專利名稱：配氣過(guò)程中氣體濃度的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體濃度控制技木。
背景技術(shù)：
實(shí)踐中，在與氣體有關(guān)的物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域；在校準(zhǔn)與氣體有關(guān)的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量過(guò)程中；在評(píng)價(jià)與氣體有關(guān)的測(cè)量方法的準(zhǔn)確度時(shí)；在檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)某種氣體的檢測(cè)能力時(shí)；在確定某些氣體材料以及產(chǎn)品的特性量值；或在進(jìn)行有關(guān)氣體量值仲裁等情況下，常常需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度，即時(shí)準(zhǔn)確配置出符合要求的不同濃度的混合氣體。
目前狀態(tài)下，一定濃度混合氣體的配置，需要在指定的配氣站，依據(jù)各種氣體的性質(zhì)，完全用手工操作方式進(jìn)行；然后再根據(jù)氣體的性質(zhì)，選擇一定的測(cè)試方法對(duì)其混合氣體的濃度進(jìn)行測(cè)試；如果其混合氣體的濃度不符合要求，就要不斷調(diào)整各種氣體的量值，再不斷 進(jìn)行檢驗(yàn)，通常狀態(tài)下往往需要多次反復(fù)多次之后，才能配制出符合要求的混合氣體。這種只重視結(jié)果，完全靠手工操作，而不能在氣體配置過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控操作的配氣方法，使毎次配氣過(guò)程都存在許多不準(zhǔn)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種配氣過(guò)程中氣體濃度的控制系統(tǒng)。本發(fā)明是配氣過(guò)程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，第一流量傳感器6、第二流量傳感器9分別用于采集控制信號(hào)，控制模塊10用于對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、綜合處理、及信號(hào)儲(chǔ)存和輸出；第一流量調(diào)節(jié)閥4和第二流量調(diào)節(jié)閥11是該配氣系統(tǒng)的執(zhí)行元件，標(biāo)準(zhǔn)電壓模塊10-1給系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓，電源模塊10-7用于給該自動(dòng)化控制系統(tǒng)電源，第一流量傳感器6是標(biāo)準(zhǔn)氣體傳感器，第二流量傳感器9是空氣流量傳感器，A/D芯片10-2采集信號(hào)，將控制信號(hào)輸入給單片微型處理器10-3，單片微型處理器10-3將標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數(shù)碼顯示器10-4顯示出來(lái)，鍵盤、開(kāi)關(guān)10-5用于輸入標(biāo)注氣體、空氣、混合氣體的濃度，開(kāi)關(guān)用于控制控制模塊的開(kāi)啟，單片微型處理器10-3將數(shù)據(jù)輸出給外存儲(chǔ)器10-6，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，D/A芯片10-8將單片微型處理器10-3計(jì)算出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，為流量調(diào)節(jié)閥提供的控制信號(hào)；第一流量傳感器6、第二流量傳感器9直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應(yīng)的模擬電壓，該模擬電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即A/D芯片10-2，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號(hào)的采集；經(jīng)控制模塊10的綜合處理，輸入到到第一流量調(diào)節(jié)閥4、第二流量調(diào)節(jié)閥11，使空氣和標(biāo)準(zhǔn)氣體同時(shí)進(jìn)入混氣室7進(jìn)行充分混合，形成混合氣體8。本發(fā)明的有益之處在于在混合氣體的配置過(guò)程中利用自動(dòng)化控制元件，如流量傳感器、流量調(diào)節(jié)閥、控制模塊，以及一定的程序，實(shí)現(xiàn)氣體配置過(guò)程的自動(dòng)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(fā)明系統(tǒng)的控制流程圖，圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式如圖I、圖2所示，本發(fā)明的配氣過(guò)程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，第一流量傳感器6、第二流量傳感器9分別用于采集控制信號(hào)，控制模塊10用于對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、綜合處理、及信號(hào)儲(chǔ)存和輸出；第一流量調(diào)節(jié)閥4和第二流量調(diào)節(jié)閥11是該配氣系統(tǒng)的執(zhí)行元件，標(biāo)準(zhǔn)電壓模塊10-1給系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓，