一种质量流量控制器调节系统的制作方法

本发明涉及质量流量控制器，具体为一种质量流量控制器调节系统。

背景技术：

1、质量流量控制器（mass flow controller, mfc）调节系统是一种用于精确控制气体流量的设备，广泛应用于半导体制造、化学实验、生物技术、制药工业和环境监测等领域。它能够根据用户的设定，自动调节气体的流量，以满足各种工艺和实验的需求。

2、质量流量控制器基于质量流量的测量和控制，与体积流量控制不同，质量流量不受温度和压力变化的影响。质量流量控制器通过内部的传感器监测流过的气体质量，并与设定值进行比较，通过控制阀门的开度来调整流量，以实现精确控制。

3、现有的质量流量控制器调节系统中，在测量与控制中存在一定的限制，主要是对于非常低的流量水平，质量流量控制器可能难以精确测量和控制流量，这限制了其在某些精细化学或生物技术应用中的使用，同时由于信号微弱和系统噪声导致的在对气体流量进行测量时出现测量精度不准的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种质量流量控制器调节系统，解决了现有的质量流量控制器调节系统中，在测量与控制中存在一定的限制，主要是对于非常低的流量水平，质量流量控制器可能难以精确测量和控制流量，这限制了其在某些精细化学或生物技术应用中的使用，同时由于信号微弱和系统噪声导致的在对气体流量进行测量时出现测量精度不准的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种质量流量控制器调节系统，包括：

3、数据信息采集模块，用于实时采集从质量流量控制器中的流量传感器收集原始信号，流量传感器为差压流量传感器，原始信号为测量气体通过管道造成的压力差；

4、信号转化模块，用于在差压流量传感器内部设置有电容器，差压流量传感器当受到压力差作用时，差压流量传感器内部的电容器两端间距发生变化，导致电容值变化，通过电路转换为电压信号，并标记为s，收集到电压信号s，通过电子电路中的放大器对其进行放大，放大后的信号可以表示为s1=a×s，并标记为识别信号，接着识别信号发送至后续的处理识别模块，其中放大因子a为预设值；

5、处理识别模块，利用数学滤波器，将识别信号s2，通过滤波函数f（w），处理得到滤波后的信号s2=f（w）×s1，并将其称之为流量信号，其中w是频率，随后将流量信号发送至后续的流量获取模块；

6、流量获取模块，用于对接收的流量信号转换为实际的物理量气体流速，并根据气体流速与气体经过管道中孔板的截面积，通过预设定的公式得到具体的气体流量。

7、优选的，所述压力差是指流体在通过管道中的一个收缩部分时，在收缩前后位置产生的静压力差，此处的收缩部分为孔板。

8、优选的，测量通过管道造成的压力差的方式为：

9、p1：通过伯努利方程，此处因实际情况忽略高度差，可以表示为：

10、

11、其中，p1是孔板前的静压，p2是孔板后的静压，v1是孔板前的流速，即初始状态的v1为0，v2是孔板后的流速，ρ是流体的密度，此处指代经过管道气体的密度，由于v2大于v1，根据上述的方程，p1大于p2，因此测量到压力差δp=p1-p2；

12、p2：接着通过连续方程，在封闭管道中，流入某一横截面的流体量等于流出该截面的流体量，对于管道中的两个前后截面，连续方程表示为：q=a1×v1=a2×v2；其中q是气体流体量，a1是收缩部分孔板前的横截面，a2是收缩部分孔板后的横截面；

