[发明专利]湿度可调高精度闭环配气系统

摘要

本发明设计了一种湿度可调的高精度闭环程控配气系统。该系统配气过程实现闭环控制，湿度调节实现闭环控制。系统主要由混合气配制、浓度监测和传感器数据采集及上位机监控四部分组成。混合气配制部分由气源、管道、质量流量控制器、恒温箱、加湿单元、混合腔及减压阀等组成。浓度监测单元由四级杆质谱仪和专用的模数转换卡及串口连接线等组成。传感器数据采集部分由多路数据采集器和多路电枢转换器及USB连接线等组成。上位机监控部分主要对温湿度、浓度监测单元和传感器数据采集单元的数据进行设置和时时处理，最后发送指令，控制整个系统的工作。该系统可以连续配制一种或者多种标准浓度气体，配制的气体成本低、精度高。

主权项

一种湿度可调高精度闭环配气系统，其特征在于，整个系统分为四个部分：混合气配制部分、浓度监测部分、传感器数据采集部分和上位机监控部分；第一部分，混合气配制部分；该部分由气源、管道、质量流量控制器和气体混合腔及辅助器件组成；来自气源的标准气体经过减压阀通过管道由质量流量控制器来控制流量输出；然后来自气源的多路标准气体经过公共管道通过上位机程序选择是否通过加湿装置；加湿后或者未加湿的标准气体根据气体种类选择进入不同材质的气体混合腔；保持气体混合腔恒温；第二部分，传感器数据采集部分；该部分包括传感器阵列、多路数据采集器及多路电枢转换器；配制好的混合气进入气体混合腔，待测气体传感器阵列以及监测气体温湿度的传感器均安放在气体混合腔中；各传感器的输出信号采用多路数据采集器配合电枢多路转换器进行实时采集；数据时时进行存储和分析；第三部分，浓度监测部分；该部分由四级杆质谱仪、专用模数转化卡、串口及相应的导线组成；四级杆质谱仪实时跟踪监测气体混合腔中气体浓度，采集到的数据经过一个专门的模数转换卡输入到上位机；第四部分，上位机监测部分；该部分包括PC计算机、数模转换卡；首先对系统进行自检，主要是对系统硬件进行监测，包括传感器、质量流量控制器和四级杆质谱仪；在自检通过后，对整个监控部分进行数据初始化，包括对温湿度进行设置，采样过程、采样频率和采样周期，配制过程中浓度的设置；初始化后，程序进入正常的工作状态：该部分对加湿单元的湿度和气体混合腔恒温所需温度进行指令控制操作；在达到设定的周期数前，第一次采样时系统按照设定的初始化值进行质量流量控制器电压设置，然后上位机对来自数据采集部分和浓度监测部分上传的实时数据进行线性最小二乘法处理；处理后的数据作为下个采样频率质量流量控制器的电压设置值；处理后的数据通过数模转化卡控制质量流量控制器的输出。