一种用于流量分析仪校准的流量调节装置的制作方法

1.本发明涉及校准检定领域，尤其涉及一种用于流量分析仪校准的流量调节装置。


背景技术：

2.汽油车简易瞬态工况法用流量分析仪是简易瞬态工况法测量中气体质量分析系统的重要组成部分。其具体使用如图1所示，被测汽车的主动轮作用于底盘测功机上，流量分析仪的进气口连接有与被测汽车的尾气排放口对应的进气管道，进气管道上设置有风机。图1中，1、流量分析仪；2、风机；3、进气管道；4、底盘测功机；5、被测汽车；6、尾气分析仪；7、数据集成系统；8、显示器。
3.流量分析仪的主要作用是实时测量排放气体的流量，并将测量稀释后的氧含量与原排放气体中的氧含量比较，求得稀释比例，再通过稀释比和气体流量分析仪测得的流量，计算出每一秒的排放体积。
4.最后检测系统根据流量分析仪测量出的排放体积和尾气分析仪测量的污染物排放浓度，再计算出机动车每一秒排放出来的污染物质量。
5.流量分析仪采用涡街原理进行流量测量，采用氧化锆传感器进行稀释氧浓度测量。流量分析仪主要由集气锥管、抽气机、流量传感器、稀释氧传感器、稀释流量气体压力传感器、温度传感器和微处理器等组成，用来测量汽油车排放气体与环境空气混合气体标准状态下的流量和稀释氧浓度。
6.当前，居民拥有机动车的数量日益怎多，雾霾天气的形成与机动车尾气排放有很大的关系，因此需要严格控制机动车尾气排放，使不达标的机动车进行改造或强制报废，减少对环境造成的影响。
7.流量分析仪是机动车环保检测的重要设备，因此需要在一定的时间段对流量分析仪进行校准，目前的校准方式是将标准流量计接到被测流量分析仪的出气口，通过比对标准流量计的示值和被测流量分析仪的示值得出流量示值误差。
8.现有的这种校准方式存在以下问题：目前汽油车简易瞬态工况法用流量分析仪的校准均是按照jjf1385-2012汽油车简易瞬态工况法用流量分析仪校准规范执行计量校准，调整标准流量值的方式只能通过手动调整风机工作频率或者用硬纸片挡住进风口调整气体流量大小，在某校准点附近读取三次测量值和标准值，给出的校准点流量示值误差是校准点附近三个值的误差平均值，但是该校准点并不一定对应流量分析仪的工作点，因此无法保证校准后的流量分析仪可以在其日常的工作点准确工作；还有就是，每一个校准点都需要通过手动调整，不能够直接、准确设置标准值来控制气体流量，工作劳动大，工作效率低，引入的人为误差因素较多。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种用于流量分析仪校准的流量调节装置，以解决现有技术中需要人工手动调整流量值而导致的校准效率低的技术问题。
10.为解决上述技术问题，本发明中一种用于流量分析仪校准的流量调节装置的技术方案如下：一种用于流量分析仪校准的流量调节装置，包括设置有流量调节气门的用于与被检的流量分析仪相连的装置管道，装置管道上连接有标准流量计，装置管道上设置有驱动流量调节气门转动的驱动电机，流量调节装置还包括电机驱动器、用于检测流量调节气门转动角度的角度传感器和用与电机驱动器和标准流量计相连的主控制器，主控制器存储有流量值-流量调节气门角度关系数据以根据设定流量值控制流量调节阀门转动至设定流量值所对应的预置角度。
11.本发明的有益效果为：将流量值与流量调节气门的角度关系数据存储于主控制器中，在使用时，根据设定流量值所对应的流量调节阀门的角度，驱动电机驱动流量调节阀门转动值设定流量值所对应的预置角度，实现了流量调节阀门的粗调，然后，根据流量调节装置的标准流量计检测值，驱动电机驱动流量调节阀门进行转动调整，此过程中，流量调节阀门的转动角度很小，是一个微调过程，因此可以快速的实现将流量调节装置调整到设定流量值，校准效率大幅度提升，且调整过程不需人为手动操作，降低了操作人员的劳动强度，也避免了因操作人员误操作而带来操作误差。
12.进一步的，驱动电机为步进电机。
13.进一步的，角度传感器为磁角度传感器。
14.进一步的，标准流量计为智能涡轮流量计。
15.进一步的，装置管道包括通过法兰可拆连接的第一段管体和第二段管体，流量调节气门转动装配于第一段管体中，标准流量计设置于第二段管体上。
16.进一步的，电机驱动器设置于第一段管体上，主控制器设置于第二段管体上，主控制器包括流量显示和设定触控界面。
17.进一步的，流量调节气门的转动轴线沿第一段管体的径向延伸设置。
