容积，得到第二校正系数，以使所述设备根据所述第二校正系数，对流经所述待校准气体流量计的气体容积的具体值进行修正。

3.根据权利要求1或2所述的一种气体流量计的校准装置，其特征在于，所述芯片还用于：通过调节所述第一阀门的开启状态，获取所述待校准气体流量计的响应时间。

4.根据权利要求1或2所述的一种气体流量计的校准装置，其特征在于，还包括负压风机，所述负压风机连接所述负压腔，所述芯片还用于：通过控制所述负压风机，以在所述负压腔形成负压。

5.根据权利要求1或2所述的一种气体流量计的校准装置，其特征在于，还包括稳压腔，所述稳压腔连接在标准气体流量测量装置与所述待校准气体流量计之间。

6.根据权利要求5所述的一种气体流量计的校准装置，其特征在于，所述标准气体流量测量装置包括至少一个层流流量计，每个层流流量计与所述稳压腔之间连接分别连接有第二阀门。

7.根据权利要求6所述的一种气体流量计的校准装置，其特征在于，每个层流气体流量计的进气口还分别连接有空气滤芯。

8.根据权利要求6或7所述的一种气体流量计的校准装置，其特征在于，所述第二阀门为蝶阀。

9.根据权利要求1或2所述的一种气体流量计的校准装置，其特征在于，所述第一阀门为蝶阀。

10.一种气体流量计的校准方法，其特征在于，采用上述权利要求1至9任一项所述的一种气体流量计的校准装置，校准方法包括：

将待校准气体流量计连接在所述第一阀门与所述标准气体流量测量装置之间，并依次连接所述负压腔、所述第一阀门、所述待校准气体流量计、所述标准气体流量测量装置，形成气路；

芯片通过控制所述第一阀门，以调节所述气路的通路截面积并保持第一预设时长，通过比较所述标准气体流量测量装置所采集的气体流量和所述待校准气体流量计所采集的气体流量，得到不同气体流量范围所对应的第一校正系数，以使安装所述待校准气体流量计的设备根据所述不同气体流量范围所对应的第一校正系数，对所述所述待校准气体流量计所采集的气体流量的具体值进行修正。

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