電源模塊10-7用于給該自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供電源，第一流量傳感器6是標(biāo)準(zhǔn)氣體傳感器，第二流量傳感器9是空氣流量傳感器，A/D芯片10-2采集信號(hào)，將控制信號(hào)輸入給單片微型處理器10-3，單片微型處理器10-3將標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數(shù)碼顯示器10-4顯示出來(lái)，鍵盤、開(kāi)關(guān)10-5用于輸入標(biāo)注氣體、空氣、混合氣體的濃度,開(kāi)關(guān)用于控制控制模塊的開(kāi)啟，單片微型處理器10-3將數(shù)據(jù)輸出給外存儲(chǔ)器10-6，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，D/A芯片10-8將單 片微型處理器10-3計(jì)算出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，為流量調(diào)節(jié)閥提供的控制信號(hào);第一流量傳感器6、第二流量傳感器9直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應(yīng)的模擬電壓，該模擬電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即A/D芯片10-2，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號(hào)的采集；經(jīng)控制模塊10的綜合處理，輸入到到第一流量調(diào)節(jié)閥4、第二流量調(diào)節(jié)閥11，使空氣和標(biāo)準(zhǔn)氣體同時(shí)進(jìn)入混氣室7進(jìn)行充分混合，形成混合氣體8。如圖I所示，空氣I和標(biāo)準(zhǔn)氣體2(標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)過(guò)各自管路的干燥過(guò)濾器3、12被濾除水分和雜質(zhì)，然后進(jìn)入ー種特殊設(shè)計(jì)的溫度平衡器5，使兩種將要混合氣體的溫度相等。為了實(shí)現(xiàn)配氣過(guò)程的自動(dòng)化控制，分別在空氣和標(biāo)準(zhǔn)氣體的管路上安裝了，可用電信號(hào)控制的第一流量調(diào)節(jié)閥4、第二流量調(diào)節(jié)閥11，并在每個(gè)流量調(diào)節(jié)閥之后又加裝了第一流量傳感器6、第二流量傳感器9。通過(guò)這兩個(gè)流量傳感器來(lái)采集標(biāo)準(zhǔn)氣體和空氣的流量信號(hào)，采集到的信號(hào)被輸入控制模塊10，該信號(hào)在控制模塊中被放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后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(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，主要是依據(jù)當(dāng)時(shí)配比關(guān)系的要求，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)氣體和空氣此時(shí)符合配比關(guān)系的流量，這些信息在控制模塊中經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，輸入到到第一流量調(diào)節(jié)閥4、第二流量調(diào)節(jié)閥11，以PID控制算法控制標(biāo)準(zhǔn)氣體和空氣的流量。使空氣和標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系同時(shí)進(jìn)入混氣室7進(jìn)行充分混合，形成混合氣體8。本發(fā)明的工作過(guò)程為如圖2所示，在配氣時(shí)先打開(kāi)電源10-7，并將預(yù)設(shè)混合氣體的濃度參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度參數(shù)，以及空氣的濃度參數(shù)由鍵盤10-5輸入，輸入的這些數(shù)字信號(hào)將經(jīng)單片微型處理器10-3處理之后，送入外部存儲(chǔ)器10-6進(jìn)行保存，同時(shí)分別在數(shù)碼顯示器10-4的A、B、C上顯示。當(dāng)電路工作時(shí)，第一流量傳感器6、第二流量傳感器9直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應(yīng)的模擬電壓，該模擬電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即A/D芯片10-2，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號(hào)的采集。根據(jù)當(dāng)時(shí)輸入的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)時(shí)采集到的流量信息，單片微型處理器10-3依照程序?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)氣體和空氣此時(shí)符合配比關(guān)系的流量信息，完成數(shù)據(jù)的計(jì)算與綜合處理。
經(jīng)計(jì)算得出的流量信息，將由D/A 10-8芯片轉(zhuǎn)換為O 5V的模擬電壓，動(dòng)態(tài)調(diào)整第一流量調(diào)節(jié)閥4和第二流量調(diào)節(jié)閥11的開(kāi)啟角度，使標(biāo)準(zhǔn)氣體和空氣，按預(yù)定的混合氣體的濃度所需要的比例同時(shí)進(jìn)入混氣室充分混合，從而實(shí)現(xiàn)配氣過(guò)程的自動(dòng)化控制?！?br> 權(quán)利要求
