多元气体配气仪设计及精度分析

提出了一种基于高精度质量流量控制器的动态配气方案,并给出了系统操作时序流程图。着重阐述配制标准气体原理、配气过程中的不确定度及其改善措施。针对气体流量控制的时变非线性、难以建立数学模型的特点,采用模糊控制算法对气体流量进行控制,提高了配气精度。该系统可连续配制、并供给浓度值连续可调的多元混合标准气体。     

热式气体质量流量传感器的工作原理

气体质量流量传感器是气体质量流量控制器中的一个重要的核心部件。传感器性能好坏对气体质量流量控制器的性能指标,如零漂、精度、线性、重复精度、响应时间等重要指标参数有直接的影响。好的传感器能够提升产品的质量;反之,不好的传感器会导致产品的品质下降,甚至成为不合格品。深入研究气体质量流量传感器,对提升传感器的性能和提升质量流量控制器的质量起至关重要的意义。本文主要从传感器的工作原理进行分析,通过数学推理的方法,得出对传感器性能有重要影响的参数,从而为气体质量流量传感器的设计和改进提供理论依据。     

基于LabVIEW的多传感器空气流量测试系统

在传统的空气流量测试系统中,存在着测试精度低、工作量大等问题.为解决传统测试系统中的这些不足,基于对多传感器信息融合技术在空气流量测试系统中的应用的分析,提出了一种基于LabVIEW的多传感器空气流量测试系统的设计思路.该系统利用传感器信息融合技术将多传感器信息融合,通过LabVIEW软件将所得测试信息直观地显示出来.给出了详细的硬件和软件设计方案,并给出了该系统的仿真结果.     

基于LabVIEW的气体传感器程控标定系统

针对危化品运输安全性和气体传感器可靠性不高的问题,组建了一套用于半导体气体传感器的程控标定系统.该系统采用PCI-6208 D/A卡和PCI-9114 A/D卡实现对MFC(质量流量控制器)闭环控制,确保快速响应,精确配气.可对由3支气体传感器构成的阵列进行多种工作模式的标定.给出了系统的总体方案,构建了系统模型,阐述了系统硬件和软件的设计结构.软件分析及测试结果表明:系统运行稳定,为探测器生产厂家提供了理想的测试工具,有效地支持了产品的批量生产.     

基于AT89S51的多通道动态配气系统

设计一种多通道程序控制动态配气系统,系统以AT89S51单片机作为控制中心,利用2片4路12位并行输入、电压输出型D/A转换器件MAX526进行D/A转换,控制质量流量控制器和电磁阀等外部设备,其控制信号由PC端程序提供。该系统可同时动态配制多路标准气体。经测试,发现整个系统的响应快,精度高,操作简单。     

固定节流孔流量特性测试系统的误差分析

为了测量固定节流孔的流量特性,该文根据国际标准ISO6358-2013设计了固定节流孔流量特性测试系统。测试系统的正确性和准确性会影响气动元件流量特性参数的测量。该文通过对测试系统的测试方法误差、传感器误差等进行分析计算,并将试验结果与仿真分析结果进行对比,验证此测试系统设计合理,测量精度满足使用要求。目前,该测试系统已成功测量出多组不同型号固定节流孔的流量特性参数。     

一种露点仪/微水仪校验系统的设计

设计了一种露点仪/微水仪校验系统。该校验系统通过饱和气室产生饱和湿气,然后与干气进行混合配制出不同湿度的气体,干气和饱和湿气流量由质量流量控制器和STM32精确控制。该系统产生的特定湿度的气体由精密湿度测量仪进行对比测量,通过补偿算法进行修正。实验证明该校验系统可产生露点温度范围-70~10℃的湿气,精度高,响应速度快,可以满足对现场露点仪/微水仪的校验。     

气体质量流量控制器的分流器的设计

分流器是气体质量流量控制器中的一个重要部件。分流器是否合适将对气体质量流量控制器的性能指标,如精度、线性等重要指标参数有直接的影响。合适的分流器能够改善产品的精度、线性等性能指标;反之,不合适的分流器将会使得产品的精度、线性等指标参数超差,最终导致产品成为不合格品。为解决分流器的设计问题,本文根据流体力学的理论,建立气体质量流量控制器的分流器的数学模型。该模型能够为分流器的设计和计算提供理论依据。     

