[发明专利]气体流量标定方法、装置以及控制系统和存储介质

说明书

本发明实施例公开了一种气体流量标定方法、装置以及控制系统、存储介质，其中的方法包括：获得标定气体与多个设定点相对应的的实际流量和理论流量，计算流量系数并采用多项式拟合方法获得流量系数与设定点之间关系的曲线方程，根据曲线方程与流量理论方程获得气体流量方程，并根据气体流量方程和气体流量转换系数确定过程气体实际流量。本发明的气体流量标定方法、装置以及控制系统、存储介质，在全量程范围内能够满足流量检测的精度要求，可以实现不同气体间的流量转换，提高了对流量的控制精度，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及流量检测技术领域，尤其涉及一种气体流量标定方法、装置以及控制系统、存储介质。

背景技术

质量流量控制器(Mass flow controller，简称MFC)是一种用于提供高精度、快速响应的气体流量控制装置。质量流量控制器的工作原理有热式的(thermal-based)，压差式的(pressure differential-based)，压力体积温度式的(PVT-based),压力式的(pressure-based)等。压力式质量流量控制器(压力式MFC)利用一定条件下气体通过限流孔的速度达到音速来工作，即在限流孔进、出口压力满足一定条件下，气体通过限流孔的速度达到音速并且不会再增大，这种流动状态也称为阻塞流动。

在阻塞流动状态下，通过限流孔的气体流量与其进口压力成正比，同时还与限流孔的面积大小和气体属性等参数有关。对于MFC来说，由于限流孔直径非常小，在毫米甚至更小的量级，很难加工成理想的流线型音速孔口形状，所以在限流口处实际的流体流动面积与限流口的物理面积不相同，流量与限流口物理面积呈现非线性关系，而且流量越低，非线性越强。按行业标准，MFC用氮气标定，而用户使用的实际气体很可能是其他各种气体，这就存在不同气体间流量转换的问题。在不同气体间简单地使用转换系数会导致实际气体在全量程范围内不能满足流量精度要求。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种气体流量标定方法、装置以及控制系统和质量流量控制器。

根据本发明的一个方面，提供一种气体流量标定方法，包括：获得多个设定点处标定气体的标定气体实际流量；其中，所述设定点为被标定质量流量控制器最大量程的不同百分比值的测试点；获得与各个设定点相对应的标定气体理论流量，计算所述标定气体实际流量与相应所述标定气体理论流量的比值，获得与各个设定点对应的流量系数；采用多项式拟合方法对各个设定点以及与各个设定点对应的流量系数进行曲线拟合，获得所述流量系数与所述设定点之间关系的曲线方程；根据所述曲线方程与流量理论方程获得气体流量方程，其中，所述气体流量方程用于确定标定气体与任一设定点对应的气体实际流量。

可选地，所述获得与所述标定气体实际流量相对应的标定气体理论流量包括：如果确定p2/p1≤(2/(r+1))^r/(r-1)，则根据气体理论流量方程获得所述标定气体理论流量为：

其中，Qs为标定气体理论流量，p1为喉口前端进气压力，p2为喉口后端出气压力，A为喉口面积，r＝Cp/Cv，Cp为气体的定压比热容，Cv为定容比热容，Mw为气体的摩尔质量，T1为喉口前端流道进口处温度。

可选地，所述曲线方程包括：三次多项式曲线方程；所述三次多项式曲线方程为：

Cd＝a·sp³+b·sp²+c·sp+d；

获得的所述气体流量方程为：

Qt＝Cd*Qs；

其中，Cd为所述流量系数，a、b、c、d为系数，sp为最大量程的百分比。

可选地，根据所述气体理论流量方程获得过程气体理论流量与标定气体理论流量之间的气体流量转换系数；根据所述气体流量方程和所述气体流量转换系数确定与所述设定点对应的过程气体实际流量。