高气压环境下气体流量传感器的校准装置及其校准方法与流程

技术特征：
1.一种高气压环境下气体流量传感器的校准装置，其特征在于，包括：电源、无极调速模块、高压测试舱、4个穿舱电连接器、往复电机、连杆机构、定体积气管、脉冲计数器和上位机，定体积气管包括前端、活塞和后端，所述往复电机、连杆机构和定体积气管设于所述高压测试舱内；电源用于为无极调速模块和往复电机供电；无极调速模块输出的电压通过2个穿舱电连接器连接在往复电机的正负极上，无极调速模块用于调节往复电机的输出转速；往复电机用于带动连杆机构进行匀速直线的往复运动；动连杆机构连接活塞，并用于推拉定体积气管的活塞进行匀速直线运动；定体积气管的前端与气体流量传感器的气体输入端连接，后端与高压测试舱内环境相通，定体积气管的管径与气体流量传感器的气体输入端管径相同；气体流量传感器的气体输出与高压测试舱内环境相通；气体流量传感器输出的脉冲信号通过2个穿舱电连接器与位于高压测试舱外的脉冲计数器连接；脉冲计数器连接于上位机，将转换的脉冲计数字信号传输至上位机。2.如权利要求1所述的高气压环境下气体流量传感器的校准装置，其特征在于，所述高压测试舱内的环境压力和温度是可控制的；通过加压阀向测试舱内通入高压气体可使舱内环境压力上升，通过减压阀对测试舱进行排气可使舱内环境压力下降，通过安装在测试舱上的压力表可获取当前舱内环境压力；高压测试舱内装有温度控制装置，用于保证进行流量校准时舱内温度恒定，控制温度范围为10℃～40℃。3.如权利要求1所述的高气压环境下气体流量传感器的校准装置，其特征在于，活塞进行匀速直线运动的速度范围为u
min
＝0，u
max
＝q
max
/s，其中，q
max
为被校传感器的量程上限，s为定体积气管的截面积。4.如权利要求1所述的高气压环境下气体流量传感器的校准装置，其特征在于，定体积气管中的气体的最大体积v为v＝q
max
·
t，t为单次标定的最短时间。5.如权利要求1-4任一项所述的高气压环境下气体流量传感器的校准装置，其特征在于，所述气体流量传感器为在量程范围内线性输出的叶轮式流量传感器。6.一种采用权利要求1-5任一项所述校准装置校准气体流量传感器的方法，其特征在于，包括：步骤s1：将气体流量传感器的气体输入端连接于定体积气管的输出端；步骤s2:关闭测试舱舱门，通过加压阀向测试舱内通入高压气体可使舱内环境压力上升至p，调节温控装置使舱内温度稳定在t，t值取室温；步骤s3：打开电源，无极调速模块调节往复电机的速度，往复电机带动连杆机构并以u匀速直线推进活塞，活塞将定体积气管内的气体匀速推出，使气体以稳定的体积流量qv，进入气体流量传感器的气体输入端，其中qv＝u
·
s，测定气体流量传感器在q
v
流量下输出的叶轮转数f，其中，s为定体积气管的截面积；步骤s4:改变电机转速，使连杆机构以u’匀速直线推进活塞，使气体以qv’流量进入气体流量传感器的气体输入端，其中qv’＝u’·
s，测定气体流量传感器在qv’流量下输出的叶轮转数f’，其中，s为定体积气管的截面积；
步骤s5：重复步骤s3，得到气体流量传感器在压力为p时不同流量下的输出转数，即得到其转数-流量响应曲线f＝k
a
·
q
v
k
b
；步骤s6：通过加压阀向测试舱内通入高压气体可使舱内环境压力上升至p’，调节温控装置使舱内温度仍稳定在t；步骤s7：重复步骤s3-s5，得到气体流量传感器在压力为p’时不同流量下的输出转数，即得到其转数-流量响应曲线f＝k’a
·
q
v
k’b
；步骤s8:重复步骤s6-s7，改变p值，可以得到一系列的k
a
值和k
b
值，得到流量传感器转数-流量响应曲线中的两个相应系数k
a
和k
b
随压力p变化的规律，从而拟合出k
a
和k
b
与压力p的关系公式：ka(p)＝f(p)、k
b
(p)＝g(p)，此处f(p)和g(p)均为拟合函数，进而得到该流量传感器在高压下的转数-流量响应曲线：f＝f(p)
·
q
v
g(p)。7.如权利要求6所述校准装置校准气体流量传感器的方法，其特征在于，所述气体流量传感器适用于空气和空气之外的其他气体，仅需在校准开始前将测试舱内的空气排空，再充入相应成分的气体。

技术总结
本发明提供了一种高气压环境下气体流量传感器的校准装置及其校准方法。校准装置利用可调速电极带动连杆机构，产生一个稳定推进的直线速度，推动活塞，以恒定速度将定体积气管内的体积为V的气体推出，产生体积流量稳定可控的气体流，将叶轮传感器连接在其输出端，并测定叶轮传感器在不同流量下的转数输出，得到其转数-流量响应曲线f＝K


技术研发人员：闫硕 方以群 包晓辰
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军特色医学中心
技术研发日：2022.08.12
技术公布日：2022/11/25