一种离子迁移型气体流量计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于计量领域，涉及一种计量装置，特别是涉及一种离子迁移型气体流量计。
【背景技术】
[0002]目前，气体流量计被广泛地应用于工业生产生活中，虽然市面上用于测量气体的流量计种类繁多，但是高精度、高稳定性的气体流量计价格昂贵，同时常见流量计在测量气体流量时无法判断待测气体的种类，即不具有机器自识别被测气体种类的功能，而且常见流量计量程有限，当测量环境或者待测气体发生较大改变时，这类流量计通常测量性能降低，需要重新校准，因此对不同测量环境下的自适应能力差。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种离子迁移型新型气体流量计，在与超声流量计相同的时差法测量的基础上，采用离子作为传输物质测量其传输时间差，避免了超声流量计中反射波和换能器对测量的影响，减小了温度和流体粘度对测量的影响，同时通过电压对离子迁移的控制也减小了流体流速增加带来的信号的变化，并根据不同种类气体对离子流运动的影响使得机器可以自识别气体种类，同时，新型气体流量计工作条件可调因此可以测量不同量程的气体流量，该新型气体流量计具有成本低、精度高、机器自识别气体种类与测量量程自适应等特点。
[0004]本发明提供的一种离子迁移型气体流量计由VUV紫外灯1，正极推斥极2，离子门3，气体流量测量管道4，密封盖5，法拉第盘6，负极吸引极7，进气管8，出气管9，绝缘灯套10，聚四氟乙烯绝缘管11，离子入口 12构成，VUV紫外灯I作为离子化源安装在流量测量管道4中间位置，VUV紫外灯I外围包有聚四氟乙烯材质的绝缘灯套10，正极推斥极2 (金属材质)旋套在VUV紫外灯绝缘灯套10外，并通过聚四氟乙烯绝缘管11与流量计气体流量测量管道4的离子入口 12相连，在绝缘管11内安装有离子门3，流量测量管道4的两端面分别安装密封盖5，该密封盖5为绝缘正方形薄板，密封盖5中央分别插有进气管8和出气管9，均采用标准不锈钢管，流量测量管道4内另一侧中间并列设有两个法拉第盘6，两个法拉第盘6分布于流量计测量管道中轴线的两侧，与正极推斥极2的距离相等，并分别通过两根导线连接到流量测量管道4的外部，与时差测量装置相连接，流量测量管道4外部与法拉第盘6对应的位置安装有两个金属材质的负极吸引极7，负极吸引极7与流量测量管道4和法拉第盘6均绝缘。
[0005]流量计外观为正长方体，测量管道为圆柱通孔。
[0006]所述的挥发性有机物采用低毒性易挥发的丙酮液体。
[0007]正极推斥极和负极吸引极为三块平板电极，其中一块正极推斥极安装于流量计测量管道4的一侧，离子从离子门3进入气体流量测量管道4，正极推斥极施加正电之后将离子源电离有机物产生的离子推向流量测量管道4内，两块负极吸引极安装于正对正极推斥极的测量管道另一侧，对负极吸引极施加负电来吸引离子向其运动，两块负极吸引极与正极推斥极的距离相等。
[0008]离子门采用单个圆形栅网结构，安装在离子进入流量计测量管道4的离子入口 12处，通过改变施加在圆形栅网上的电压控制离子进入流量计测量管道4的时机，采用MOS管来控制加在离子门上的电压。
[0009]两块圆形法拉第盘以及电流信号放大电路构成信号采集处理模块，法拉第盘接收离子流形成小电流，电流信号放大电路运用具有超低偏置电流的运算放大器将小电流信号放大成0-5V标准电压。
[0010]不同种类的气体对离子运动产生不同的影响，因此法拉第盘接收到的电流信号不同,可依据不同种类气体的电流信号来自适应地识别待测气体种类。
[0011]TDC-GP21芯片和芯片外围驱动电路组成时差测量模块，TDC的两个测量引脚分别连接信号采集处理模块处理之后的两路电压信号，并测量两路信号时间差。
[0012]当流体的流速增大时，则可通过对正极推斥极2和负极吸引极7上的电压进行适当地调节，从而保证接收到的信号的强度，使本发明的流量计工作条件可调因而可以测量不同量程的气体流量。
[0013]气体通过金属管引入流量计测量管道，测量流程均由流量计控制软件来实现。控制软件包括电压控制功能与时差测量、数据通信等功能，电压控制实现对紫外灯、离子门、正极推斥极/负极吸引极的上电控制，时差测量实现TDC测量时机、测量方式的控制，数据通信实现时差数据的传输。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:通过紫外灯电离产生的离子作为传输物质，减少了环境因素和管道结构对测量的影响，使流量计性能更加稳定，且该电离方式对环境基本无污染，同时简单易操作；利用离子门对离子的释放进行控制，使得测量更易于控制；采用TDC-GP21芯片计时，测量的精度更高，将两路信号分别连接到TDC-GP21的START和STOP接口，只测量一次时差，降低了测量误差。同时，本发明的新型流量计可机器自身识别气体种类以及根据量程自适应地调整工作条件。此外，通过计算机软件和电路的控制，使得流量计的调试和维护更方便，提高了安全性及现场适应性。整体装置结构简单易于操作。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的结构剖视图。
