具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种低温流量计的标定装置，在液氦对应的低温温区计算标定流量计的流出系数，从而实现流量计测量数值到实际数值的转换，具体的，包括真空筒体1和覆盖在真空筒体1上端的法兰盘2，所述真空筒体1内储存有液氦形成液氦浴，液氦浴上方设置有至少一个换热器，液氦浴内设置有至少一个待测流量计3，所述真空筒体1外侧还设置有压缩机4，所述压缩机4的出口经过换热器与处于液氦浴内的至少一个待测流量计3依次串联，然后再离开液氦浴经过换热器回到压缩机4的入口，所述压缩机4的回路内填充有氦气，靠近压缩机4入口的管道上设置有处于真空筒体1外侧的标准流量计5。

本实施例通过液氦对待测的低温流量计和流质氦气进行冷却，为待测流量计3提供液氦温区环境，通过标准流量计5测量的数值作为实际值，通过比较标准流量计5和待测流量计3的数值实现待测流量计3的标定，并且通过该标定装置，能够同时对多个待测流量计3分别进行标定，效率高，标定结果准确，通过换热器使经过待测流量计3后流出的中压路氦气将冷量传递给高压路氦气，降低对液氦温度的影响，减少液氦的蒸发量。基于本实施例提供的标定装置，如果需要在其他低温区间进行低温流量计的标定，则可以使用对应温区的低温介质取代液氦和氦气进行试验。

所述待测流量计3上分别设置有差压变送器31和/或在待测流量计3前后两端分别设置有压力变送器32，从而能够直接测量或计算得到流过待测流量计3后的压力变化值，从而获取每个待测流量计3对应的压差，通过一次试验即可标定多个待测流量计3。在第一个待测流量计3之前还设置有检测氦气温度的温度传感器33，从而能够检测氦气温度，在氦气降温至要求的实验范围内后再开始实验。所述待测流量计3为文丘里管流量计，标准流量计5为科里奥利式质量流量计。

所述真空筒体1内还设置有处于液氦浴内的冷却盘管14，氦气管道经过冷却盘管14换热后再进入待测流量计3，从而能够充分冷却氦气；所述冷却盘管14的管径为0.007m，壁厚为0.0005m，长度3.18米。

本实施例中，所述真空筒体1内设置有一级套管换热器11和二级套管换热器12，所述压缩机4驱动氦气依次经过一级套管换热器11和二级套管换热器12后进入液氦浴内，流过待测流量计3后再依次经过二级套管换热器12和一级套管换热器11回到压缩机4内。

所述一级套管换热器11的内管尺寸为0.01m×0.001m，外管尺寸为0.022m×0.002m，长度为103m，所述二级套管换热器12的内管尺寸为0.007m×0.0005m，外管尺寸为0.01m×0.001m，长度17m；一级套管换热器11和二级套管换热器12均设置为内管回气，外管进气，从而提高氦气的冷却和回温速度。一级套管换热器11和二级套管换热器12均使用紫铜材料。氦气经过一级套管换热器11和二级套管换热器12后，冷却至6K左右，再通过浸没在液氦浴中的冷却盘管14冷却至4.5K左右，即可开始实验。

为了防止真空筒体1内的温度流失，所述法兰盘2与真空筒体1之间还固定有至少一个防辐射板(图未示)，具体的，所述防辐射板通过螺栓等固定方式固定在法兰盘2的放下，然后法兰盘2与防辐射板整体盖在真空筒体1上方并进行固定，由此隔绝液氦与法兰盘2进行辐射换热。

所述压缩机4的管路连接方式如下：在压缩机4的出口位置设置有第一阀门41，进口位置设置有第三阀门43，所述第一阀门41和第三阀门43均为背压阀，能够调整管道压力，压缩机4的氦气管道在进入低温筒体1之前还设置有第二阀门42，所述第二阀门42为流量调节阀，主要通过第二调节阀42调整氦气管道的压力情况，以满足实验要求。之后氦气进入一级套管换热器11和二级套管换热器12的外管，然后进入液氦浴内，通过所述冷却盘管14冷却至液氦温区后，氦气依次流过多个串联的待测流量计3，然后再依次经过二级套管换热器12和一级套管换热器11的内管，离开真空筒体1后，氦气经过标准流量计5检测后，通过第三阀门43回到压缩机4。其中，在冷却盘管14与第一次待测流量计3之间设置有温度传感器33，在此处检测到的氦气温度满足实验要求后，后续在液氦浴中，氦气温度不会出现超出实验要求的变化。

本实施例中示出了两个串联的待测流量计3，其中第一个待测流量计3连接有差压变送器31，测量氦气的压力变化情况，第二个待测流量计3两端分别连接有一个压力变送器32，并同时连接有差压变送器31，从而通过不同检测方式机芯重复验证。

