pVTt法气体流量标准装置测控系统及温度场特征研究

摘要

pVTt法气体流量标准装置间接测量气体质量流量的一种原级标准装置,主要用于检定临界流文丘里喷嘴,也可用于检定其他气体流量计。pVTt法气体流量标准装置具有精度高、结构简单、性能稳定等特点,是构成我国流量量值溯源系统的重要组成部分。
　　目前我国建立的pVTt法气体流量标准装置较少,可检流量范围亟待扩展,且检定效率较低,关于装置标准容器内温度场特征的研究也较少。因此,本文结合浙江省计量科学研究院的pVTt法气体流量标准装置研制项目,开展pVTt法气体流量标准装置测控系统及温度场特征研究工作。
　　首先,根据所研究的pVTt法体流量标准装置的工作原理和性能指标要求,设计装置的测控系统。基于PLC进行下位机控制系统的开发,实现装置检定时间记录、流量计信号采集以及执行机构控制等功能。上位机检定系统使用图形化编程软件 LabVIEW进行编程,主要完成人机界面管理、检定过程监控、数据库管理、报表打印等功能。
　　其次,为提高装置测温准确度,基于流场仿真得到标准容器内温度场分布特征,进而开展测温方案研究。针对26 m3和0.5 m3标准容器,分别采用等体积划分和均匀布置方案布置测温点,分析并对比两种测温方案对测温准确度的影响。结果表明:等体积划分方案和均匀布置方案的测温结果差别不明显,但等体积划分方案更准确,其测温点均值与气体平均温度的差值最大不超过0.003K。
　　最后,搭建了一套pVTt法实验装置进行性能测试,并进行喷嘴检定实验。其中,0.05 m3标准容器的重复性为0.056％,0.01 m3标准容器的重复性为0.075%,对影响装置重复性的原因进行了分析。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 气体流量标准装置

1.3 pVTt法气体流量标准装置国内外发展现状

1.4 pVTt法气体流量标准装置测温方案

1.5 本论文主要研究内容

2 pVTt法装置工作原理及测控系统设计方案

2.1 装置的技术指标

2.2 装置工作原理

2.3 质量流量计算模型

2.4 临界流文丘里喷嘴检定模型

2.5 pVTt法装置测控系统设计方案

2.6 本章小结

3 pVTt法装置测控系统设计

3.1 下位机控制系统设计

3.2 上位机检定系统设计

3.3 本章小结

4 标准容器内温度场特征研究

4.1 标准容器内温度场变化规律

4.2 标准容器内温度场仿真研究

4.3 测温方案研究

4.4 本章小结

5 pVTt法实验装置实验研究

5.1 标准容器可检流量范围估算

5.2 装置气密性实验

5.3 喷嘴检定实验

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 研究工作总结

6.2 本论文创新点

6.3 研究展望

参考文献

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