專利名稱：精密氣體配比器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種精密氣體配比器，特別是一種能進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)控制的精密氣體配比器，屬于儀器儀表領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，已有的氣體配比器有兩種形式一種是，來自氣源(貯氣瓶或輸氣管道)的氣體，經(jīng)減壓器減壓后，通過一個(gè)流量計(jì)，對(duì)該氣體進(jìn)行定量控制，然后進(jìn)入氣體混合室，若是兩元?dú)怏w配比器，則有兩個(gè)氣體通路，若是多元?dú)怏w配比器，則有多個(gè)氣體通道，每一種氣體由一個(gè)獨(dú)立的流量計(jì)控制其流量。這種氣體配比器的缺點(diǎn)是所用流量計(jì)對(duì)氣體流量的控制為開環(huán)控制，使用過程中，氣體的實(shí)際流量隨環(huán)境溫度、氣源壓力的變化而變化，當(dāng)實(shí)際流量發(fā)生變化時(shí)，只有通過人工調(diào)節(jié)才能回到原來的設(shè)定量。各組分氣體的壓力必須平衡，否則會(huì)引起各組分氣體之間流量的相互影響，甚至出現(xiàn)不同氣體倒流反串。
另一種氣體配比器為組合閥式，這種氣體配比器由壓力平衡閥，比例調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥和混合室組成。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，李明在《電焊機(jī)》1997，447上撰文“一種新型混合氣體配比器”，該文介紹到，兩種氣體在通過了壓力平衡閥后，使其壓力達(dá)到平衡和穩(wěn)定，再進(jìn)入比例調(diào)節(jié)閥，比例調(diào)節(jié)閥采用一對(duì)同軸針形閥進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，然后通過流量調(diào)節(jié)閥，控制輸出流量，最后由混合室混合后輸出。這種氣體配比器的缺點(diǎn)是1、只能對(duì)兩種氣體進(jìn)行配比；2、氣體流量的計(jì)量都是開環(huán)的，使用過程中，氣體的實(shí)際流量受環(huán)境溫度、氣源壓力、氣體用量等因素的影響。當(dāng)實(shí)際流量發(fā)生變化時(shí)，只有通過人工調(diào)節(jié)才能回到原來的設(shè)定量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種精密氣體配比器，該配比器由n個(gè)氣體通路組成，每一通路都有一個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)控制系統(tǒng)控制其流量，使其能對(duì)兩種或者兩種以上的氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)配比、混合和供氣。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明主要包括氣體進(jìn)口1、氣體流量及配比控制系統(tǒng)2、氣體混合器3和混合氣體出口4，氣體進(jìn)口1與氣體流量及配比控制系統(tǒng)2相連，氣體流量及配比控制系統(tǒng)2與氣體混合器3相連、氣體混合器3與混合氣體出口4相連。
氣體流量及配比控制系統(tǒng)中包含兩路或者兩路以上氣體流量控制系統(tǒng)，每一路氣體流量控制系統(tǒng)都由流量傳感器、信號(hào)處理電路、流量顯示電路、流量設(shè)定電路、減法電路、誤差放大電路、驅(qū)動(dòng)電路和流量調(diào)節(jié)閥組成。
傳感器把流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由信號(hào)處理電路轉(zhuǎn)換成0-5V的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制信號(hào)，該信號(hào)一路送入流量顯示電路，對(duì)流量值進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；另一路作為與流量設(shè)定電路送來的給定信號(hào)由減法電路相減后得到一誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)由誤差放大器放大，誤差放大器輸出的信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后用于控制流量調(diào)節(jié)閥的開合程度，使氣體的流量控制在設(shè)定值。
采用這種閉環(huán)控制技術(shù)構(gòu)建的氣體配比器，與已有的氣體配比器相比，其流量處于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)狀態(tài)，在受到外界干擾時(shí)，如環(huán)境溫度、氣源壓力、氣路阻力變化等，系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥的開通量，來消除外界干擾對(duì)氣體流量的影響。而已有的氣體配比器其流量為開環(huán)控制，沒有自動(dòng)抵抗外界干擾的能力。當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，只能由人工干預(yù)的方式來消除其影響。
本發(fā)明氣體配比器所用傳感器的特征是流量信號(hào)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，能進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)控制，故只要有此特征的流量傳器或流量計(jì)即可用于本發(fā)明。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明與已有的氣體配比器的本質(zhì)區(qū)別是已有氣體配比器的氣體流量為開環(huán)控制，而本發(fā)明精密氣體配比器的氣體流量為閉環(huán)控制。本發(fā)明對(duì)一些需精密控制混合體中各組分氣體或?qū)旌蠚怏w中某些少量混合比必須精確控制的應(yīng)用場(chǎng)合，如微電子加工、精密分析、特種焊接、材料凈化，都可以提供可靠配比的混合氣體，有利于工藝參數(shù)調(diào)整與穩(wěn)定，準(zhǔn)確地保證工作目的的達(dá)到。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框3為氣體流量及配比控制系統(tǒng)中控制系統(tǒng)的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明主要包括氣體進(jìn)口1、氣體流量及配比控制系統(tǒng)2、氣體混合器3和混合氣體出口4，氣體進(jìn)口1與氣體流量及配比控制系統(tǒng)2相連，氣體流量及配比控制系統(tǒng)2與氣體混合器3相連、氣體混合器3與混合氣體出口4相連。
