[其他]一种气体微流量计

说明书

本发明涉及到微流量测量技术领域。

在科学研究和工业生产中，经常涉及到瞬时微流 量的测量。常用的瞬时小流量测量计，多数采用转子 流量计和孔板流量计。转子流量计现存的问题是(1) 由于受到浮子重量的限制，所以最小感度大；(2)分辨 率低；(3)读数不易数字显示。孔板流量计现存的问 题是(1)最小感度大；(2)差压信号与气体流速之间成 平方根关系，应用时需加开方器，同时精度也不易做 的太高。因此，以上两种流量计都存在着精度低和使 用温度范围较窄的缺点。本发明人对已有技术初步 进行专利文献检索、查CS 183494 PrihlaSeno  03 08 76 VYdano 15 05 08 ZarZenI Pro merenI  maIyCh Prutoku PIynu并通过机检查阅 G01 F1/34，1/42，1/48，1/50，G01 R 1/22，7/12，5/08，5/14，均未发现与本发明相同 的气体微流量计。

本发明便是针对上述两种流量计的缺点做了改 进，用微颗粒层板制作节流元件，同时还采用一种简 单的流量温度补偿网络来提高流量计精度和展宽流 量计的使用温度范围。

本发明的要点在于选取微颗粒层板作为节流元 件，如附图1中(6)所示，层板的材料是根据被测气体 的特性来选择。例如，对腐蚀性气体而言，层板可选 用玻璃、不锈钢、石英、制成。对非腐蚀性气体而言， 层板还可选用铜、铝、铁、钢制成。其层板大小、厚度 由流量计量程范围来决定。例如量程为 0-10ml/min，其层板厚度为5-10mm，直径为 5-10mm。同时，将层板密封于由金属、玻璃、塑料 制成的腔体中。本发明还采用半导体二极管或热敏 电阻随温度变化的特点来改变桥路恒流电源供电电 流，用来抵消因气体粘度温度系数及气体密度随温度 变化而引起惠斯登电桥输出随温度变化的部分。其 流量温度补偿方法有两种。(1)半导体二极管流量温 度补偿法。当被测气体流过层板时，由于气体粘度温 度系数是正的，而气体密度随温度增加而减小，则气 体流过层板的差压力是随温度增加，则附图2中(1) 的惠斯登电桥输出就以10^-3/℃数量级而增加。如 果选取一个电流温度系数为负的10^-3/℃数量级如 附图2中所示的半导体二极管D，这样就可以使桥 路恒流电源供电电流随温度变化以10^-3/℃数量级 下降，从而达到温度补偿之目的。(2)热敏电阻流量 温度补偿法。如果在附图2中半导体二极管D的位 置上换一个普通电阻，同时采用一个具有10^-3/℃数 量级负温度系数的热敏电阻R₂或采用一个具有 10^-3/℃数量级正温度系数的热敏电阻R₁，其原理也 是用来改变桥路恒流电源电流，达到温度补偿，实现 展宽流量计使用温度范围之目的。对于上上述两种 流量温度补偿方法而言，所涉及到的半导体二极管、 热敏电阻元件都要密封于管道系统中。

本发明结构合理，经实验效果良好。提高了各种 气体(包括腐蚀性气体)微流量测量精度，降低最小感 度，提高分辨率，展宽适用温度范围。

附图1是节流装置的结构剖面图。图中1为气 体入口，2为气体出口，3为差压高压端引出口，4为 差压低压端引出口，5为腔体，6为微颗粒层板。

附图2是流量温度补偿网络线路原理图。图中 (1)为压力传感器惠斯登电桥，(2)为由半导体二极 管D、运算放大器A、电阻R₁、R₂、半导体三极管T组 成流量温度补偿网络。同时也是一个随温度变化而 作相应变化的桥路恒流电源。

发明人曾经做过这样一个实施例，如附图2所 示，二极管采用硅半导体二极管，R₁阻值为3KΩ， R₂阻值为4K，三极管选用3CG管，测量氮气时达到 如下技术指标。测量范围：0～10ml/min， 0～100ml/min，量程还可以扩展到 0～500ml/min，0～800ml/min精度优于 0.3％，最小分辨率0.01ml/min，适用温度范围 0～45℃，感度0.01ml/min。