进一步的，为了在实验中保持液氦总量的稳定，保证实验结果，所述真空筒体1还连接有液氦杜瓦6、真空机组7和气袋8；所述真空机组7分别通过第四阀门71和第五阀门72连接真空筒体1和压缩机4的氦气管道，所述液氦杜瓦6通过第六阀门61与真空筒体1连接，所述气袋8通过第七阀门81余真空筒体1连接，所述真空筒体1内还设置有液位传感器13。在进行实验前，首先通过真空机组7抽真空确保真空筒体1和压缩机4的氦气管道内不存在其他气体，在实验过程中，通过液位传感器13检测液氦高度，及时控制液氦杜瓦6补充液氦，在使用过程中，随着液体流向真空筒体1，液氦杜瓦6内的压力逐渐降低，压力过低时将导致液氦杜瓦6无法输液；优选实施例中，还设置有与液氦杜瓦6连接的氦气钢瓶62，通过氦气钢瓶62向液氦杜瓦6内增压以确保能够正常输液，液氦杜瓦6与氦气钢瓶62的连接管道上设置有增压阀63。

其中液位传感器13可以设置为始终保持在一个固定高度，或者设置液位的上下限，在液氦浴达到液位下限值时，通过液氦杜瓦6补液，在液氦浴达到液位上限时，停止补液；液氦蒸发后的氦气进入气袋8中储存。本实施例中所述液位传感器13选择超导液位计。

本实施例提供的低温流量计的标定装置的标定方法如下：

S1：对真空筒体1和氦气管道进行抽真空处理，并对氦气管道新充入氦气；

具体的，打开第四阀门71和第五阀门72，通过真空机组7抽真空，在对氦气管道进行抽真空时，需要重复冲入氦气进行气体置换，最终真空度应达到10^-3Pa。

S2：将储存有液氦的液氦杜瓦6和气袋8分别与真空筒体1连接；在实验中应保持第六阀门61和第七阀门81位开启状态，通过液位传感器13的检测结果控制液氦杜瓦6启动将液氦送入真空筒体1内。

S3：调整压缩机4及氦气管道的阀门状态，在氦气管道压力达到预设值时，保持当前状态；

具体的，开启压缩机4，完全打开第三阀门43，第一阀门41打开30％，然后缓慢打开第二法门42，同时观察氦气管道内的压力值，达到3bar时，保持流量稳定，开始实验；

S4：记录标准流量计5和待测流量计3的压力数值，以及氦气流过待测流量计3的压差；

S5：调整氦气管道的流量，使压力以预设的变化量进行调整，重复S4，直到达到预设的流量上限，关闭标定装置；

本实施例中，以0.1bar的压力间隔调整氦气管道，重复实验，最终在流量达到15g/s时，记录最后一组数据，完成实验。

S6：计算待测流量计3的流出系数。

计算所述待测流量计3的流出系数的方法为：

参考图2，所述低温流量计3为文丘里管流量计，以标准流量计的测量值q_mi作为待测流量计3的实际值，待测流量计3的测量值为q′_mi，表达式为

其中，i表示第i次测量的数据，C表示流出系数，表示实际流量与测量流量的比值；D为文丘里管扩张段的内径，β为文丘里管的喉径比，表示收缩段直径d与扩张段内径D的比值；ρ为氦气密度、Δp_i为待测流量计的压差，在使用文丘里管流量计的情况下，压差应为文丘里管扩张段液压与收缩段液压的差值；

标准流量计和待测流量计的误差函数表示为：

函数f存在最小值，将公式(1)带入公式(2)，对函数f关于变量C求偏导令则流出系数C的最佳估计值为

由此仅通过文丘里管流量计自身的参数以及标准流量计5的数值和氦气流过待测流量计3的压差，即可确定待测流量计3的流出系数C。

进一步的，在实验完成后，关闭标定装置的过程即清理理实验设备的过程，包括，

步骤A：关闭液氦杜瓦6及第六阀门61，停止向真空筒体1供液；

步骤B：由出到进的顺序依次关闭氦气管道上的阀门，最后关闭压缩机4；

步骤C：开启真空筒体1上的抽真空阀门，即第四阀门71，将真空筒体1内的压力释放出去，泄压过程中，需保持真空筒体内压力高于1.1bar；

具体的，在泄压时，先控制真空筒体内压力达到1.2bar，关闭第四阀门71，等待真空筒体1回温，真空筒体1内部的压力升高时再次进行泄压，如此重复泄压，以提高真空筒体1排气的速度，为防止空气回流，需保持真空筒体1内的压力在1.1bar以上。

步骤D：10小时后，断开气袋8与真空筒体1的连接，关闭实验设备的电源即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。