小微气体流量计量技术的应用

李杰 ,曾翰典,许允俭

天信仪表集团有限公司 浙江省 温州市 325800

摘要：随着科技发展水平的提升，由于小微气体流量测量技术的测量精度比较高、操作比较简单，已经广泛运用在多个领域。因此相关工作人员在使用该技术展开测量工作的时候，应该保证操作人员熟练掌握气体流量计量技术的规范操作方式，方可将其运用在测量工作中，对于提升测量数据的准确性具有促进作用。本文首先分析小微气体流量计量技术的应用情况，其次探讨基于层流技术开展小微气体流量标准装置优化设计工作，以期对相关研究产生一定的参考价值。

关键词：小微气体；流量计量技术；应用

引言：在测量精度要求不断提高的情况下，测量人员通过合理运用小微气体流量技术，可以精准确定在单位时间内气体通过量。因此在开展环境保护工作、能源核算方面，有关部门应当及时引进并使用小微气体流量计量技术，通过提升数据的测量精度，为后续开展其他工作提供充足的数据参考依据。

1小微气体流量计量技术的应用情况

现如今，小微气体流量计量技术已经开始大面积运用在航空航天方面、半导体加工方面、医疗生物方面、电子汽车方面，在航空航天行业中，流量属于评价航天发动机部件性能的主要参数，发动机的气动力、热力相对比较复杂，在开展发动机测试工作的时候需要开展流量计量工作，对于计量精度要求比较高，再加上中小型航空发动机在进行流量测试时，需要同时开展多种气体的流量测量工作，气流压力比较大，温度变动范围相对比较大，因此此时需要借助小微气体流量技术。

在实施环境保护工作的时候需要维持生态平衡发展，此时工作人员应该依次对江河湖泊开展水质检测工作、大气检测工作，此时应当借助小微气体流量技术开展污水、空气流量测量工作。在医疗生物方面，药物输送环节、血流量测定工作、微芯片点样工作对于流量测量要求比较高，使用小微气体流量计量技术能够基本满足测量精度要求，为后续提高药物输送速度、血流量测定效率提供数据依据[1]。

2小微气体流量计量应用现状

在气体小流量测试技术水平不断提高的情况下，气体小流量标准计量装置已经开始向更高精度、可靠性更高的方向发展，但是由于气体流量测量工作具有的复杂性比较高，当前气体小流量测量进度、测量工作质量依旧会出现不满足规定要求的情况。再加上目前在小微流量测量方面、高压计量方面缺少统一的管理标准，气体不存在固定的体积，受到环境温度因素、气体压力因素的制约性影响比较大，使得小微气体流量计量技术具有广阔的发展空间，现在该技术存在很多有待提高之处。第一，小微气体流量计量基准要求存在覆盖面有限的问题，我国在流量计量方面的研究时间相对比较短，在计量精度方面和德美日等国存在一定的差距。因此我国相关研究人员应该不断开展小微气体流量技术的优化工作。

3气体流量计分类方式、特点

3.1气体流量计的分类方式

若是按照流量计量原理进行划分，可以将气体流量计划分为差压式气体流量计、容积式气体流量计、速度式气体流量计等，工作人员应该按照流量测量要求，选择使用适用性比较高的气体流量计开展流量计量工作。

3.2气体流量计选型特点

不同类型的气体流量计在测量精度、适用范围方面具有明显的差异性，适合运用在超低流量、小微流量范围内的气体流量计受到制约性影响比较大。层流流量计由于具备毛细管层流元件，可以在气体流通在层流元件时处于层流流动状态， 在层流元件内部不存在活动零件、复杂性比较高的电气回路时，需要在层流元件位置搭配使用压力传感器以及整流器，具备体积比较小、测量精度要求比较高的应用优势，对于应用环境的要求相对比较低，层流流量计适合开展小微流量测量工作[2]。

