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小流量标准装置

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沙发
wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 14:11 | 只看该作者
流量计量广泛应用于工农业生产、国防建设、医药工程、科学研究以及
人们生活的各个领域,对提高生产效率、保证产品质量、促进科学技术的发展
都具有重要的作用。针对目前没有严格根据流量计检定规程设计的完善的液体
小流量计量标准装置,无法满足当下液体小流量计量的实际需求,并且随着我
国医药工程技术的发展,流量计量在医药应用方面的技术支持还有所欠缺,目
前在像血液透析装置、血透机校准仪这类医疗仪器所在的流量范围内的检定装
置存在一定的空白等问题,本文研究了一种 3L 液体小流量标准装置。主要工作
包括:
(1)明确 3L 液体小流量标准装置的总体设计思路,确定相关技术指标,
提出设计方案,明确工作原理,建立 3L 液体小流量标准装置的数学模型。
(2)利用伺服电机驱动滚珠丝杠,由直线导轨导向推动活塞,设计活塞杆、
直线导轨、滚珠丝杠、两根导向杆及光栅尺五者平行的结构,完成器件的选型
计算和装置机械结构的三维设计。
(3)采用  MSP430 单片机与 LabVIEW 相结合设计 3L 液体小流量标准装
置的控制系统和检定软件,能够实现自动化检定。
(4)3L 液体小流量标准装置样机研制完成并进行校准实验和不确定度分
析。实验结果表明:装置运行稳定,测量范围为(10~2000)mL/min,重复性
由于 0.06%,扩展不确定度为 0.13%。

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 14:12 | 只看该作者
流量计作为流量测量的仪表在生物工程、医药工程、能源计量、化工行业
以及日常生活各个领域之中有广泛的应用,流量测量贯穿于整个石油生产中,
包括石油的开采、运输、炼冶加工直至贸易销售,任何一个环节离开流量测量,
将无法保证石油工业的正常运转。在医药工程中,流量测量不准确将无法保证
医疗仪器治疗质量,导致安全事故发生。在化工行业中,流量测量的准确性是
保证化学成分分配比例的准确性的前提,流量测量的偏差将导致产品质量受影
响,重则发生化学安全事故。

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東南博士| | 2020-11-18 14:13 | 只看该作者
学习学习!

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5
wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 14:13 | 只看该作者
流量仪表的种类也是纷繁复杂,但是每一种流量计都有着一定的适用性和
局限性。在生活中,我们所能接触到的大多都是大流量的测量。然而,随着生
物医药工程、化工行业、半导体制造业等的高速发展,小流量测量的重要性日
益提升,科学工作者越来越重视对液体小流量的研究以及液体小流量计量精度
的需求。因此,液体小流量计量已经成为目前流量计量领域急需的计量技术之
一[
7]。
对于相关企业来说,流量仪表的配备很大程度上直接影响企业的经营业绩
和发展状况。据相关资料表明,目前已有上百种流量计在国内外范围内投入使
用。随着现代工业的高速发展,自动化技术不断提供,流量仪表在整个工业发
展过程中也处于越来越重要的位置。据相关资料统计,流量仪表占不同的工业
部门中所使用的整个仪表总数的  15%~30%[
7-8]。所以,流量测量的准确性将直
接影响供需双方的根本利益乃至社会经济的可持续发展。因此,研究相应的流
量标准装置对保证流量仪表测量准确性,从而促进社会经济有序发展有着重要
的积极作用。
在医学工程方面,血透机作为尿毒症患者透析治疗的主要设备,它的安全
性、可靠性十分重要。《血液透析装置校准规范(JJF1353-2012)》规定,需要使
用血透机校准仪对血透机的流量、温度、压力、电导率和 PH 值进行定期校准。
其中流量是其非常重要的参数之一,目前市场上已有较为成熟的血液透析装置
校准仪,可对血液透析机进行校准。然而血液透析装置校准仪作为一种校准设
备,其自身参数也需要溯源。电导率、温度、压力和 pH 值都已有成熟的溯源方
法,对于流量,校准规范要求血透机校准仪自身的流量量程为(200~2000)
mL/min,最大允许误差为±1.5%[
9],目前还没有适用于血透机校准仪流量参数溯
源的液体小流量标准装置。因此,迫切需要一种血透机校准仪适用的液体小流
量标准装置,以实现定期对其流量参数进行校准,保证血透机校准仪自身流量
参数的准确可靠,从而保证病人的生命安全。

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 14:15 | 只看该作者
随着医药工程、生物工程、精细化工、新兴能源等行业不断发展,液体小
流量的测量需求不断增加。由于流量属于导出量,其需要流量标准装置对其进
行量值传递与溯源。目前,小流量计量技术主要有质量法、容积法、标准表法、
微粒子成像法(PIV)等[
10-11]。
高准确度的计量标准和计量检测装置是科技发展和创新的前提条件。最近
几年,像新型能源、MEMS 技术、生物医学工程等新兴科技发展的重要性日益
凸显,对小量程流量仪表、小型阀等小流体控制元件的要求也越来越高[
12]。因
此,小流量计量技术在这些科技领域中起着不可或缺的作用。

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7
wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:06 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:07 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:08 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:11 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:11 | 只看该作者


    在出水水箱底部装有24 V直流微型水泵,用于将出水水箱中的水抽至进水
水箱中;在进水水箱的顶部安装有液位传感器,用于监控进水水箱的液位。设
定进水水箱最低液位闽值和最高液位闽值。最低液位闽值能够保证进水水箱中
有足够体积的水使得在活塞一次回零时能够将活塞缸左腔充满流体介质;最高
液位闽值为进水水箱在不溢出的情况下允许达到的最高液位值。每次装置回零
时,先测量进水水箱的当前液位值并且反馈给测控系统。若液位值大于最低液
位闽值时,不驱动水泵,装置执行回零动作;否则,测控系统驱动直流微型水
泵工作,将出水水箱中的水抽至进水水箱,水泵抽水期间液位传感器同时监测
进水水箱液位,当液位达到最高液位闽值时,水泵停止工作,装置执行回零动
作。

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:12 | 只看该作者


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goodluck09876| | 2020-11-18 15:13 | 只看该作者
学习学习!

感觉这个系统 很好!

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:13 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:14 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:14 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:15 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:16 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:16 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2020-11-18 15:19 | 只看该作者

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