基于STM32F4在线红外气体分析仪研究与开发

通过对常见气体检测原理的对比性分析,选定基于红外吸收光谱法的气体传感器作为仪器的核心检测部件。利用模块化设计思想,把仪器分为气体传感器、微控制器、数据传输、人机交互、I/O接口等5个组成部分。搭建硬件测试电路并对测温电路采用标准电阻箱标定、对传感器通入零气进行零点校准。分别对仪器进行温度与流量实验,准确性、重复性、稳定性等性能测试,以及通信测试。测试结果表明仪器性能稳定,环境适应性强,仪器精度符合工业仪表标准,具有较高的实用性。     

基于虚拟仪器的真空计参数自动测试系统

针对真空计参数测试过程中数据采集实时性差、自动化程度不高、测试点真空度调节困难等问题,设计出一套真空计参数自动测试系统。以LabVIEW为软件开发平台,采用RS485通信方式实现对真空计、气体质量流量控制器数据的实时自动采集;采用自整定PID算法调节气体质量流量控制器的通气量,实现对测试点真空度的自动调节。测试结果表明:系统能够自动调节真空度并记录数据,实现了真空计参数测试的自动化。     

High mass resolution time of flight mass spectrometer for measuring products in heterogeneous catalysis in highly sensitive microreactors

We demonstrate a combined microreactor and time of flight system for testing and characterization of heterogeneous catalysts with high resolution mass spectrometry and high sensitivity. Catalyst testing is performed in silicon-based microreactors which have high sensitivity and fast thermal response. Gas analysis is performed with a time of flight mass spectrometer with a modified nude Bayard-Alpert ionization gauge as gas ionization source. The mass resolution of the time of flight mass spectrometer using the ion gauge as ionization source is estimated to m∕Δm > 2500. The system design is superior to conventional batch and flow reactors with accompanying product detection by quadrupole mass spectrometry or gas chromatography not only due to the high sensitivity, fast temperature response, high mass resolution, and fast acquisition time of mass spectra but it also allows wide mass range (0-5000 amu in the current configuration). As a demonstration of the system performance we present data from ammonia oxidation on a Pt thin film showing resolved spectra of OH and NH(3).     

基于电化学传感器的SF6分解气体检测技术研究

SF_6气体绝缘类电力设备具有体积小、结构紧凑、绝缘性能稳定、运行可靠等优点,被广泛应用于特高压和超高压电力系统中。当电力设备内部发生绝缘故障时,绝缘气体SF_6由于局部放电及局部过热发生分解反应,最终生成数种稳定SF_6分解气体,通过对这些分解气体组分进行定量检测和分析,可反演出设备内的故障或安全隐患。通过搭建电化学传感器响应特性的测试平台,在气体检测罐中模拟SF_6分解气体并进行检测,得到了CO、SO_2和H_2S气体电化学传感器的响应特性。实验结果显示出CO传感器有负的温度特性,SO_2和H_2S电化学传感器具有正的温度特性,并采用二次曲线拟合确定了传感器的温度补偿曲线;同时还发现CO、SO_2和H_2S气体传感器均具有良好的线性特性,但SO_2传感器会对H_2S气体做出响应,通过采用交叉干扰计算,建立传感器信号矩阵算法保证了测量结果的准确度。最后,通过运用多组分混合气体验证了传感器信号矩阵算法具有很高的可靠性和准确度。     

HPR20PLUS在线气体分析质谱仪低压测试性能观察

To obtain data for experiments and applications of HPR20^PLUS on-line mass spectrometer in low pressure. The gas, standard gas, and breath gas of low pressure cabin were analyzed respectively in unman and manned experiments under different low pressure. The accuracy and stability of HPR20^PLUS On-line Mass Spectrometer in unman experiments under different low pressure were conformed to the requirements of HPR20^PLUS on-line mass spectrometer, and the changes of breath gas in manned experiments were accorded with the laws of human experiments . Performance tests of HPR20^PLUS on-line mass spectrometer in low pressure is excellent , and HPR20 ^PLUS on-line mass spectrometer can be used for human experiments under low pressure .     

