[发明专利]一种基于分子流传输的气体微流量传感装置

说明书

本发明涉及一种基于分子流传输的气体微流量传感装置：本发明的目的是为了解决现有气体传感装置无法快速、精确、低成本地测量10^‑8Pam³s^‑1‑10^‑3Pam³s^‑1量级的气体流量的问题，本发明所提供的基于分子流传输的气体微流量传感装置，包括差压变送器、气体微流量传感元件、第一阀门、旁通阀门、旁通管路，气体微流量传感装置的流导C可通过式确定，测量的气体流量Q可通过式Q＝C×ΔP计算确定，该基于分子流传输的气体微流量传感装置具有在大气压强范围内流导恒定、可控、制作过程简单且流经其的气体流态处于分子流态等优点。本发明还提供了利用上述基于分子流传输的气体微流量传感装置测量气体微流量的方法。

技术领域

本发明属于气体微流量测量领域，具体涉及一种基于分子流传输的气体微流量传感装置。

背景技术

在计量实验中，大多采用高精度气体流量计测量气体流量。例如，测量10^-2Pam³s^-1以上量级的气体流量时用恒压式气体流量计，测量10^-8Pam³s^-1以下量级的气体流量时用四极质谱计，而在测量10^-8-10^-3Pam³s^-1量级的气体微流量时，用恒压式气体流量计测量气体流量用时长，精度差，测量范围窄；用四极质谱计测量气体流量成本很高，装置布置复杂。因此，急需一种可以快速、精确、低成本地测量10^-8-10^-3Pam³s^-1量级气体微流量的气体传感装置。

本发明公开了一种基于分子流传输的气体微流量传感装置，能够用来准确测量气体微流量，使流经其的气体流态都处于分子流态且使气体微流量测量具有高精度、高效率、简便易行的特点。

发明内容

一种基于分子流传输的气体微流量传感装置包括差压变送器、气体微流量传感元件、第一阀门、旁通阀门、旁通管路。

所述气体微流量传感元件通过第一阀门与差压变送器相连，旁通管路通过旁通阀门与差压变送器相连；气体微流量传感元件的流导C可通过计算确定。

所述差压变送器测量气体微流量传感元件两端的动态差压。

所述旁通管路的作用是当旁通阀门打开时，待测气体能够快速经过旁通管路。

所述气体微流量传感元件采用的材料为双通多孔氧化铝，规格为AAO-DP-12，孔径为70nm，孔间距110nm，孔深50-70μm，且流导在真空到大气压条件下保持恒定。

所述基于分子流传输的气体微流量传感装置在测量气体流量时，可以保证流经其的气体流态处于分子流态。

所述基于分子流传输的气体微流量传感装置为全金属真空系统，可以降低由于小分子气体渗透导致的测量误差。

所述气体微流量传感元件的流导C可通过下式确定：

其中A为气体微流量传感元件的裸露面积，σ是单位面积内纳米孔的个数，R是实验气体的气体常数，T是环境温度，μ是气体的摩尔质量，d是气体微流量传感元件采用材料的纳米孔直径，l是气体微流量传感元件采用材料的纳米孔的深度。

所述基于分子流传输的气体微流量传感装置测量气体微流量的系统包括：差压变送器、气体微流量传感元件、第一阀门、旁通阀门、旁通管路、第二阀门、待测气体流入管路、第三阀门、干泵。

所述待测气体流入管路通过第二阀门与基于分子流传输的气体微流量传感装置相连，干泵通过第三阀门与基于分子流传输的气体微流量传感装置相连。