來自氣源的n種氣體(氣體1、氣體2---氣體n)由氣體進(jìn)口1進(jìn)入氣體流量及比例控制系統(tǒng)2，由氣體流量及比例控制系統(tǒng)2根據(jù)配比的需要分別控制每一種氣體的流量，氣體流量及比例控制系統(tǒng)2將流量控制的n種氣體輸出給氣體混合器3，各種組分氣體在氣體混合器3中進(jìn)行混合，氣體混合器3輸出按配比要求混合好的混合氣體由氣體出口4輸出。氣體流量及比例控制系統(tǒng)2由n路控制系統(tǒng)組成，這n路控制系統(tǒng)相互之間是獨(dú)立的，關(guān)閉其中的任何一路或幾路不影響其它控制系統(tǒng)的工作，這就決定了本發(fā)明的精密氣體配比器能對(duì)2~n種(n≥2)氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)配比、混合。
如圖3示，氣體流量及配比控制系統(tǒng)2中包含兩路或者兩路以上氣體流量控制系統(tǒng)，每一路氣體流量控制系統(tǒng)都由氣體進(jìn)口1、流量傳感器2、信號(hào)處理電路3、流量顯示電路4、流量設(shè)定電路5、減法電路6、誤差放大電路7、驅(qū)動(dòng)電路8、流量調(diào)節(jié)閥9和氣體出口10組成。
氣體進(jìn)口1與流量傳感器2相連，流量傳感器2與信號(hào)處理電路3和流量調(diào)節(jié)閥9相連，信號(hào)處理電路3與流量顯示電路4和減法電路6相連，減法電路6與流量設(shè)定電路5、信號(hào)處理電路3和誤差放大電路7相連，驅(qū)動(dòng)電路8與誤差放大電路7和流量調(diào)節(jié)閥9相連，流量調(diào)節(jié)閥9與傳感器2和氣體出口10相連。
氣體從氣體進(jìn)口1進(jìn)入流量傳感器2，流量傳感器2把流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由信號(hào)處理電路3進(jìn)行濾波放大等信號(hào)處理，經(jīng)處理好的信號(hào)一路給顯示電路4，由顯示電路4顯示流過傳感器的流量，另一路與流量設(shè)定電路5產(chǎn)生的給定信號(hào)由減法電路6相減產(chǎn)生誤差信號(hào)，誤差信號(hào)由誤差信號(hào)放大器7放大后，再由驅(qū)動(dòng)電路8進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)電路8產(chǎn)生的信號(hào)控制流量調(diào)節(jié)閥9，從而構(gòu)成閉環(huán)控制，混合氣體由氣體出口10輸出。
權(quán)利要求
1.一種精密氣體配比器，包括氣體進(jìn)口(1)、氣體混合器(3)和混合氣體出口(4)，其特征在于還包括氣體流量及配比控制系統(tǒng)(2)，氣體進(jìn)口(1)與氣體流量及配比控制系統(tǒng)(2)相連，氣體流量及配比控制系統(tǒng)(2)與氣體混合器(3)相連，氣體混合器(3)與混合氣體出口(4)相連，氣體流量及配比控制系統(tǒng)(2)中包含兩路或者兩路以上氣體流量控制系統(tǒng)(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密氣體配比器，其特征是，每一路氣體流量控制系統(tǒng)(5)由氣體進(jìn)口(15)、流量傳感器(6)、信號(hào)處理電路(7)、流量顯示電路(8)、流量設(shè)定電路(9)、減法電路(10)、誤差放大電路(11)、驅(qū)動(dòng)電路(12)、流量調(diào)節(jié)閥(13)和氣體出口(14)組成，其連接方式為氣體進(jìn)口(15)與流量傳感器(6)相連，流量傳感器(6)與信號(hào)處理電路(7)和流量調(diào)節(jié)閥(13)相連，信號(hào)處理電路(7)與流量顯示電路(8)和減法電路(10)相連，減法電路(10)與流量設(shè)定電路(15)、信號(hào)處理電路(3)和誤差放大電路(7)相連，驅(qū)動(dòng)電路(8)與誤差放大電路(11)和流量調(diào)節(jié)閥(13)相連，流量調(diào)節(jié)閥(13)與流量傳感器(6)和氣體出口(14)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精密氣體配比器，其特征是，流量傳感器(6)采用能將流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)控制的流量傳感器或流量計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精密氣體配比器，其特征是，每一路氣體流量控制系統(tǒng)(5)相互之間是獨(dú)立的。
全文摘要
一種精密氣體配比器，屬于儀器儀表領(lǐng)域。本發(fā)明主要包括氣體進(jìn)口、氣體流量及配比控制系統(tǒng)、氣體混合器和混合氣體出口，氣體進(jìn)口與氣體流量及配比控制系統(tǒng)相連，氣體流量及配比控制系統(tǒng)與氣體混合器相連，氣體混合器與混合氣體出口相連，氣體流量及配比控制系統(tǒng)中包含兩路或者兩路以上氣體流量控制系統(tǒng)。本發(fā)明對(duì)一些需精密控制混合體中各組分氣體或?qū)旌蠚怏w中某些少量混合比必須精確控制的應(yīng)用場(chǎng)合，如微電子加工、精密分析、特種焊接、材料凈化，都可以提供可靠配比的混合氣體，有利于工藝參數(shù)調(diào)整與穩(wěn)定，準(zhǔn)確地保證工作目的達(dá)到。
文檔編號(hào)G05D21/00GK1474244SQ03129628
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者包曄峰, 周昀, 吳毅雄, 曹平, 林觀志, 施成源 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 上海冠達(dá)爾鋼結(jié)構(gòu)有限公司