Kalibrering af mikroflow med afsæt i sporbare referencer

Transkript

1 Kalibrering af mikroflow med afsæt i sporbare referencer

2 Disposition Gravimetrisk setup hvad skal der til? Gravimetrisk setup hvilke usikkerheder er der? Opsummering Hvor stort er problemet? Hvor godt kan det blive?

3 Hvad er sporbarheden? Vi vælger at lave et gravimetrisk setup Vægt Kg Flow m 3 /s Massefylde Kg/m 3 Tid s

4 Gravimetrisk setup hvad skal der til? En vægt

5 Gravimetrisk setup hvad skal der til? En vægt Et målebager

6 Gravimetrisk setup hvad skal der til? En vægt Et målebager En flowgenerator (pumpe / frit fald)

7 Gravimetrisk setup hvad skal der til? En vægt Et målebager En flowgenerator (pumpe / frit fald) En kilde (pose / bad)

8 Gravimetrisk setup hvad skal der til? En vægt Et målebager En flowgenerator (pumpe / frit fald) En kilde (pose / bad) Forbindelser

9 Gravimetrisk setup hvad skal der til? En vægt Et målebager En flowgenerator (pumpe / frit fald) En kilde (pose / bad) Forbindelser Evt. En flowmåler

10 Gravimetrisk setup hvad skal der til? Simpelt? Scaling laws are extremely simple observations about how physics works at different sizes. Chris Phoenix, CRN Director of Research.

11 Vi analyserer os sytematisk frem

12 Kilde Medium Bad

13 Kilde Medium Bad Massefylde? Temperatur afhængig Tryk afhængig Urenheder (salt) Luftindhold? Vandstanden falder?

14 Kilde Medium Bad Massefylde? Temperatur afhængig Tryk afhængig Urenheder (salt) Luftindhold? Vandstanden falder?

15 Kilde Medium Bad Massefylde? Temperatur afhængig Tryk afhængig Urenheder (salt) Luftindhold? Vandstanden falder?

16 Kilde Medium Bad Massefylde? Temperatur afhængig Tryk afhængig Urenheder (salt) Luftindhold? Vandstanden falder?

17 Kilde Medium Massefylde? Temperatur afhængig Tryk afhængig Urenheder (salt) Luftindhold? Bad Vandstanden falder? Hvordan opstår luftbobler? 1. Genereres ved trykfald i systemet (filter) 2. Genereres ved temperaturgradienter 3. Er måske ikke blevet primet væk under påfyldning Hvilke problemer forårsager det? 1. Volumetriske, termiske og coriolis flowmetre påvirkes 2. Kompressibelt volumen 3. Trykfald

18 Kilde Medium Massefylde? Temperatur afhængig Tryk afhængig Urenheder (salt) Luftindhold? Bad Vandstanden falder? Forskel i potentiel energi.

19 Flowgenerator Device under Test (DUT) Vores egen ifm. flowmeter kalibrering

20 Flowgenerator Device under Test (DUT) Indsvingningsforløb Pulsering Langsom Hurtig Vores egen ifm. flowmeter kalibrering Indsvingningsforløb Pulsering Langsom Hurtig

21 Flowgenerator Indsvingningsforløb Pulsering Langsom Hurtig

22 Flowgenerator Indsvingningsforløb Pulsering Langsom Hurtig Resultat fra kalibrering af sprøjtepumpe med laserinterferometer:

23 Flowmeter Opløsning Repeterbarhed Ulinearitet Temperaturafhængighed

24 Vægten

25 Vægten Start med et breeze-break

26 Vægten Kalibreringsusikkerhed Miljø

27 Vægten Kalibreringsusikkerhed Miljø Opløsning Ulinearitet Repeterbarhed Eccentricitet Drift Nulpunktsstabilitet Respons tid Vibrationer Luftfugtighed Temperatur Trykskift Træk Tidevandsændringer

28 Vægten Kalibreringsusikkerhed Miljø Opløsning Ulinearitet Repeterbarhed Eccentricitet Drift Nulpunktsstabilitet Respons tid Vibrationer Luftfugtighed Temperatur Trykskift Træk Kalibreringsinterval Tidevandsændringer

29 Vægten Kalibreringsusikkerhed Opløsning Ulinearitet Repeterbarhed Eccentricitet Drift Nulpunktsstabilitet Respons tid Miljø Vibrationer Luftfugtighed Temperatur Trykskift Træk Tidevandsændringer Nulpunktsdrift: Korttidsdrift (minutter) på vægtens måling. Nulpunktindtræk: Korrektion for nulpunktsstabilitet ved at ignorere små løbende Fy! ændringer på vægten.

