气体流量比对反应溅射Si_3N_4薄膜的影响

利用射频磁控反应溅射法,以高纯S i为靶材,高纯N2气为反应气体,在S i衬底上制备出了S i3N4薄膜,研究了气体流量比对薄膜质量的影响。结果表明,薄膜的沉积速率主要与气体的流量比有关,随着气体流量比的增加,沉积速率下降,靶面的溅射由金属模式过渡到氮化物模式;薄膜中N/S i的原子比增加;红外吸收谱的S i-N键的振动峰向标准峰逼近。

O_2/Ar气体流量比对射频磁控溅射HfO_2薄膜的影响

采用射频磁控溅射法,以HfO2陶瓷作为靶材,在石英衬底上制备了HfO2薄膜。通过椭圆偏振光谱仪(SE)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)研究了不同O2/Ar气体流量比对薄膜沉积速率、结构、形貌等的影响。结果表明,随着O2/Ar气体流量比从0增加到0.50,薄膜的沉积速率逐渐下降。O2/Ar气体流量比为0时制备的薄膜沿[001]方向择优取向生长,具有较高的结晶程度,较大的晶粒尺寸和柱状晶形貌。O2/Ar气体流量比不为0时制备的薄膜没有出现择优生长,结晶程度较低,晶粒尺寸较小,具有球形颗粒状形貌。随着O2/Ar气体流量比从0.25增加到0.50,薄膜的晶粒尺寸有所增大,形貌变化不大。最后探讨了O2/Ar气体流量比为0时制备HfO2薄膜择优取向生长的机理。

反应气体流量比对PECVD类金刚石薄膜机械性能的影响

实验研究了不同乙炔与氩气流量比R对脉冲等离子体增强化学气相沉积(PECVD)类金刚石薄膜的沉积速率、AFM形貌、膜基结合强度、纳米压痕硬度以及弹性模量的影响。结果表明:薄膜沉积速率随C_2H_2流量的增大而增大,在R为4:1时沉积速率达到最大0.8μm/h;不同气体流量比下薄膜的表面形貌均光滑致密,纳米硬度是316L不锈钢基体的3倍以上;R为3:1时,Raman光谱ID/IG值为最小,对应此流量比下的最高纳米硬度16.1GPa,且粗糙度最低,摩擦系数为0.206。

气体流量和喷嘴直径对鼓泡塔内气泡大小和形状分布的影响

通过高速摄影结合图像处理算法,研究气体流量和喷嘴直径对气泡尺寸和纵横比分布的影响。结果表明,在所有喷嘴直径下,气泡当量直径的概率密度呈现双峰分布,其中第一个峰值接近直径为1.5~2 mm的小气泡区域,另一个峰值位于较大的气泡区域。将气体流量从0.1 L/min增加到0.2 L/min会导致大气泡的概率密度更高,表明气泡聚并现象普遍存在。当气体流量增加至1.2L/min时,峰值对应的气泡直径变小,并且气泡破裂占主导地位。对于直径为1~2 mm的气泡,形状受气体流量的影响较小,而3~9 mm的气泡在所有气体流量下气泡纵横比概率密度分布的峰值均位于纵横比E=0.5处。Iguchi和Chihara提出的模型能更好地预测气泡脱离直径随气体流量的增大的变化。

间隙密封被动活塞式气体流量标准装置量值溯源方法

间隙密封被动活塞式气体流量标准装置具有操作简单、测量效率高、无水银密封、易于携带和具有自动温压补偿功能等优点,在气体微小流量测量中广泛使用。被动活塞的上下往复运动对测量管路内的压力会产生波动,直接用流量测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行量值溯源还存在一些困难。针对这一情况,提出了一种利用几何测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行量值溯源的新方法,对几何测量溯源法进行了不确定度评估,并与国外相关机构进行了比对验证。结果表明,利用几何测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行溯源的方法是可行的。

微小气体流量在线校准装置的研制

该文研制了一种微小气体流量在线校准装置,可用于工业生产、医疗卫生、环境监测等领域中不便于拆卸的微小气体流量被测仪器的在线校准。详细介绍了微小气体流量在线校准装置的原理、装置的构成、控制系统的设计及校准操作流程,最后通过性能测试验证了校准装置的准确度和可靠性,最后探讨了该装置的应用前景。

基于峰值比拟合匹配的时差式气体超声波流量计

时差式气体超声波流量计的回波信号在气体中传播时能量衰减严重,且存在着不同程度的幅值晃动问题。因此如何在幅值晃动的气体回波信号中确定特征点,以准确测量回波信号渡越时间及其顺、逆流渡越时间差,是当前时差式气体超声波流量计信号处理方法的主要研究热点。该文基于超声回波信号的数学模型,研究构建了一种基于峰值比拟合匹配的信号处理方法,利用拟合指标来筛选符合匹配条件的波形。并且通过实际数据验证了该方法的有效性和优越性。