18.进一步的，流量值-流量调节气门角度关系由流量值-流量调节气门角度关系曲线图确定，流量值-流量调节气门角度关系曲线图的横轴为流量调节阀门的开合角度，流量值-流量调节气门角度关系曲线图的纵轴为流量调节气门对应开合角度下，设定流量值与流量调节气门开度到最大时标准流量计读数的比。
附图说明
19.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应地标号表示相同或对应地部分，其中：图1是本发明中现有技术中流量分析仪的使用状态图；图2是本发明中校准方法的一个实施例的流量调节装置的流量调节过程图；图3是本发明中流量调节装置的结构示意图；图4是本发明中流量调节装置的调节原理图；图5是本发明中流量值-流量调节气门角度的关系曲线图；附图标记说明：1、流量分析仪；2、风机；3、进气管道；4、底盘测功机；5、被测汽车；
6、尾气分析仪；7、数据集成系统；8、显示器；9、入口管道；10、流量调节气门；11、第一段管体；12、第二段管体；13、出口管道；14、法兰；15、步进电机；16、角度传感器；17、步进电机驱动器；18、主控制器；19、流量显示和设定触控界面；20、标准流量计。
具体实施方式
20.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
21.需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
22.本发明中一种用于流量分析仪校准的流量调节装置的实施例如图2~5所示：流量调节装置包括用于与流量分析仪相连的装置管道。
23.装置管道包括通过法兰14可拆连接在一起的第一段管体11和第二段管体12，第一段管体的进气端通过法兰可拆连接有进气管道9，第二段管体的出气端可拆连接有出气管道13。使用时，进气管道与被校准的流量分析仪的出气口相连。
24.流量调节阀门10转动装配于第一段管体中，在本实施例中，流量调节阀门10的转动轴线沿第一段管体的径向延伸设置。
25.第一段管体上设置有驱动流量调节气门转动的驱动电机，本实施例中，驱动电机为电机轴与流量调节气门传动连接的步进电机15，与步进电机对应的电机驱动器为步进电机驱动器17，步进电机驱动器17与步进电机控制连接，步进电机15上设置有用于检测流量调节气门转动角度的角度传感器16，标准流量计20设置于第二段管体12上。本实施例中，标准流量计20为智能涡轮流量计，智能涡轮流量计的准确度为1.5级，配套含体积修正仪，可以实现温度、压力、压缩因子修正，直接检测介质的温度、压力、工况体积总量、标况体积流量和总量等参数，具备信号输出和通信接口，方便主控制器采集流量信号，具有法兰，方便与第一管道相连。本实施例中的角度传感器为磁角度传感器。
26.流量调节装置还包括与标准流量计相连的主控制器18，主控制器与步进电机驱动器17连接。主控制器18包括流量显示和设定触控界面19。
27.流量显示和设定触控界面19采用lcd显示，提供人机接口，可以设定校准所需的流量值参数，显示当前实际流量值；提供开关控制、工作状态指示、误差比对等功能。
28.使用本流量调节装置对汽油车尾气检测用流量分析仪的校准方法为：第一步，调节与流量分析仪相连的流量调节装置到设定流量值，具体的流量调节过程为，首先，驱动机构驱动流量调节装置的流量调节气门10开度到最大；其次，根据流量值-流量调节气门角度关系曲线图，驱动机构驱动流量调节阀门10转动至设定流量值所对应预置角度；然后，根据流量调节装置的标准流量计检测值，驱动机构驱动流量调节阀门进行转动调整，直至标准流量计检测值为设定流量值；本发明中预置角度与设定流量值的关系是指设定流量值与最大流量值的比与预置角度的对应关系，最大流量值指的是流量调节气门开度到最大时，标准流量计的测量值。
29.第二步，根据设定流量值对流量分析仪进行校准。
30.在第一步中，根据流量调节装置的标准流量计检测值，通过pid控制方式，驱动机构驱动流量调节阀门进行转动调整，直至标准流量计检测值为设定流量值。
31.pid控制方式的具体过程为，标准流量计检测值大于设定流量值时，减小流量调节气门的开度；标准流量计检测值小于设定流量值时，增大流量调节气门的开度，直至标准流量计检测值稳定在设定流量值。
