Kalibrointikaasujen sekoitusmenetelmien tutkiminen ja kehittäminen
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2009
Department
Major/Subject
Sovellettu elektroniikka
Mcode
S-66
Degree programme
Elektroniikan ja sähkötekniikan tutkinto-ohjelma
Language
fi
Pages
106
Series
Abstract
Työn tavoitteena oli löytää sopiva menetelmä tuottaa jäljitettävästi ja käytössä olevaa sekoitustapaa tarkemmin hiilidioksidi-typpikaasuseoksia, 0,01...2 % hiilidioksidipitoisuudella. Lisäksi tavoitteena oli arvioida valitun menetelmän soveltuvuus muiden kaasuseosten, esimerkkinä happi-typpiseos, valmistamiseen. Tehdyn markkinatutkimuksen perusteella keskityttiin massavirtasäätimillä toteutettavan sekoitusjärjestelmän tutkimiseen. Testejä varten tilattiin termisiä sekä differentiaalipaineen mittaukseen perustuvia hiilidioksidi- ja typpimassavirtasäätimiä. Säädintyypit olivat eri laitevalmistajilta. Näille sekä nykyisin käytössä oleville termisille massavirtasäätimille tehtiin sarja koekalibrointeja. Säätimien suorituskykyä vertailtiin massavirtalukeman korjauksen sekä mittauksen toistuvuuden ja hystereesin perusteella. Käytössä olevia säätimiä lukuun ottamatta, typpisäätimille tehtiin lisäkalibroinnit kahdella eri syöttöpaineella, mahdollisen massavirtalukeman paineriippuvuuden selvittämiseksi. Koekalibrointitulosten perusteella nykyisin käytössä olevat massavirtasäätimet eivät pärjänneet testin parhaalle säädinmallille. Massavirtalukemien suhteellinen standardiepävarmuus kalibrointialueilla saavutettavalla pienimmällä 0,07 % hiilidioksidipitoisuudella oli testien parhaan säädinmallin CO2- säätimelle 0,19 %, ja N2-säätimelle 0,01 %. Tavoitteeksi asetetun 0,01 % C02-pitoisuuden suhteellista standardiepävarmuutta ei kalibrointialueiden rajoitusten vuoksi voitu arvioida.The aim of this thesis was to find a suitable method to produce traceable carbon dioxide - nitrogen mixtures for 0,01...2 % carbon dioxide concentration. The new method was supposed to be more accurate than the existing one. An additional aim was to consider the suitability of the method to produce different gas mixtures as well, e.g. oxygen - nitrogen mixtures. On the basis of the accomplished market analysis the research was focused on a mixing system involving mass flow controllers. For the tests thermal and differential pressure based mass flow controllers were ordered, both types from different manufacturers. Series of test calibrations, similar to those used for present thermal controllers were then carried out. The performances of the controllers were compared by correction to the mass flow reading, repeatability and hysteresis of the measurement. To find out possible pressure dependence of mass flow readings additional calibrations were carried out to nitrogen controllers, with two different supply pressures. The controller type in use was excluded. On the basis of the calibration results, the mass flow controller type currently in use was not the best of the controllers included in the tests. At the lowest carbon dioxide concentration reachable (0,07 %) with the calibration ranges the standard uncertainty of the mass flow reading was with the best test controller type 0,19 % for the CO2 controller, and 0,01 % for the N2 controller. The standard uncertainty oftargeted 0,01 % C02 concentration could not be estimated due to limitations of the calibration ranges.Description
Supervisor
Sepponen, RaimoThesis advisor
Pitkäkoski, AnteroKotamäki, Ilkka
Keywords
carbon dioxide flow, nitrogen flow, gas mixing, mass flow, volumetric flow, mass flow meter and controller, mass flow calibration, hiilidioksidivirtaus, typpivirtaus, kaasujen sekoitus, massavirtaus, tilavuusvirtaus, massavirtamittari ja -säädin, massavirtakalibrointi