差、静压变送器HART协议在天然气计量中的应用

介绍了天然气计量计算机集成系统中传感器的选择及应用，论述了运用传感器ＨＡＲＴ数字通讯协议进行监控和数据采集系统（简称ＳＣＡＤＡ）设计的总体思想，并运用计算机网络功能，进行多站点远距离测量各现场的动态数据和参数，网络同步传输在管理终端上时实显示，提高了领导层对生产过程的快速决策。数据化和网络化的管理提高了工况数据的透明度，消除了人为因素，将成本核算纳入更规范的管理体系，在辽河油驼行一年后，证明系统是可靠的达到了设计要求。     

在线超低温预浓缩-全二维气相色谱-飞行时间质谱联用系统在大气挥发性有机物监测中的应用

采用自主研制的在线超低温预浓缩设备,连续在线采集大气样品或者连续采集苏玛罐离线样品,对样品进行超低温捕集浓缩和二次超低温冷冻聚焦,采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术分离检测浓缩后的挥发性有机物,实现对大气中C2~C12共100多种挥发性有机物的浓缩富集和定性定量分析。本研究对该方法的线性、重复性、加标回收率、检出限等性能进行表征,并与常规一维气相色谱-四极杆质谱联用系统的定性定量结果进行比较。结果表明,该方法不仅满足大气中挥发性有机物检测的性能指标要求,且组分定性定量的准确性、灵敏度等指标均优于一维气相色谱-四极杆质谱联用技术,在挥发性有机物成分较复杂的大气样品检测中具有明显优势。     

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The primary dynamic gravimetric system for gas mass flow measurement

High accuracy mass flow measurement is an enabling technology at the base of many industries. HORIBA STEC Co., Ltd. developed its own primary gas mass flow measurement system. We employed the dynamic gravimetric method in a vacuum chamber, and we use only mass and time information for mass flow rate calculation, with no correction for temperature, pressure and humidity. The system achieved 0.036% uncertainty as lowest of results with satisfactory performance of proficiency testing with NIST (National Institute of Standards and Technology). Then the laboratory has been granted ISO/IEC 17025 accreditation since 2017. This paper describes the system details and uncertainty analysis.     

Technical approaches in the mass spectrometric analysis of hydrogen and helium isotopes

A method of mass spectrometric analysis of gas mixtures of hydrogen and helium isotopes on low-resolution units is proposed. The method is based on the dependence of the ion current intensity on the partial pressure of the gas in the puffing system of the mass spectrometer. The appropriate laboratory procedure for performing the mass spectrometric analysis with simultaneous recording of the mass spectrum and absolute gas pressure in the puffing system of the mass spectrometer is designed. It was shown that it is possible to identify completely overlapping peaks of ion currents of components of the gas mixture, and this is confirmed by the measurement results.     

Shock tube coupled to the time-of-flight mass spectrometer via a molecular beam sampling system

A method for continuous mass spectrometric analysis of high-temperature reacting gas mixtures is described. The apparatus consists of a unique combination of three devices: the shock tube, the time-of-flight mass spectrometer, and the supersonic molecular beam. The driven section of the shock tube constitutes the reservoir of a supersonic molecular beam by which gas is continuously extracted from the reaction zone and introduced through a two-stage high-capacity vacuum system into the ionization region of the mass spectrometer. The shock tube and the mass spectrometer are coupled at right angles to one another. This configuration avoids excessive pressure buildup in the mass spectrometer system. The apparatus has an estimated mass resolution of 100 amu, a frequency range of 10-100 kHz, and can be operated over a wide range of shock conditions during the complete high-temperature pulse.     

WGA1000软件系统设计及定量分析方法优化研究

介绍了国内第一款用于录井系统的快速气相色谱-四极杆质谱联用气测仪WGA1000软件系统,说明了其设计原理和用户界面实现方法。该软件系统实现了对仪器的运行状态和参数的精确控制,以及对数据的快速采集与处理,可得到各组分的实时浓度值,并将该结果传送给终端服务系统,最终获得钻井过程中各组分浓度的变化趋势图;通过改进和优化线性校正方法与离子扫描方式,显著提高了气体组分定量计算结果的准确性和重复性。经过长期现场应用及模拟实验证明,WGA1000软件系统结合硬件及数据解析软件系统,能够满足目前气测录井系统在线气体分析仪器的实时监测要求。