32.由于空气流体在气门调节过程中会有较大的扰动，流量稳定时间较长，造成标准流量计读数稳定时间随之变长，进而导致pid控制稳定时间延长、稳定过程缓慢，为了缩短调节过程、缩短稳定时间，本发明中，通过测试得到流量调节气门的开合角度与流量变化之间的关系曲线如图5所示，图5中的横轴即x轴表示流量调节气门的开合角度，纵轴即y轴表示对应角度下，第一段管体的流量百分比，流量百分比是指流量调节气门对应开合角度下，设定流量值与最大流量值的比，最大流量值由流量调节气门开度到最大时，标准流量计测量得到。
33.流量调节气门开合角度为零时，意味着流量调节气门开度到最大。
34.流量调节气门不同的开合角度，就表征着不同的设定流量值与最大流量值的比。
35.该曲线数据存储于主控制器中，使用时，假设流量分析仪的正常工作流量范围为n1~n2，那本实施例中，就可以选取n1、n2和n1~n2之间的中间值 三个流量值作为设定流量值进行校准。
36.校准时，流量调节装置与待校准的流量分析仪相连，还需要连接一个用于吹风的风机。
37.每次校准时，只需要工作人员在显示和设定触控界面输入设定流量值，整个流量调节装置就自动进行调节，流量调节装置的调节过程如图2所示，图2中的实际值指的是标准流量计的读数值，目标流量值即设定流量值。
38.主控制器首先通过步进电机驱动流量调节气门开度到最大，此过程有两个作用，一个是，相当于找到一个流量调节气门起始的转动基准，即转动零点，另外是获得最大流量值，标准流量计读取流量实际值即最大流量值。
39.设定目标流量值即设定流量值，主控制器根据设定流量值与最大流量置的比值，流量值-流量调节气门角度关系，通过步进电机直接驱动流量调节气门转动至设定流量值所对应的预置角度，实现流量调节的第一步粗调。比如说标准流量计的读数为5，说明此校准环境下，最大的流量值为5，而设定目标流量值的读数为1，那么目标流量值与实际值比为20%，步进电机直接驱动流量调节气门转动至流量值-流量调节气门角度关系20%时，流量调节气门的开合角度。本发明中通过设定流量值与最大流量值的比和流量调节气门的开合角度的对应关系来对流量调节气门，可以避免不同风扇、不同转速的影响。
40.然后，通过pid控制方式，标准流量计检测值即实际值大于目标流量值时，减小流量调节气门的开度；标准流量计检测值小于目标流量值时，增大流量调节气门的开度，直至标准流量计检测值稳定在设定流量值，实现流量调节的第二步微调。
41.流量调节通过两步走即粗调、微调的方式可以快速稳定在设定流量值。整个流量调节过程不需要人为进行操作，有主控制器、步进电机驱动器、角度传感器、标准流量计和步进电机对流量调节气门的驱动来共同完成。角度传感器用于检测流量调节气门的转动角
度，当流量调节气门转动到对应角度时，步进电机驱动器就控制步进电机停止转动，主控制器用于向步进电机驱动器发出指令，根据设定流量值，向步进电机驱动器发出步进电机需要转动的角度。标准流量计用于实时检测第一段管体的流量值，从而反馈给主控制器，主控制器再通过步进电机驱动器来实现对步进电机的控制调整。
42.整个流量调节过程，不需人为操作，劳动强度低，且调整速度快，能对被检流量分析仪流量进行方便快捷的校准，能够通过参数设置方式实现气体标准流量的自动控制，使检测工作便捷智能，整个过程全部自动化，气体流量值处于动态稳定状态。能够提高汽车排气流量分析仪的校准工作效率，降低工作强度、提高准确度。能够为广大审车机构带来更好的计量服务，为大气污染防治做出贡献。
43.本发明专利能够为广大审车机构带来更好的计量服务，保证汽油车简易瞬态工况法用流量分析仪计量准确，为大气污染防治做出贡献。本研究具有十分明显的社会效益和经济效益。在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。
45.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明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”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
46.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。