用于确定活塞流量计倾斜角对流量测量影响的方法和装置与流程

1.本发明涉及流量计的校准领域，具体的说，涉及了一种用于确定活塞流量计倾斜角对流量测量影响的方法，及对应的装置。


背景技术：

2.活塞流量计的工作原理是：气体经入口流入活塞缸的下游，此时旁通阀处在关闭状态，受阻流件石墨活塞的影响，导致活塞下部气体压力陡然上升，从而推动活塞向上做运动，当活塞下部气体产生的压力与活塞的重力和摩擦力达到平衡状态后，活塞开始匀速上升，直至进入测量段。完成测量后，旁通阀打开泄压，活塞在重力作用下回到底部位置。
3.间隙密封活塞流量计是其中一种类型活塞流量计。
4.它是利用活塞与缸体之间径向微小间隙及该间隙在轴向的一定长度来实现密封的一种形式。间隙密封式活塞结构是流量测量单元的主要组成部分，它主要由活塞缸、活塞和光电探测器组成，活塞由温度膨胀系数和摩擦系数较低的材料构成。间隙密封式活塞结构不同于常见的水银密封、橡胶圈密封等方式，它始终存在着一定的泄露量。
5.泄漏量与多种因素有关，活塞的倾斜情况是其中的一个影响因素，为了提高间隙密封活塞流量计的准确度，有必要提供一种方法确定活塞流量计倾斜角度对间隙活塞流量计测量结果的影响情况。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种能够准确反应活塞流量计的倾斜角度对间隙活塞流量计测量结果的影响情况的用于确定活塞流量计倾斜角对流量测量影响的方法，和装置。
7.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于确定活塞流量计倾斜角对流量测量影响的方法，包括以下步骤：
8.配置一气源和两个支路，用于输出两路气流；
9.配置两个质量流量控制器分别设置在两个支路上，用于输出两路稳定的气流；
10.配置两个气路控制阀a和b分别设置在两个支路上，用于控制两个支路中气流的通断；
11.配置一台活塞流量计，两个支路在末端汇聚后送入活塞流量计中；
12.配置一个角度调节机构和一个角度测量装置，分别用于调整活塞流量计的倾角和测量活塞流量计的倾角；
13.设置计算模型：
14.qm＝ρ(pa,t)qvꢀꢀꢀ
(1)
[0015][0016]
[0017]
q*m1+m2+qml＝q*m1+qml+q*m2+qml
[0018]
qml＝q*m1+m2-(q*m1+q*m2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0019]
公式(1)-(4)中，qm为质量流量，pa为大气压，t为活塞缸体内部气体温度，ρ(pa,t)为在大气压为pa，温度为t下的气体密度，qv为体积流量，t为测量时间间隔，v为在时间间隔t内活塞走过的体积，q
l
为泄露体积流量，q
ml
为泄露质量流量，带*的为活塞流量计未修正的读数；
[0020]
计算过程：
[0021]
步骤(a)活塞流量计的倾角为0，
[0022]
其中，打开阀a，关闭阀b，可得q*m1；阀a和阀b均打开，可得q*m1+m2；打开阀b，关闭阀a，可得q*m2；由公式(4)可计算出由公式(4)可计算出qml1，根据公式(3)可计算出ql1；
[0023]
按照下列测量顺序循环多次测量可得多个qml：
[0024]
测量的循环顺序为：
[0025]
第一组：q*m1，q*m1+m2，q*m2
[0026]
第二组：q*m1+m2，q*m2，q*m1
[0027]
第三组：q*m2，q*m1，q*m1+m2
[0028]
………
,循环测量n次；
[0029]
最终的泄露流量为：
[0030]
步骤(b)倾斜一定的角度α；
[0031]
测量顺序与(a)步骤的测量顺序相同；
[0032]
步骤(c)倾斜多个角度测量出泄露流量q
l
，即可得出倾斜角对活塞流量计流量测量的影响。
[0033]
基上所述，步骤(a)中，活塞流量计竖直设置。
[0034]
基上所述，步骤(c)中，分别将不同角度测量出的泄露流量与0
°
下的泄露流量对比，生成倾斜角度与泄露流量的分布图。
[0035]
基上所述，测量的环境为恒温恒湿环境。
[0036]
基上所述，包括恒温恒湿箱，所述支路、质量流量控制器、气路控制阀、活塞流量计、角度调节机构和角度测量装置均位于所述恒温恒湿箱体中。
[0037]
一种用于确定活塞流量计倾斜角对流量测量影响的装置，包括进气管路、第一支路、第二支路、第一质量流量控制器、第二质量流量控制器、第一气路控制阀、第二气路控制阀、汇聚气路、活塞流量计、角度调节机构和角度测量装置，所述进气管路连通第一支路和第二支路，所述第一质量流量控制器和第一气路控制阀串接安装在第一支路上，所述第二质量流量控制器和第二气路控制阀串接安装在第二支路上，所述第一支路和第二支路与汇聚气路连通，所述汇聚气路连通活塞流量计，所述角度调节机构用于调节活塞流量计的角度，所述角度测量装置用于检测活塞流量计的倾角。
[0038]
基上所述，还包括恒温恒湿箱，所述进气管路、第一支路、第二支路、第一质量流量控制器、第二质量流量控制器、第一气路控制阀、第二气路控制阀、汇聚气路、活塞流量计、角度调节机构和角度测量装置均设置于所述恒温恒湿箱中。
[0039]
基上所述，所述角度调节机构包括底座和设于底座四个角处的升降杆，所述升降
杆的底端与底座固定，四个升降杆的顶端分别铰接活塞流量计的四个底脚。
[0040]
基上所述，所述角度测量装置包括针对活塞流量计设置的倾角传感器或角度测量仪。
[0041]