气体流量对楔形间隙氦气放电特性的影响

开发了一种由两个矩形铜电极组成的楔形放电装置,利用这种装置研究了楔形间隙内的氦气放电特性。发现了楔形氦气放电长度、放电电流和谱线强度随氦气流量的增加先快速增加,再缓慢减小,最后几乎不变的规律,但击穿电压却先缓慢减小,然后快速增加,最后几乎不变。得到了相应的特征分区图。建立了放电长度特征分区图、击穿电压特征分区图、放电电流特征分区图和光谱强度特征分区图之间的内在物理关联。

基于改进气体流量测量方法的汽车EVAP系统故障诊断方法

以2009款斯柯达汽车为研究对象,其中EVAP因无规律、偶然性泄漏诱发发动机故障灯偶发点亮或偶发熄灭,难以进行故障的诊断与排除。据此故障现象,文章通过对EVAP的结构与基本原理进行分析,重点从故障现象和原因分析入手,确定故障诊断与排除思路,并创新方法,逐步排查,最终确定是由碳罐电磁阀出现无规律、偶发性、随机性微量泄漏造成的故障。为了解决此问题,对工业使用的气体流量计进行创造性改进,对故障车辆EVAP电磁阀处气体进行测量,发现该故障是由于其出现气体的微量泄漏造成的。同时,对其他正常车辆进行大量的检测试验,汇总分析建立EFI 1.6L发动机EVAP电磁阀占空比与气体流量控制关系曲线图,以此作为检测标准,衡量故障车辆是否超标,完成故障排除维修。

一种在线评估超声波气体流量计性能的新方法

提出一种在线评估超声波气体流量计性能的新方法。原理是基于贝叶斯信息融合方法建立变动点检测模型,获得测量数据的变动趋势,实现对超声波流量计的实时性能评估。具体实施过程是将先验信息与实时样本信息相结合,迭代更新得到后验分布,其中后验分布中的后验标准差即为仪表实时不确定度。该方法相对于传统不确定度评定方法,其融入了实时测量信息,可以实时连续的评价仪表的不确定度,监测超声波流量计整个测量系统的运行情况,并及时发现异常工作情况,实现了对流量计性能的在线评估,为超声波流量计的在线监测提供了一种新的方法和途径,在小流量点Q=10 m^(3)/h时,相对扩展不确定度为1.52%,满足计量准确度等级要求。

呼吸机检测仪校准装置气体流量校准系统的设计

目前,我国尚未公开呼吸机检测仪的国家校准规范,导致呼吸机检测仪各参数的计量溯源难以展开。一些自编的校准方法在气体流量校准上存在流量校准点受柱塞大小影响的问题,进而限制了流量校准范围。为解决这一问题,本文提出了基于标准表法和柱塞法分别对静态流量和潮气量进行校准的方法,并集成了两套管路、设计了校准系统。介绍了呼吸机检测仪流量测量的基本原理,根据该原理提出了校准方法并实际搭建了装置,对装置进行了测试。测试结果表明本系统静态流量测量范围为5~200 SLPM,扩展不确定度Ur(Qv)=0.602%(k=2);潮气量测量范围为0~2000 mL,扩展不确定度Ur(V)=0.174%(k=2),相对误差满足技术指标。本系统可实现对呼吸机检测仪流量参数的校准。该校准系统的设计为呼吸机检测仪校准装置的研发奠定了基础,并为呼吸机检测仪校准规范的建立提供了一定的借鉴意义。

基于P-V自动调节的活塞式气体流量装置研究

为研究超声波、热式燃气表在空气介质与天然气介质条件下的流量特性及差异,设计了一种基于压力-体积(P-V)自动调节的活塞式气体循环流量标准装置。介绍了装置基本架构、工作原理。分析了流体流动闭合回路中影响测量精度的原因。建立了实现定常流的P-V自动调节控制数学模型。该装置采用主动盘形活塞式流量标准器,体积扩展不确定度U r=0.07%;配置柱形活塞作为容积补偿,通过监测气体压力变化调节活塞运动方向及速度,以达到压力恒定的目的。装置配置了六表位工装台架,并设置最大工作压力为0.1 MPa、最大流量为10 m^(3)/h、量程比为1000∶1;通过测试六台G2.5超声波燃气表,得出压力波动小于5 Pa、流量稳定性优于0.02%。在流量测试领域,P-V自动调节方法可以为实现定常流提供新的解决思路。