1.配氣過(guò)程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，第一流量傳感器(6)、第二流量傳感器(9)分別用于采集控制信號(hào)，控制模塊(10)用于對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、綜合處理、及信號(hào)儲(chǔ)存和輸出；第一流量調(diào)節(jié)閥(4)和第二流量調(diào)節(jié)閥(11)是該配氣系統(tǒng)的執(zhí)行元件，標(biāo)準(zhǔn)電壓模塊(10-1)給系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓，電源模塊(10-7)用于給該自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供電源，其特征在于第一流量傳感器(6)是標(biāo)準(zhǔn)氣體傳感器，第二流量傳感器(9)是空氣流量傳感器，A/D芯片(10-2)采集信號(hào)，將控制信號(hào)輸入給單片微型處理器(10-3)，單片微型處理器(10-3)將標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數(shù)碼顯示器(10-4)顯示出來(lái)，鍵盤、開(kāi)關(guān)(10-5)用于輸入標(biāo)注氣體、空氣、混合氣體的濃度,開(kāi)關(guān)用于控制控制模塊的開(kāi)啟，單片微型處理器(10-3)將數(shù)據(jù)輸出給外存儲(chǔ)器(10-6)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，D/A芯片(10-8)將單片微型處理器(10-3)計(jì)算出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，為流量調(diào)節(jié)閥提供的控制信號(hào)；第一流量傳感器(6)、第二流量傳感器(9)直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應(yīng)的模擬電壓，該模擬電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，即A/D芯片(10-2)，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號(hào)的采集；經(jīng)控制模塊(10)的綜合處理，輸入到到第一流量調(diào)節(jié)閥(4)、第二流量調(diào)節(jié)閥(11)，使空氣和標(biāo)準(zhǔn)氣體同時(shí)進(jìn)入混氣室(7)進(jìn)行充分混合，形成混合氣體(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配氣過(guò)程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，其特征在于預(yù)設(shè)的混合氣體的濃度參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度參數(shù)，以及空氣的濃度參數(shù)由鍵盤(10-5)輸入，輸入的這些數(shù)字信號(hào)將經(jīng)單片微型處理器(10-3)處理之后，送入外部存儲(chǔ)器(10-6)進(jìn)行保存，同時(shí)分別在數(shù)碼顯示器(10-4)上顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配氣過(guò)程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，其特征在于第一流量傳感器(6 )和第二流量傳感器(9 )，直接將管路內(nèi)氣體的流量信息通過(guò)A/D芯片(10-2 )，轉(zhuǎn)化為電壓范圍在Ov 2. 5v之間相應(yīng)的模擬電壓，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號(hào)的采集。
全文摘要
配氣過(guò)程中氣體濃度的控制系統(tǒng)，A/D芯片采集信號(hào)，將控制信號(hào)輸入給單片微型處理器，將標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度、空氣的濃度和混合氣體的濃度分別在的數(shù)碼顯示器顯示出來(lái)，單片微型處理器將數(shù)據(jù)輸出給外存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，D/A芯片將單片微型處理器計(jì)算出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為電壓信息，為流量調(diào)節(jié)閥提供的控制信號(hào)；兩個(gè)流量傳感器直接將管路內(nèi)氣體的流量信息轉(zhuǎn)化為電壓范圍在0v～2.5v之間相應(yīng)的模擬電壓，該模擬電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，完成信號(hào)的采集；經(jīng)控制模塊的綜合處理，輸入到到流量調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥，使空氣和標(biāo)準(zhǔn)氣體同時(shí)進(jìn)入混氣室進(jìn)行充分混合，形成混合氣體。
文檔編號(hào)G05D11/13GK102841613SQ20121031181
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者秦小瓊, 劉德學(xué), 雒軍, 王貴峰 申請(qǐng)人:蘭州理工大學(xué)