[0016]图2为VUV真空紫外灯外观示意图(13-负极；14-灯管；15-正极)。
[0017]图3为VUV紫外灯绝缘灯套示意图。
[0018]图4为正极推斥极，左图为俯视图，右图为剖视图(16-离子门接线孔；17-正极安装螺孔；18-真空紫外灯灯孔)。
[0019]图5为离子门俯视图(19-离子门螺孔；20_栅网)。
[0020]图6为外管剖视图(21-法拉第盘孔；22-负极安装螺孔)。
[0021]图7为左右侧密封盖示意图(23-密封盖安装螺孔；24-气体进出管安装孔)。
[0022]图8为法拉第盘主视图(25-法拉第盘面；26法拉第盘杆)。
[0023]图9为负极吸引极示意图(27-隔离胶块；28_法拉第杆安装孔)。
[0024]图10为电离气进样结构示意图(29-电离气体进样管道)。
[0025]图11为离子门驱动电路结构图。
[0026]图12为信号放大电路结构图。
[0027]图13为TDC-GP21测时结构图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0029]实施例1
参见图1，一种离子迁移型气体流量计由VUV紫外灯1，正极推斥极2，离子门3，气体流量测量管道4，密封盖5，法拉第盘6，负极吸引极7，进气管8，出气管9，绝缘灯套10，聚四氟依稀绝缘管11，离子入口 12构成，VUV紫外灯I作为离子化源安装在流量测量管道4中间位置，为了提升使用安全性，在VUV紫外灯I外围包有聚四氟乙烯材质的绝缘灯套10，正极推斥极2 (金属材质)旋套在VUV紫外灯绝缘灯套10外，外观呈圆筒形，参见图3，并通过聚四氟乙烯绝缘管11与流量计气体流量测量管道4的离子入口 12相连，在绝缘管11内安装有离子门3，流量测量管道4的两端面分别安装密封盖5，该密封盖5为绝缘正方形薄板，密封盖5中央分别插有进气管8和出气管9，进出气管均采用标准不锈钢管，流量测量管道4内另一侧中间并列设有两个法拉第盘6，两个法拉第盘6分布于流量计测量管道4中轴线的两侧，与正极推斥极2的距离相等，并分别通过两根导线连接到流量测量管道4的外部，与时差测量装置相连接，流量测量管道4外部与法拉第盘6对应的位置安装有两个金属材质的负极吸引极7，负极吸引极7与流量测量管道4和法拉第盘6均绝缘。
[0030]本发明提供的流量计外观为正长方体，流量测量管道4为圆柱通孔。
[0031 ] VUV紫外灯I参见图2，使用时对VUV紫外灯I的负极13和正极15之间施加-1100V电压使其产生紫外光，并在VUV紫外灯I外套有绝缘灯套10，绝缘灯套外观参见图3，对灯管14进行绝缘保护。
[0032]正极推斥极2结构参见图4，正极推斥极2通过正极安装螺孔17安装固定于流量测量管道4上，离子门接线孔16用于引出离子门外接电源线，真空紫外灯灯孔18用于固定正极推斥极2旋套在紫外灯绝缘灯套10外。
[0033]正极推斥极2和负极吸引极7为三块平板电极，其中正极推斥极2安装于流量计测量管道4 一侧，离子从离子门3进入气体流量测量管道4，正极推斥极2施加正电之后将VUV紫外灯I电离有机物产生的离子推向流量计测量管道4内，另两块负极吸引极7安装于正对正极推斥极2的流量测量管道4的另一侧，对负极吸引极7施加负电来吸引离子向其运动，两块负极吸引极7与正极推斥极2的距离相等。
[0034]离子门3参见图5，采用单个圆形栅网20结构，通过离子门螺孔19安装在离子进入流量计测量管道4的离子入口 12处，并用离子门螺孔19引出供电线使其通过离子门接线孔16，连接至图10的离子门控制电路输出端。通过改变施加在圆形栅网20上的电压控制离子进入流量计测量管道4的时机，采用MOS管来控制施加在离子门上的电压。
[0035]两块圆形法拉第盘以及电流信号放大电路构成信号采集处理模块，法拉第盘接收离子流形成小电流，电流信号放大电路运用具有超低偏置电流的运算放大器将小电流信号放大成0-5V标准电压。
[0036]流量计外观剖视图参见图6，流量测量管道4作为气体流通管道，正极安装螺孔17利用螺丝固定正极推斥极2。负极安装螺孔22用于固定负极吸引极7。法拉第盘孔21用于安装放置安装法拉第盘6。
[0037]密封盖5的结构示意图参见图7，密封盖安装螺孔23利用螺丝将密封盖5固定于流量测量管道4两侧，使流量测量管道4处于相当稳定的测量环境，气体进出管安装孔24采用螺旋结构安装固定进气管8和出气管9。
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