钟罩式气体流量标准装置温度梯度影响研究

钟罩内部封闭气体稳态条件下的温度分布可用拉普拉斯方程描述,边界等温时温度为竖向一维直线方程梯度分布。建立坐标系,将钟罩位置绝对编码,两点测温法获取直线方程。考虑湿度影响导出非线性一维分布气体密度函数,进行空间积分,获钟罩任意高度区间气体质量函数,进而导出质量流量函数。当气体流动满足绝热等熵过程时,根据连续性方程导出流量计处状态下仅关于压力的体积流量函数,有效解决温度测量响应滞后问题。实例计算表明,以点温度代替梯度温度会使钟罩排出气体的质量引入显著的系统误差,必须对密度按空间积分加以修正。

交叉分段差分进化支持向量回归的气体超声流量计测量方法

为了进一步提高全量程气体超声流量计的测量精度,基于多通道声波到时和实时温度,提出了一种交叉分段差分进化支持向量回归(DE-SVR)模型。考虑到气体在不同流量条件下的流体状态不同,提出了交叉分段处理的方法,采用差分进化算法优化选取支持向量回归参数。实验结果表明,对于16∼1600 m3/h全量程,交叉分段DE-SVR和传统积分方法计算气体流量的平均相对误差分别为0.00447和0.02781,前者较后者降低了83.93%;对于16∼160 m3/h小流量,交叉分段DE-SVR和无分段DE-SVR算法计算结果平均相对误差分别为0.00436和0.03214,前者较后者降低了86.43%。该方法有效避免了声道长度、探头角度以及管道直径等参数不确定性对流量计算的影响,为全量程气体流量的高精度测量提供了保障。

热电堆式MEMS气体流量传感器设计及性能研究

提出一种由微加热器和热电堆构成的热式MEMS气体流量传感器用以实现高灵敏、快响应且低功耗的气体流量检测。采用N/P型重掺杂多晶硅材料构造双层堆叠的热电堆结构,可以实现低热导和高塞贝克系数,具有更高的温度敏感性。实验测试表明,该传感器件在0~1000 sccm的气流范围内灵敏度可达0.309 mV/sccm(58.22 mV/ms-1),响应时间仅约139 ms,其工作电压为2.56 V时,微加热器的加热功耗仅有34.9 mW。该器件的整体尺寸仅有1300 mm×1300 mm,有利于检测系统的小型化和集成化,在动力氢燃料电池、医疗辅助呼吸设备等流速流量检测场景中具有一定应用价值。

基于MEMS的量热式传感器气体流量测量的模型研究

气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N_(2)、CO_(2)流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.05%。

气体流量计量虚拟仿真教学项目设计

气体流量计量标准装置结构复杂、价格昂贵,在传统实验教学模式下学生难以开展动手操作,为此开发气体流量计量的虚拟仿真实验。运用虚拟仿真技术搭建音速喷嘴气体流量传递标准装置,在虚拟三维场景中学生可对气体流量标准装置的结构和工作原理展开全方位的认知,掌握气体流量量值传递与溯源方法。同时依据检定规程设计气体涡轮流量计检定交互步骤,使学生掌握涡轮流量计的检定流程及其计量性能评价方法。该项目克服了传统流量计量实验教学中存在的难题,取得了较好的实验教学效果,有效提升学生的专业认知和行业从业能力。

天然气气体流量计流场模型与云图分析

本文针对天然气的流量测量问题,提出了一种超声测量的气体流量计设计方法,主要分析了天然气单回路超声测量的流场原理模型,并由此扩展到天然气多回路超声测量的流场原理模型。在流场模型中,重点考虑了超声波和天然气的流动方向的一致性,并计算出天然气的流动速度,进而完成天然气体积流量测量。在仿真试验的过程中,本文通过云图分析证实了超声气体流量计对200 mm以上天然气传输管道的测量效果更准确,仿真云图也更均匀。

气体超声流量测量中的补偿算法及实现

多声道超声流量计相比单声道超声流量计有更好的流场适应性、更高的测量精度和更优的测量可靠性。单声道气体超声流量计出现故障时,流量计不能正常工作,计量功能失效;而多声道超声流量计有冗余性,当其中1个声道失效时仍能保持较高的计量精度,为维修人员争取一定的抢修时间。目前国内很多流量计产品在某些声道损坏的情况下并不能保证计量准确性。该文针对出现故障声道设计了1种基于正常声道数据和各声道独立校表的补偿算法,保证多声道气体超声流量计出现1路故障声道时仍能准确计量。对比测试了不同型号4声道气体超声流量计无故障声道、出现1路故障声道时带补偿算法和不带补偿算法时的示值误差和重复性,以验证补偿算法的有效性。该研究对于设计多声道气体超声流量计的工程人员有一定的指导意义。

多台气体腰轮流量计串联式检测方法研究

检定气体腰轮流量计的标准装置,只能实现一次检定一台气体腰轮流量计,为提高检定效率,本文提出将临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置进行改造,实现多台气体腰轮流量计串联式检测,并论证了方案的可行性。