4气体流量标准装置的对比分析

4.1钟罩式气体流量标准装置

钟罩装置属于标准性比较高的容积式装置，特点在于体积相对比较大，运行压力相对比较小，气体湿度印度对于流量校准精度影响比较大，该装置的操作方式相对比较复杂，这种装置适合运用在检定要求不高、校准要求不高、流量范围比较小的流量计量工作，一般只能在实验室环境中开展。

4.2PVTt法气体流量标准装置

PVTt法主要是形容测量一定时间范围内气体进入、流出容器罐的压力、温度，使用理想气体状态下的工程展开流量计算工作，能够测量清楚气体质量、气体流量的装置。PVTt法气体流量装置的应用优势在于测量精度相对比较高，设备操作比较简单，受到湿度因素的影响相对比较小，但是该装置对于热力学温度要求、压力要求比较高，想要标准容器内部气体达到稳定状态时花费的时间相对比较长。

活塞式装置主要是使用活塞以及缸体建设充满足够气体的腔体，在处于运行状态的适合，应该尽量提升活塞缸的密闭性能，控制火灾在缸体内部顺着一个方向运作，保证气体能够均匀地进入到腔体中。通过计算活塞缸截面面积、移动距离、移动时间能够精准计算出气体标准流量。该装置的应用优势在于流量点调节方便、安全稳定性比较高，适合用于开展小微气体流量测量工作。

4.3 mt法气体流量标准装置

mt法能够测量出气体质量以及计量时间，测量精度比较高，但是该方式对于储气装置、气体质量要求相对比较高，通过提升气体在总称量中占据的比例，能够有效提升流量计量数据的精准性。为了进一步提升气体流动的安全稳定性，测量人员应该在上游位置安装一个临界节流设备，在展开小流量气体校准操作的时候，应该适当增加气体压力，应用优势在于可以直接计量出气体流量、质量，但是受到转向系统产生的影响可靠性会下降[3]。

4.4标准流量计气体流量标准装置

该装置属于计量测量领域中应用频率比较大的装置，可以作为标准表的工具主要包括涡轮流量计、超声流量计以及临界流因素、喷嘴等，在开展小微流量标准流量计量工作的时候，计量检测单位应该提升对层流流量计的重视程度，精度相对比较高，耐高压能力比较高，体积相对比较小，结构相对比较简单，属于测量精度比较高的小微气体流量计量装置。

5基于层流技术开展小微气体流量标准装置优化设计工作

小微气体流量传递标准装置主要由层流流量计、气体管理、通道切换阀组以及质量流量控制器构成，在开展测量工作的时候需要及时使用差压传感器以及压力传感器、温度传感器，能够研制设计出精度要求比较高的电子流量控制器，能够有效提升小微气体流量计量数据的可靠性以及稳定性。层流流量计运用10倍现行范围，能够开展高压气体的流量测量工作，在国内建设出首个便携性比较高的小微气体流量计量装置，能够切实满足环境保护工作、医疗生物工作、航空航天工作的测量要求。测量单位在优化好小微气体流量计量技术以后，应该提前组织测量人员参与新技术的规范操作学习，保证其熟练掌握测量计量工作的规范操作方式，从而不断提升气体测量数据的精准性[4]。

结论：综上所述，在使用小微气体流量计量技术的时候，能够在航空航天、环境保护、医疗生物等多个领域开展流量计量工作，为后续开展优化工作提供充足的数据依据。因此测量人员应该基于当前小微气体测量流量技术应用现状，及时使用温度传感器、压力传感器，设计一些便携性比较高的微小气体流量测量装置，不断提高气体流量测量的精度。

参考文献：

[1]回吉.我国的天然气流量计量技术现状及发展趋势探析[J].大众标准化,2022(12):193-195.

[2]张靓,陆春,孙国杰,佘彬杰,张慧剑.小微气体流量计量技术的应用[J].仪器仪表标准化与计量,2022(02):15-17.

[3]陆春,张靓,顾斌,刘鑫鑫.基于层流技术的小微气体流量标准装置应用[J].仪器仪表标准化与计量,2021(05):35-37+48.

[4]施展.常压气体流量标准装置计量特性改进技术研究[D].东北石油大学,2021.