[发明专利]一种气体动态稀释配气系统及其方法

说明书

本发明提供一种气体动态稀释配气系统及其方法，该方法包括：根据第一预设流量值控制用于连通载气钢瓶与混合容器的第一通道的气体流量；测量第一管道的流量测量值；根据第一预设流量值与第一管道的流量测量值计算第一校准值；根据第一校准值修正第一预设流量值使第一管道的实际流量值达到第一预设流量值；根据第二预设流量值控制用于连通组气钢瓶与混合容器的第二通道的气体流量；测量第二管道的流量测量值；根据第二预设流量值与第二管道的流量测量值计算第二校准值；根据第二校准值修正第二预设流量值使第二管道的实际流量值达到第二预设流量值。本发明解决了因气体种类、浓度不同造成的准确度偏差，大大提高了配气准确度。

技术领域

本发明涉及气体动态稀释配气技术领域，尤其涉及一种气体动态稀释配气系统及其方法。

背景技术

现有的技术有选用不同的质量流量控制器进行流量控制，通过控制不同通道的体积流量，来达到对气体标准物质的定量稀释，从而实现从高浓度的气体稀释到不同低浓度的气体的目标。

一般地，气体的动态稀释至少要包括两路流量控制器(流量控制器的原理包括多种，如质量流量控制器、毛细管流量控制器、临界锐孔流量控制器等)，假如为A路和B路，在对A路的气体进行稀释时，控制流量分别为F_A，F_B，按照下面公式(1)计算稀释后的目标气体浓度值：

其中，C为稀释后的目标气体浓度值；

C_S为稀释前钢瓶装标准气体的浓度值；

F_A为A路流量控制器的流量；

F_B为B路流量控制器的流量。

此时，对应的稀释比例为X，

在同一条件下，分别对F_A，F_B，进行了体积流量的测量，即被稀释气体和载气的体积流量。稀释系统使用A路500mL/min和B路500mL/min两个流量控制点进行稀释(即稀释比例,X＝0.5)。

两路流量控制器在一定的流量范围内控制流量时，流量设置和实际测量数据如下：

测量条件：温度15.2℃；压力100.6kPa；A路介质为5.0％CO₂/N₂；B路介质为高纯氮气；其对应的预设流量值及流量测量值如下表1所示：

表1

如果该流量在稀释过程使用时未经修正，直接使用。

可以得出如下结论：

设置的稀释比例：

实际测量的稀释比例：

稀释比例的相对误差：

也就是说，当稀释5.00％CO₂/N₂时，理论上稀释稀释比例为0.500，目标气浓度应该为2.50％，但实际浓度为2.425％，相对误差达到了3.0％。

可见，如果按照质量流量控制器的显示流量进行计算，会造成实际浓度较大的偏差。这是因为质量流量控制器的特点是准确控制的质量流量(单位时间内流过的气体质量)，而我们在使用时用的是体积流量(单位时间内流过的体积)，实际对准确度产生影响的也是体积流量，每种气体(尤其是高浓度的气体或纯气，如5.0％的SF₆/N₂、CH₄/N₂、纯甲烷，纯二氧化碳…..)的密度，压缩因子等因素的不同，造成了不同气体通过质量流量控制器上控制后的体积流量的误差也是不同的。

发明内容