恒温压动态法气体微小流量标准装置的研制*

黄震威,潘国兵,王文林,欧阳静,陈金鑫

(1.浙江工业大学 机械工程学院,浙江 杭州 310032；2.浙江省计量科学研究院,浙江 杭州 310018)

0 引 言

近年来,半导体、微机电系统(MEMS)、制药、纳米和替代能源等新兴领域日益受到国家重视,而目前这些领域中微流体控制技术扮演着极为重要的技术角色,在微流体的诸多技术要点中,微小流量测量与控制技术是极其关键和不可或缺的[1～4]。伴随着所操控流体的量级到了每分钟仅微升(μL)乃至纳升(nL)的等级,对流量计量提出了一系列新的要求,精准的流体计量不仅变得困难,其误差与变异对结果所造成的影响也更为显著,并且在微小流量计量仪表的溯源上更是遇到了困难[5～7]。

针对微小气体流量仪表的溯源难题,本文研究了一种基于主动恒温压零平衡动态检定原理的微小气体流量溯源方法,并研制了相应的流量标准装置。该装置采用双活塞测量原理,其标准器有效容积为45 mL,工作压力范围为0.1～1 MPa,工作温度范围为0～50 ℃,测量量程为5～1 000 mL/h,可基本满足微小气体流量测量仪表(质量流量计、浮子流量计和皂膜流量计等)及控制仪表的检定或校准。

1 装置工作原理

标准装置工作原理如图1所示,装置主要由活塞、精密丝杆、伺服电机、流量指示器、气动控制阀、温度传感器和压力传感器等组成。其中精密活塞两端形成左右两个腔体,两腔体中间经流量指示器A和阀门V1组成的管道联通。右腔体为测量腔,被检流量计MUT和流量调节阀V2安装在其出口的下游。……