【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及氣體流量計量，尤其涉及一種基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pvtt流量標準裝置。
技術介紹
1、流量標準裝置是指能夠提供準確流量值的測量設備，它是流量計量的基礎。pvtt法氣體流量標準裝置是一種重要的原級氣體流量標準裝置，具有裝置準確度高、設備簡單易于維護、對氣源壓力要求低等優點。pvtt法是通過測量充氣（排氣）前后標準容器（容積v）內部的氣體壓力p、溫度t以及時間t來確定質量流量的，因此只要精確標定出標準容器的容積，并采用高精度的溫度、壓力測量設備，理論上就可以達到較高的精度。
2、提高標準容器內溫度t和壓力p的測量準確度，是保證pvtt法裝置獲得較高準確度的關鍵之一。然而在實際應用中，pvtt法裝置在進行充氣（排氣）之后，腔體內部氣體的溫度、壓力分布并不均勻，增加了測量的難度。其中，壓力的變化傳播速度較快，使用較高準確度和穩定性的壓力傳感器即可滿足裝置設計要求。而溫度是緩變量，溫度場需要等待一個漫長的過程才能達到穩定狀態，不僅使該方法的檢定效率低下，而且增加了測量結果的不確定度。
3、為提升測溫結果的準確度及檢定效率，現有一些研究方法嘗試讓腔體內部的溫度場在較短時間內達到穩定、均勻的狀態，例如將標準容器放在恒溫槽中，采用水浴或油浴的方式冷卻，或者在內部安裝風機，使氣體充分流動，然而上述方式在使用時仍然需要等待一定時間使得容器內部達到穩定，且等待時間不穩定，測量效率無法保證。
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于提
2、為實現上述目的，本專利技術提供了如下技術方案：
3、一種基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pvtt流量標準裝置，包括
4、球形腔體，
5、通氣管，所述通氣管與所述球形腔體相連通，所述通氣管供外部氣體流入所述球形腔體或者供球形腔體內部氣體流出，所述通氣管的一端外露于所述球形腔體，所述通氣管的另一端形成有通氣口，
6、擴散接頭，所述擴散接頭與所述通氣口固定連接，所述擴散接頭用于使氣體均勻進入或者均勻排出所述球形腔體使得球形腔體內部溫度沿半徑方向分層變化，
7、若干測溫單元，所述測溫單元沿所述通氣管的長度方向分布并用于測量氣體溫度，
8、測壓單元，所述測壓單元設置于所述球形腔體的內壁并用于檢測氣體壓力。
9、進一步地，所述擴散接頭的形狀設置為球形，且所述擴散接頭的球心與所述球形腔體的球心重合，所述擴散接頭表面分布有多個排氣口，所述擴散接頭的內部填充有多孔結構材料，所述擴散接頭的外部包覆有海綿套。
10、進一步地，所述動態pvtt流量標準裝置配置有平均溫度計算策略，所述平均溫度計算策略具體包括如下公式：
11、，
12、，
13、其中，r表示測溫單元到球形腔體球心的距離，由多個測量單元測量得到的溫度值擬合得到，表示t時刻下距離球形腔體球心距離為r的位置的溫度，表示t時刻下球形腔體內部的平均溫度，r表示球形腔體的內徑，本式中d為積分公式的微分符號，dr表示將r作為積分變量。
14、進一步地，考慮到腔體內部通氣管與擴散接頭的對體積的影響，對平均溫度計算策略進行修正，得到修正后的平均溫度公式：
15、，
16、其中r1為球形腔體的內徑，r2為擴散接頭的外徑，r3為通氣管的外徑，本式中d為積分公式的微分符號，dr表示對將r作為積分變量。
17、進一步地，所述動態pvtt流量標準裝置配置有氣體質量流量計算策略，所述氣體質量流量計算策略包括如下公式：
18、，
19、，
20、其中m表示某一時刻腔體內部氣體質量，p表示球形腔體內部的氣體壓力，t表示球形腔體內部的溫度，v表示球形腔體的體積，表示進行氣體質量流量檢測的兩個時刻之間腔體內部氣體質量的變化量，表示用于進行氣體質量流量檢測的時間差，rg表示球形腔體內所用氣體的氣體常數；q表示計算得到的氣體質量流量，t1和t2為進行氣體質量流量檢測的兩個時刻，p1表示t1時刻下球形腔體內部的氣體壓力，p2表示t2時刻下球形腔體內部的氣體壓力，tave,t1表示在t1時刻下計算得到的球形腔體內部的平均溫度，tave,t2表示在t2時刻下計算得到的球形腔體內部的平均溫度。
21、本專利技術的有益效果：
22、本專利技術通過球形腔體以及擴散接頭的設置，充氣過程中氣體從球心處均勻向球形腔體內部擴散，使得球形腔體內溫度場呈現特定的分布規律，具體為溫度隨著距離球心的距離分層變化，同時在半徑方向上布置多個測溫單元，根據多個測溫單元估算球形腔體內部的平均溫度，檢定過程中可以根據某一時刻測量得到的球形腔體內部的氣體壓力p，球形腔體內部的溫度t以及球形腔體的體積v計算出球形腔體內部的氣體質量，任意選取兩個時刻的測量結果即可計算得到這兩個時刻之間的時段流過的氣體質量流量，測量過程簡便，無需等到溫度場穩定，在進氣的過程中即可完成流量計算，測量效率高，通過對多個時段的測量結果進行綜合可以得到更加穩定的計算結果，計算結果更加準確。
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1.基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pVTt流量標準裝置，其特征在于：包括
2.根據權利要求1所述的基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pVTt流量標準裝置，其特征在于：所述擴散接頭(3)的形狀設置為球形，且所述擴散接頭(3)的球心與所述球形腔體(1)的球心重合，所述擴散接頭(3)表面分布有多個排氣口(301)，所述擴散接頭(3)的內部填充有多孔結構材料，所述擴散接頭(3)的外部包覆有海綿套。
3.根據權利要求1所述的基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pVTt流量標準裝置，其特征在于：所述動態pVTt流量標準裝置配置有平均溫度計算策略，所述平均溫度計算策略具體包括如下公式：
4.根據權利要求3所述的基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pVTt流量標準裝置，其特征在于：考慮到腔體內部通氣管與擴散接頭的對體積的影響，對平均溫度計算策略進行修正，得到修正后的平均溫度公式：
5.根據權利要求4所述的基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pVTt流量標準裝置，其特征在于：所述動態pVTt流量標準裝置配置有氣體質量流量計算策略，所述氣體質量流量計算策
...【技術特征摘要】
1.基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pvtt流量標準裝置，其特征在于：包括
2.根據權利要求1所述的基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pvtt流量標準裝置，其特征在于：所述擴散接頭(3)的形狀設置為球形，且所述擴散接頭(3)的球心與所述球形腔體(1)的球心重合，所述擴散接頭(3)表面分布有多個排氣口(301)，所述擴散接頭(3)的內部填充有多孔結構材料，所述擴散接頭(3)的外部包覆有海綿套。
3.根據權利要求1所述的基于球狀腔體的瞬時溫度場預測的動態pvtt流量標準裝置，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周彬，王若南，徐志鵬，張高明，
申請(專利權)人：中國計量大學，
類型：發明
國別省市：
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