[发明专利]用于大范围质量流量检验的方法和设备

权利要求书

1.一种质量流量检验器，该质量流量检验器包括：

腔室，该腔室被配置为接纳流体；

临界流喷嘴，该临界流喷嘴在所述腔室的上游与所述腔室串联地流体连接；

第一压力传感器，该第一压力传感器检测所述腔室中的流体压力；

第二压力传感器，该第二压力传感器检测所述临界流喷嘴的上游的流体压力；以及

控制器，该控制器被配置为通过以下步骤检验所述流体的流速：

(i)在第一流量范围中，基于由所述第一压力传感器检测到的所述流体的压力上升速率来测量第一流速，并且基于由所述第一压力传感器和所述第二压力传感器检测到的压力来确定所述流体的分子量和比热比率的气体性质函数；以及

(ii)在阻流的第二流量范围中，基于由所述第二压力传感器检测到的压力和所确定的所述气体性质函数来在临界流喷嘴测量方法中测量第二流速，该第二流量范围包括比所述第一流量范围中的流量高的流量，

其中，所述控制器还被配置为根据下式基于所述流体的分子量M和比热比率γ来确定所述气体性质函数f(M,γ)：

其中，V是所述腔室的容积，P_d是所检测到的所述腔室中的流体的压力，T是检测到的流体的温度，P_u是检测到的所述临界流喷嘴的上游的流体的压力，C’是所述临界流喷嘴的排出系数，并且A是所述临界流喷嘴的喉部的横截面面积。

2.根据权利要求1所述的质量流量检验器，其中，所述控制器还被配置为在获得上升速率测量值和获得临界流喷嘴测量值之间进行选择，以便检验所述流体的后续流速。

3.根据权利要求2所述的质量流量检验器，其中，所述控制器被配置为针对低流速而选择获得上升速率测量值。

4.根据权利要求3所述的质量流量检验器，其中，所述低流速包括1sccm至1000sccm的流速范围。

5.根据权利要求2所述的质量流量检验器，其中，所述控制器被配置为针对高流速而选择获得临界流喷嘴测量值。

6.根据权利要求5所述的质量流量检验器，其中，所述高流速包括1,000sccm至50,000sccm的流速范围。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的质量流量检验器，其中，所述第一流量范围和所述第二流量范围包括重叠的流速。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的质量流量检验器，其中，所述控制器还被配置为基于所述流体的温度和所述临界流喷嘴的已知几何形状来计算所述气体性质函数。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的质量流量检验器，其中，所述控制器被配置为根据上升速率测量值来计算第一流速Q_v，该第一流速Q_v通过下式给出：

10.根据权利要求1所述的质量流量检验器，其中，所述控制器被配置为根据临界流喷嘴测量值来计算第二流速Q_c，该第二流速Q_c通过下式给出：

11.根据权利要求1至6中任一项所述的质量流量检验器，所述质量流量检验器还包括位于所述腔室的出口处的下游阀，其中所述控制器还被配置为关闭所述下游阀，从而致使所述腔室内的流体压力上升。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的质量流量检验器，所述质量流量检验器还包括温度传感器，并且其中所述第一流速和所述第二流速进一步基于检测到的所述流体的温度。

13.根据权利要求1至6中任一项所述的质量流量检验器，其中，所述腔室容积为3L或更小。

14.根据权利要求1至6中任一项所述的质量流量检验器，其中，所述腔室容积为1L或更小。