配氣過程中氣體濃度的控制系統的製作方法

2023-05-13 17:46:11 2

專利名稱：配氣過程中氣體濃度的控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體濃度控制技木。
背景技術：
實踐中，在與氣體有關的物理、化學、生物等領域；在校準與氣體有關的測量儀器和測量過程中；在評價與氣體有關的測量方法的準確度時；在檢測實驗室對某種氣體的檢測能力時；在確定某些氣體材料以及產品的特性量值；或在進行有關氣體量值仲裁等情況下，常常需要根據標準氣體的濃度，即時準確配置出符合要求的不同濃度的混合氣體。
目前狀態下，一定濃度混合氣體的配置，需要在指定的配氣站，依據各種氣體的性質，完全用手工操作方式進行；然後再根據氣體的性質，選擇一定的測試方法對其混合氣體的濃度進行測試；如果其混合氣體的濃度不符合要求，就要不斷調整各種氣體的量值，再不斷 進行檢驗，通常狀態下往往需要多次反覆多次之後，才能配製出符合要求的混合氣體。這種只重視結果，完全靠手工操作，而不能在氣體配置過程進行監控操作的配氣方法，使毎次配氣過程都存在許多不準確性，所以很難一次性的配置出符合濃度要求的混合氣體。

發明內容
本發明的目的是提供一種配氣過程中氣體濃度的控制系統。本發明是配氣過程中氣體濃度的控制系統，第一流量傳感器6、第二流量傳感器9分別用於採集控制信號，控制模塊10用於對採集到的信號進行轉換、運算、綜合處理、及信號儲存和輸出；第一流量調節閥4和第二流量調節閥11是該配氣系統的執行元件，標準電壓模塊10-1給系統提供穩定電壓，電源模塊10-7用於給該自動化控制系統電源，第一流量傳感器6是標準氣體傳感器，第二流量傳感器9是空氣流量傳感器，A/D晶片10-2採集信號，將控制信號輸入給單片微型處理器10-3，單片微型處理器10-3將標準氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數碼顯示器10-4顯示出來，鍵盤、開關10-5用於輸入標註氣體、空氣、混合氣體的濃度，開關用於控制控制模塊的開啟，單片微型處理器10-3將數據輸出給外存儲器10-6，實現數據的儲存，D/A晶片10-8將單片微型處理器10-3計算出的數字信息轉換為電壓信息，為流量調節閥提供的控制信號；第一流量傳感器6、第二流量傳感器9直接將管路內氣體的流量信息轉化為電壓範圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數轉換模塊，即A/D晶片10-2，將模擬電壓轉換成數字量，完成信號的採集；經控制模塊10的綜合處理，輸入到到第一流量調節閥4、第二流量調節閥11，使空氣和標準氣體同時進入混氣室7進行充分混合，形成混合氣體8。本發明的有益之處在於在混合氣體的配置過程中利用自動化控制元件，如流量傳感器、流量調節閥、控制模塊，以及一定的程序，實現氣體配置過程的自動化控制，從而方便快捷一次性地配置出符合濃度要求的混合氣體。