30 Statisk måling Start og slut vægt evalueres. Dynamisk måling Vægt evalueres løbende. Start Q = Δt Dm Dt r vand Stop Q : Flow [ g s] Dm : Masse leveret i tidsrum Dt : Tidsrum r : Massefylde [ s] [ 3 g mm ] [ g]

31 Vægten Kalibreringsusikkerhed Opløsning Ulinearitet Repeterbarhed Eccentricitet Drift Nulpunktsstabilitet Respons tid Miljø Vibrationer Luftfugtighed Temperatur Trykskift Træk Tidevandsændringer For en given lokalitet på Jordens overflade går der i gennemsnit 370 år mellem hver totale solformørkelse! og den næste kommer først i år Kilde: Under solformørkelse er der 0,003% fald i tyngdekraft.

32 Til sidst forbindes det hele

33 Forbindelser Kapillar effekt Opdrift Impact Vandabsorbtion Lækage Fordampning

34 Forbindelser Kapillar effekt Opdrift Impact Vandabsorbtion Lækage Fordampning 1) Vand forskyder luft. 2) Nål forskyder vand. 3) Kalibreringslod forskyder luft.

35 Forbindelser Kapillar effekt Opdrift Impact Vandabsorbtion Lækage Fordampning Stort set alle polymerer suger vand. Desuden udvider de sig med vandabsorbtion, samt afhænger af temperaturen. Polypropylene PVC PEEK Polycarbonate Acrylic Property Units ABS Nylon Water Absorption (24 Hours) %

36 Forbindelser Kapillar effekt Opdrift Impact Vandabsorbtion Lækage Fordampning Eksperiment: Vandoverflade: 20x20mm Klima: (1025±5) hpa, (21±1) C and (50±5) %rh Medie: Destilleret, demineraliseret vand Fordampningsrate: 50 mg/h

37 Opsummering der er mange ting Kilde Medium Massefylde? Temperatur afhængig Tryk afhængig Urenheder (salt) Luftindhold? Bad Vandstanden falder? Flowgenerator Indsvingningsforløb Pulsering Langsom Hurtig Vægten Kalibreringsusikkerhed Opløsning Ulinearitet Repeterbarhed Eccentricitet Drift Nulpunktsstabilitet Respons tid Miljø Vibrationer Luftfugtighed Temperatur Trykskift Træk Tidevandsændringer Hvor stort er problemet? Hvilke problemer er størst ved hvilke flowrater? Hvor godt kan det blive? Flowmeter Opløsning Repeterbarhed Ulinearitet Temperaturafhængighed Forbindelser Kapillar effekt Opdrift Impact Vandabsorbtion Lækage Fordampning

38 Hvor stort er problemet? Antagelser Vægt opløsning på 0,001 g, kalibreret årligt Temperaturforhold imellem 18 og 25 C Luftfugtighed stabil ved 50 %rh, 1013 hpa Ingen lækage eller vandabsorbtion Ingen trykskift, træk, vibrationer DUT med 0,1 ml/h opløsning, 0,01 g std.afv. 20 minutter kalibreringstid Flowrate Usikkerhed (k=2) 1 ml/h (0,28 µl/s) 0,24 ml/h 10 ml/h (2,8 µl/s) 0,27 ml/h 100 ml/h (28 µl/s) 0,61 ml/h

39 Usikkerhedspyramide Over 100 ml/h Under 100 ml/h Tid Massefylde Opdrift Slange DUT Opdrift DUT Slange Vægt Vægt Fordampning Massefylde Tid Fordampning

40 Hvor godt kan det blive? Flowrate CMC Usikkerhed (k=2) uden DUT 6 l/h 1.4 ml/h (0.023 %) 1 l/h 0.26 ml/h (0.026 %) 100 ml/h 0.29 ml/h (0.029 %) 10 ml/h 0.24 ml/h (0.24 %) 1 ml/h 0.24 ml/h (2.4 %) Der tages forbehold for ændringer. Ovenstående skal være akkrediteret om 2-3 måneder. Akkrediteret om 1,5 år: Flowrater ned til 50 µl/h Usikkerhedsloft på 1 %

41 Tak for jeres opmærksomhed. For yderligere information kontakt: Claus Melvad