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明设计一个可以自由调节倾角的角度调节机构，用于调节活塞流量计的倾角，同时设置相应的角度测量装置用于实时检测活塞流量计的倾角，然后通过两路稳定气路分别或同时为活塞流量计供应气流，来计算泄露流量，通过设计相应的算法，进行多组、多循环的统计测量，最终可得到不同角度下的泄露流量，进而得到倾角对活塞流量计测量流量的影响。
[0042]
进一步的，整个装置设计于恒温恒湿环境中，以避免其它环境参数带来的影响。
[0043]
进一步的，角度调节装置采用四个升降杆的方式来支撑活塞流量计的四个角，倾角的方向和角度都能够被精准控制和实现，测量的灵活性更高。
附图说明
[0044]
图1是本发明中用于确定活塞流量计倾斜角对流量测量影响的方法的结构原理图。
[0045]
图中：1.进气管路；2.第一支路；3.第二支路；4.第一质量流量控制器；5.第二质量流量控制器；6.第一气路控制阀；7.第二气路控制阀；8.汇聚气路；9.活塞流量计；10.角度调节机构；10-1.底座；10-2.升降杆；11.角度测量装置；12.恒温恒湿箱。
具体实施方式
[0046]
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0047]
如图1所示，一种用于确定活塞流量计倾斜角对流量测量影响的方法，包括以下步骤：
[0048]
配置一气源、进气管路1、第一支路2和第二支路3，用于输出两路气流；
[0049]
配置两个质量流量控制器mfc，分别是第一质量流量控制器4和第二质量流量控制器5，分别设置在两个支路上，用于输出两路稳定的气流；
[0050]
配置第一气路控制阀6和第二气路控制阀7分别设置在两个支路上，用于控制两个支路中气流的通断；
[0051]
配置一台活塞流量计9，两个支路在末端汇聚到汇聚气路8后送入活塞流量计9中；
[0052]
配置一个角度调节机构10和一个角度测量装置11，分别用于调整活塞流量计的倾角和测量活塞流量计的倾角；
[0053]
配置一个恒温恒湿箱12，将上述各个元器件都容纳在恒温恒湿箱12中，避免其它环境参数对测量的影响。
[0054]
其中，所述角度调节机构包括底座10-1和设于底座四个角处的升降杆10-2，所述升降杆10-2的底端与底座10-1固定，四个升降杆10-2的顶端分别铰接活塞流量计9的四个底脚。所述角度测量装置11包括针对活塞流量计设置的倾角传感器或角度测量仪。
[0055]
设置计算模型：
[0056]
qm＝ρ(pa,t)qvꢀꢀꢀ
(1)
[0057][0058][0059]
q*m1+m2+qml＝q*m1+qml+q*m2+qml
[0060]
qml＝q*m1+m2-(q*m1+q*m2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0061]
公式(1)-(4)中，qm为质量流量，pa为大气压，t为活塞缸体内部气体温度，ρ(pa,t)为在大气压为pa，温度为t下的气体密度，qv为体积流量，t为测量时间间隔，v为在时间间隔t内活塞走过的体积，q
l
为泄露体积流量，q
ml
为泄露质量流量，带*的为活塞流量计未修正的读数；
[0062]
计算过程：
[0063]
步骤(a)活塞流量计垂直设置，相对底座的倾角为0，
[0064]
其中，打开第一气路控制阀6，关闭第二气路控制阀7，可得q*m1；第一气路控制阀6和第二气路控制阀7均打开，可得q*m1+m2；打开第二气路控制阀7，关闭第一气路控制阀6，可得q*m2；由公式(4)可计算出由公式(4)可计算出qml1，根据公式(3)可计算出ql1；
[0065]
按照下列测量顺序循环多次测量可得多个qml：
[0066]
第一组：
[0067]
(1)打开第一气路控制阀6，关闭第二气路控制阀7，记录q*m1
[0068]
(2)第一气路控制阀6和第二气路控制阀7均打开，记录q*m1+m2
[0069]
(3)打开第二气路控制阀7，关闭第一气路控制阀6，记录q*m2
[0070]
由公式(4)可计算出qml1，根据公式(3)可计算出ql1；
[0071]
第二组：
[0072]
(4)第一气路控制阀6和第二气路控制阀7均打开，记录q*m1+m2
[0073]
(5)打开第二气路控制阀7，关闭第一气路控制阀6，记录q*m2
[0074]
(6)打开第一气路控制阀6，关闭第二气路控制阀7，记录q*m1
[0075]
由公式(4)可计算出qml2，根据公式(3)可计算出ql2
[0076]
第三组：
[0077]
(7)打开第二气路控制阀7，关闭第一气路控制阀6，记录q*m2
[0078]
(8)打开第一气路控制阀6，关闭第二气路控制阀7，记录q*m1
[0079]
(9)第一气路控制阀6和第二气路控制阀7均打开，记录q*m1+m2
[0080]
由公式(4)可计算出qml3，根据公式(3)可计算出ql3
[0081]
测量的循环顺序为：
[0082]
q*m1，q*m1+m2，q*m2
[0083]
q*m1+m2，q*m2，q*m1
[0084]
q*m2，q*m1，q*m1+m2
[0085]
………
,循环测量n次；
[0086]
最终的泄露流量为：
[0087]
步骤(b)倾斜一定的角度α；
[0088]
测量顺序与(a)步骤的测量顺序相同；
[0089]
步骤(c)倾斜多个角度测量出泄露流量q
l
，即可得出倾斜角对活塞流量计流量测量的影响。
[0090]
为了能够更直观的体现出倾角的影响，分别将不同角度测量出的泄露流量与0
°
下的泄露流量对比，生成倾斜角度与泄露流量的分布图。
[0091]
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。