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如何快速穩(wěn)定地監(jiān)測(cè)空氣環(huán)境中的流量數(shù)據(jù)
我們的世界正以更快的速度發(fā)展，流量檢測(cè)過程也要加快。新的工業(yè)通信協(xié)議可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)，從數(shù)百個(gè)質(zhì)量流量計(jì)傳輸流量數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)采集速度的提高可以改進(jìn)流程，而質(zhì)量流量計(jì)的傳感器速度的提高可以改進(jìn)數(shù)據(jù)本身。
1、熱式質(zhì)量流量計(jì)的問題
當(dāng)你需要知道氣體的總流量，而不僅僅是實(shí)際流量時(shí)，流量計(jì)的測(cè)量速度就變得非常重要。
如果氣體或液體已經(jīng)在流動(dòng)，一個(gè)流量累加器可以啟動(dòng)和停止一個(gè)定時(shí)測(cè)量，以獲取在這段時(shí)間內(nèi)總流量的樣本。
然而，當(dāng)您需要知道從開始到結(jié)束的全部流量時(shí)，隨著流量計(jì)速度提高，大量數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失。
一個(gè)更引人注目的例子來自美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA)的一項(xiàng)研究應(yīng)用。
美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA)的一名研究人員聯(lián)系了Alicat，他需要量化石油和天然氣井臺(tái)的氣動(dòng)控制器排放了多少氣體。
在這些地方，當(dāng)天然氣泄漏到大氣中，已經(jīng)存在的天然氣通常會(huì)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)控制器。這些控制器大多是間歇性的氣動(dòng)控制器，其驅(qū)動(dòng)周期僅持續(xù)幾秒鐘。
之前的一項(xiàng)研究使用熱式質(zhì)量流量計(jì)來匯總這些排放的氣體。然而，這些熱式質(zhì)量流量計(jì)1-3秒的響應(yīng)速度意味著，當(dāng)熱式質(zhì)量流量計(jì)試圖趕上瞬態(tài)流速時(shí)，很大一部分流量數(shù)據(jù)會(huì)丟失。
2、差壓式質(zhì)量流量計(jì)
為了更好地保存流量數(shù)據(jù)，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA)求助于Alicat的差壓式質(zhì)量流量計(jì)。
這些流量計(jì)每秒測(cè)量流量1000次，氣動(dòng)測(cè)量響應(yīng)時(shí)間為5毫秒。通過安裝Alicat質(zhì)量流量計(jì)，研究人員能夠精確地跟蹤氣動(dòng)控制器的驅(qū)動(dòng)曲線，從爆炸開啟到突然關(guān)閉。
與熱式質(zhì)量流量計(jì)相比，Alicat質(zhì)量流量計(jì)的傳感器的響應(yīng)速度記錄了更多的可用數(shù)據(jù)，使測(cè)量更加準(zhǔn)確、可靠。
另一方面，測(cè)量空氣中溫室氣體濃度的氣體分析儀需要定期校準(zhǔn)，以確保準(zhǔn)確測(cè)量微小濃度。
為了做到這一點(diǎn)，環(huán)境監(jiān)測(cè)人員會(huì)使用動(dòng)態(tài)稀釋校準(zhǔn)器來產(chǎn)生已知濃度的氣體。由于這一過程是動(dòng)態(tài)的，這些稀釋校準(zhǔn)器內(nèi)的質(zhì)量流量控制器也需要定期校準(zhǔn)。
隨著氣體分析儀變得更加靈敏，稀釋校準(zhǔn)器增加了微小流量的質(zhì)量流量控制器，低流量通常為10-20 sccm，以模擬更小的氣體濃度。
在過去，正位移(PD)流量計(jì)通常用于校準(zhǔn)這些質(zhì)量流量控制器。這種類型的流量計(jì)提供了一種平均流量，這種平均流量是用總流量除以測(cè)量時(shí)間計(jì)算出來的，但是極低的流量要求會(huì)隱藏一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
當(dāng)流速為20sccm時(shí)，這種流量計(jì)完成一次測(cè)量大約需要20秒。在1 sccm處(所需的20點(diǎn)校準(zhǔn)的低點(diǎn))，測(cè)量時(shí)間超過6分鐘。
當(dāng)質(zhì)量流量控制器校準(zhǔn)失敗時(shí)，在長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量過程中不會(huì)顯示流量發(fā)生了什么，因?yàn)橹挥性跍y(cè)量結(jié)束時(shí)才記錄數(shù)據(jù)。
也許質(zhì)量流量控制器在一個(gè)正常的周期內(nèi)振蕩，或者一開始運(yùn)行得很好，然后堵塞了。
有時(shí)，故障是正位移(PD)流量計(jì)在測(cè)量過程中卡住了，但是如果沒有連續(xù)的觀察，就無法診斷這些情況。
3、Alicat差壓式高速質(zhì)量流量計(jì)
在這種情況下，環(huán)境監(jiān)測(cè)人員求助于Alicat高速的質(zhì)量流量計(jì)，使其他流量計(jì)檢測(cè)不到的數(shù)據(jù)變得可見。
Alicat在5-10毫秒內(nèi)對(duì)流量變化作出氣動(dòng)響應(yīng)，環(huán)境監(jiān)測(cè)人員可以便捷地診斷出校準(zhǔn)失敗的原因。
當(dāng)實(shí)時(shí)捕獲數(shù)據(jù)時(shí)，性能不佳的質(zhì)量流量控制器所產(chǎn)生的循環(huán)振蕩很容易與流量路徑中的阻塞區(qū)分開來。
事實(shí)上，Alicat質(zhì)量流量計(jì)連接到一個(gè)正位移(PD)流量計(jì)時(shí)，可以診斷出正位移(PD)流量計(jì)的控制球在氣缸中發(fā)生間斷，或當(dāng)控制球的加速時(shí)間過長(zhǎng)而無法與流速匹配時(shí)所導(dǎo)致的故障。