13、通过结合伯努利方程和连续方程，压力差δp具体反映流速v2的变化，获得孔板的流速v2，得到压力差δp与气体流速之间成正比关系；

14、p3：将此压力差δp作为原始数据传输到后续的信号转化模块。

15、优选的，流量获取模块中获得气体流量的方式为：

16、as1：将流量信号s2通过公式，转化为气体流速；

17、其中，v为气体流速，ρ为该气体的密度，a为工作人员通过实验数据拟合得到的系数。

18、优选的，步骤as1之后还包括：

19、as2：接着将通过公式，计算得到该时刻的气体流量；

20、其中，q为该时刻的气体流量，cd作为流量系数为预设值，a是气体流过的最小截面面积，该处为孔板的截面面积。

21、优选的，还包括有气体流量检测模块，用于对质量流量控制器中的实际气体流量进行检测，并生成触发信号，其中包括检测判断单元；

22、检测判断单元，用于实时检测质量流量控制器中的实际气体流量，并将检测的数据标记为f，并对数据标记为f进行判定是否出现气体流量偏低的现象。

23、优选的，具体地对数据标记为f进行判定是否出现气体流量偏低的现象的方式为：

24、设定一个基准气体流量k，比较f与k的大小，同时，获取质量流量控制器的显示器中用户设定的气体流量值h，计算|h-f|的绝对值y，当满足f<k且y>j时，判定为气体流量偏低，并生成触发信号。

25、优选的，气体流量检测模块还包括有提醒单元，用于获取检测判断单元生成的触发信号，当接收到触发信号时，并将其发送至数据信息采集模块进入收集工作：实时采集从质量流量控制器中的流量传感器收集原始信号。本发明提供了一种质量流量控制器调节系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

26、（1）本发明，通过实时检测质量流量控制器中的实际气体流量，并对实际的气体流量进行判定，能够准确及时地发现在气体流量较低时，质量流量控制器难以精确测量和控制流量的现象，从而进一步进行处理，有效的防止质量流量控制器对气体流量较低时进行测量时，造成测量不准确，从而进一步防止导致质量流量控制器中的控制阀根据流量传感器的反馈错误地调节其开度，以控制气体的流量。

27、（2）本发明，通过流量传感器直接测量到的与气体流量大小相关的物理量，并通过信号转化模块提高信号的幅度，使其更适合于后续的处理和分析，

28、通过处理识别模块有助于识别信号去除噪音，保留低频的有效流量信号，从而有效地解决由于信号微弱和系统噪声导致的在对气体流量进行测量时出现测量精度不准的问题。

技术特征：

1.一种质量流量控制器调节系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种质量流量控制器调节系统，其特征在于，流量获取模块中获得气体流量的方式为：

3.根据权利要求2所述的一种质量流量控制器调节系统，其特征在于，步骤as1之后还包括：

4.根据权利要求1所述的一种质量流量控制器调节系统，其特征在于，还包括有气体流量检测模块，用于对质量流量控制器中的实际气体流量进行检测，并生成触发信号，其中包括有检测判断单元；

5.根据权利要求4所述的一种质量流量控制器调节系统，其特征在于，具体地对数据标记为f进行判定是否出现气体流量偏低的现象的方式为：

6.根据权利要求4所述的一种质量流量控制器调节系统，其特征在于，气体流量检测模块还包括有提醒单元，用于获取检测判断单元生成的触发信号，当接收到触发信号时，并将其发送至数据信息采集模块进入收集工作：实时采集从质量流量控制器中的流量传感器收集原始信号。

技术总结本发明公开了一种质量流量控制器调节系统，本发明涉及质量流量控制器技术领域，解决了现有的质量流量控制器调节系统中，在测量与控制中存在一定的限制，主要是对于非常低的流量水平，质量流量控制器可能难以精确测量和控制流量，同时由于信号微弱和系统噪声导致的在对气体流量进行测量时出现测量精度不准的问题，本发明通过流量传感器直接测量到的与气体流量大小相关的物理量，并通过信号转化模块提高信号的幅度，使其更适合于后续的处理和分析，通过处理识别模块有助于识别信号去除噪音，保留低频的有效流量信号，从而有效地解决由于信号微弱和系统噪声导致的在对气体流量进行测量时出现测量精度不准的问题。技术研发人员：汪宇澄,袁希平,程果,毛光全受保护的技术使用者：九未实业（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15