圖I是本發明系統的控制流程圖，圖2是本發明的系統框圖。
具體實施例方式如圖I、圖2所示，本發明的配氣過程中氣體濃度的控制系統，第一流量傳感器6、第二流量傳感器9分別用於採集控制信號，控制模塊10用於對採集到的信號進行轉換、運算、綜合處理、及信號儲存和輸出；第一流量調節閥4和第二流量調節閥11是該配氣系統的執行元件，標準電壓模塊10-1給系統提供穩定電壓，電源模塊10-7用於給該自動化控制系統提供電源，第一流量傳感器6是標準氣體傳感器，第二流量傳感器9是空氣流量傳感器，A/D晶片10-2採集信號，將控制信號輸入給單片微型處理器10-3，單片微型處理器10-3將標準氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數碼顯示器10-4顯示出來，鍵盤、開關10-5用於輸入標註氣體、空氣、混合氣體的濃度,開關用於控制控制模塊的開啟，單片微型處理器10-3將數據輸出給外存儲器10-6，實現數據的儲存，D/A晶片10-8將單 片微型處理器10-3計算出的數字信息轉換為電壓信息，為流量調節閥提供的控制信號;第一流量傳感器6、第二流量傳感器9直接將管路內氣體的流量信息轉化為電壓範圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數轉換模塊，即A/D晶片10-2，將模擬電壓轉換成數字量，完成信號的採集；經控制模塊10的綜合處理，輸入到到第一流量調節閥4、第二流量調節閥11，使空氣和標準氣體同時進入混氣室7進行充分混合，形成混合氣體8。如圖I所示，空氣I和標準氣體2(標準氣體可以是甲烷、こ烷、丁烷、汽油、石油氣、一氧化碳、庚烷、こ炔、丙酮等已知濃度的氣體。)經過各自管路的乾燥過濾器3、12被濾除水分和雜質，然後進入ー種特殊設計的溫度平衡器5，使兩種將要混合氣體的溫度相等。為了實現配氣過程的自動化控制，分別在空氣和標準氣體的管路上安裝了，可用電信號控制的第一流量調節閥4、第二流量調節閥11，並在每個流量調節閥之後又加裝了第一流量傳感器6、第二流量傳感器9。通過這兩個流量傳感器來採集標準氣體和空氣的流量信號，採集到的信號被輸入控制模塊10，該信號在控制模塊中被放大並轉換成數字量，然後輸入到控制模塊中的單片微型處理器10-3，由單片微型處理器10-3對測量數據進行綜合處理，主要是依據當時配比關係的要求，計算出標準氣體和空氣此時符合配比關係的流量，這些信息在控制模塊中經數模轉換後，輸入到到第一流量調節閥4、第二流量調節閥11，以PID控制算法控制標準氣體和空氣的流量。使空氣和標準氣體按照自己的濃度和所需配置混合氣體的濃度，以一定的流量關係同時進入混氣室7進行充分混合，形成混合氣體8。本發明的工作過程為如圖2所示，在配氣時先打開電源10-7，並將預設混合氣體的濃度參數，標準氣體的濃度參數，以及空氣的濃度參數由鍵盤10-5輸入，輸入的這些數位訊號將經單片微型處理器10-3處理之後，送入外部存儲器10-6進行保存，同時分別在數碼顯示器10-4的A、B、C上顯示。當電路工作時，第一流量傳感器6、第二流量傳感器9直接將管路內氣體的流量信息轉化為電壓範圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數轉換模塊，即A/D晶片10-2，將模擬電壓轉換成數字量，完成信號的採集。根據當時輸入的標準氣體和空氣的濃度，和所要配比混合氣體濃度值的要求，以及實時採集到的流量信息，單片微型處理器10-3依照程序對這些數據進行運算，計算出標準氣體和空氣此時符合配比關係的流量信息，完成數據的計算與綜合處理。
經計算得出的流量信息，將由D/A 10-8晶片轉換為O 5V的模擬電壓，動態調整第一流量調節閥4和第二流量調節閥11的開啟角度，使標準氣體和空氣，按預定的混合氣體的濃度所需要的比例同時進入混氣室充分混合，從而實現配氣過程的自動化控制。·
權利要求
1.配氣過程中氣體濃度的控制系統，第一流量傳感器(6)、第二流量傳感器(9)分別用於採集控制信號，控制模塊(10)用於對採集到的信號進行轉換、運算、綜合處理、及信號儲存和輸出；第一流量調節閥(4)和第二流量調節閥(11)是該配氣系統的執行元件，標準電壓模塊(10-1)給系統提供穩定電壓，電源模塊(10-7)用於給該自動化控制系統提供電源，其特徵在於第一流量傳感器(6)是標準氣體傳感器，第二流量傳感器(9)是空氣流量傳感器，A/D晶片(10-2)採集信號，將控制信號輸入給單片微型處理器(10-3)，單片微型處理器(10-3)將標準氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數碼顯示器(10-4)顯示出來，鍵盤、開關(10-5)用於輸入標註氣體、空氣、混合氣體的濃度,開關用於控制控制模塊的開啟，單片微型處理器(10-3)將數據輸出給外存儲器(10-6)，實現數據的儲存，D/A晶片(10-8)將單片微型處理器(10-3)計算出的數字信息轉換為電壓信息，為流量調節閥提供的控制信號；第一流量傳感器(6)、第二流量傳感器(9)直接將管路內氣體的流量信息轉化為電壓範圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數轉換模塊，即A/D晶片(10-2)，將模擬電壓轉換成數字量，完成信號的採集；經控制模塊(10)的綜合處理，輸入到到第一流量調節閥(4)、第二流量調節閥(11)，使空氣和標準氣體同時進入混氣室(7)進行充分混合，形成混合氣體(8)。
2.根據權利要求I所述的配氣過程中氣體濃度的控制系統，其特徵在於預設的混合氣體的濃度參數，標準氣體的濃度參數，以及空氣的濃度參數由鍵盤(10-5)輸入，輸入的這些數位訊號將經單片微型處理器(10-3)處理之後，送入外部存儲器(10-6)進行保存，同時分別在數碼顯示器(10-4)上顯示。
3.根據權利要求I所述的配氣過程中氣體濃度的控制系統，其特徵在於第一流量傳感器(6 )和第二流量傳感器(9 )，直接將管路內氣體的流量信息通過A/D晶片(10-2 )，轉化為電壓範圍在Ov 2. 5v之間相應的模擬電壓，將模擬電壓轉換成數字量，完成信號的採集。
全文摘要
配氣過程中氣體濃度的控制系統，A/D晶片採集信號，將控制信號輸入給單片微型處理器，將標準氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數碼顯示器顯示出來，單片微型處理器將數據輸出給外存儲器，實現數據的儲存，D/A晶片將單片微型處理器計算出的數字信息轉換為電壓信息，為流量調節閥提供的控制信號；兩個流量傳感器直接將管路內氣體的流量信息轉化為電壓範圍在0v～2.5v之間相應的模擬電壓，該模擬電壓通過模數轉換模塊，將模擬電壓轉換成數字量，完成信號的採集；經控制模塊的綜合處理，輸入到到流量調節閥、流量調節閥，使空氣和標準氣體同時進入混氣室進行充分混合，形成混合氣體。
文檔編號G05D11/13GK102841613SQ20121031181
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者秦小瓊, 劉德學, 雒軍, 王貴峰 申請人:蘭州理工大學