質(zhì)量流量控制器原理及選型教程

100.0流量顯示100.0流量顯示+5.00V流量顯示儀設(shè)定(0~+5.00V)內(nèi)外設(shè) 定放大把握電路~220V+15V0V(0~+5.00V)流量檢測(cè)電源COM0電平傳感器-15Voutset質(zhì)量流量把握器質(zhì)量流量計(jì)比較器放大器+15V流量調(diào)整閥關(guān)閉I驅(qū)動(dòng)閥控分流器通道傳感器清洗-15V調(diào)整閥分流器通道入口出口質(zhì)量流量計(jì)，即MassFlowMeter〔MFM〕,是一種準(zhǔn)確測(cè)量氣體流量的儀表，其測(cè)量值不因溫度或壓力的波動(dòng)而失準(zhǔn)，不需要溫度壓力補(bǔ)償。質(zhì)量流量把握器,即MassFlowController〔MFC〕,不但具有質(zhì)量流量計(jì)的功能，更重要的是，它能自動(dòng)把握氣體流量，即用戶可依據(jù)需要進(jìn)展流量設(shè)定，MFC,質(zhì)量流量把握器就是一個(gè)穩(wěn)流裝置,是一個(gè)可以手動(dòng)設(shè)定或與計(jì)算機(jī)聯(lián)接自動(dòng)把握的氣體穩(wěn)流裝置。質(zhì)量流量把握器的原理是什么？成。質(zhì)量流量把握器的剖面構(gòu)造圖見圖1。氣體流量傳感器承受毛細(xì)管傳熱溫差量熱法原理測(cè)量氣體的質(zhì)量流量(無需溫度壓力補(bǔ)償)。將傳感器加熱電橋測(cè)得的流量信號(hào)送入放大器放大,放大后的流量檢測(cè)電壓與設(shè)定電壓進(jìn)展比較,再將差值信號(hào)放大后去把握與質(zhì)量流量把握器配套的流量顯示儀上設(shè)置有穩(wěn)壓電源,數(shù)字電壓表,設(shè)定電位器,外設(shè)2所示。圖1.質(zhì)量流量把握器構(gòu)造圖 圖2.質(zhì)量流量把握器原理圖怎么理解質(zhì)量流量計(jì)/質(zhì)量流量把握器的流量單位？氣體質(zhì)量流量單位一般以sccm〔StandardCubicCentimeterperMinute,每分鐘標(biāo)準(zhǔn)毫升〕和slm〔StandardLiterperMinute,每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升〕來表示。這意味著，這種儀表在不同的使用條件下，指示的流量均是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定為:氣壓—101325Pa(760mmHg);溫度—0℃(273.15K)。這是這種儀表和其它流量計(jì)的重要區(qū)分，也是sccm﹑slmmL/min﹑L/min之處。﹑道單位時(shí)間內(nèi)流過介質(zhì)的質(zhì)量〔如g/min〕,這個(gè)要求是很簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)的。由于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體密度是一個(gè)常數(shù),可以便利地查到，因而簡(jiǎn)潔地做一個(gè)乘法〔以密度乘以假設(shè)干slm〕即可實(shí)現(xiàn)。所以說,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量就等同于質(zhì)量流量。需要留意的是,被全世界質(zhì)量流量把握器廠商共同承受的sccm/slm這種質(zhì)量流量單位,不符合國(guó)內(nèi)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的常用的質(zhì)量流量的國(guó)際單位〔Kg/min〕,但是它符合國(guó)際半導(dǎo)體協(xié)會(huì)制定的SEMISEMIE12-96,標(biāo)準(zhǔn)文件3所示。3.有關(guān)質(zhì)量流量單位的標(biāo)準(zhǔn)什么狀況下用質(zhì)量流量計(jì),什么狀況下用質(zhì)量流量把握器?一般而言，僅對(duì)流量進(jìn)展計(jì)量或監(jiān)測(cè)時(shí)，用質(zhì)量流量計(jì)；需要對(duì)流量進(jìn)展把握時(shí)，,當(dāng)定壓測(cè)流的時(shí)候,用質(zhì)量流量計(jì);當(dāng)定流測(cè)壓時(shí),,當(dāng)質(zhì)量流量把握器處于清洗狀態(tài)時(shí),也可以當(dāng)質(zhì)量流量計(jì)使用,只不過氣壓降要比一般質(zhì)量流量計(jì)大一些。質(zhì)量流量計(jì)/質(zhì)量流量把握器的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？流量的測(cè)量和把握不因溫度或壓力的波動(dòng)而失準(zhǔn)。對(duì)于多數(shù)流量測(cè)控系統(tǒng)而言，很難避開系統(tǒng)的壓力波動(dòng)及環(huán)境和介質(zhì)的溫度變化。對(duì)于一般的流量計(jì)，壓力及溫度的波動(dòng)將導(dǎo)致較大的誤差；對(duì)于質(zhì)量流量計(jì)/質(zhì)量流量把握器，則一般可以無視不計(jì)。測(cè)量把握的自動(dòng)化質(zhì)量流量計(jì)/質(zhì)量流量把握器可以將流量測(cè)量值以輸出標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出。這樣很簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的數(shù)字顯示﹑累積流量自動(dòng)計(jì)量﹑數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄﹑計(jì)算機(jī)治理等,模擬的MFC/MFM輸入輸出信號(hào)為0~+5V或4~20mA,數(shù)字式MFC/MFM還配有RS232或RS485數(shù)字串行通訊口,能格外便利地與計(jì)算機(jī)連接,進(jìn)展自動(dòng)把握。準(zhǔn)確地定量把握流量質(zhì)量流量把握器可以準(zhǔn)確地把握氣體的給定量﹑對(duì)于不同氣體的比例把握等特別有用。適用范圍寬10MPa;可以適用于多種氣體介質(zhì)〔包括一些腐蝕性氣體，如HCL〕；有很寬的流量范圍，我們的產(chǎn)品最小流量范圍可達(dá)～5scc～200sl2~100%(量程比為--50:1),因此在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。質(zhì)量流量計(jì)的缺點(diǎn)是什么?使用質(zhì)量流量把握器最可怕什么?相對(duì)廉價(jià)的轉(zhuǎn)子流量計(jì)來說,質(zhì)量流量計(jì)的主要缺點(diǎn)就是價(jià)格比較昂貴。使用質(zhì)量流量把握器有四怕:第一怕粉塵,假設(shè)粉塵進(jìn)入流量計(jì)會(huì)堵塞傳感器和分流器,造成測(cè)量誤差,要求在進(jìn)氣口前加裝過濾器;其次怕液體和油污進(jìn)入MFC,會(huì)造成失控,假設(shè)MFC的出口接有液體罐,需要在MFC出口加上單向閥,防止液體回流;第三怕使用潮濕的腐蝕性氣體,潮濕的腐蝕性氣體會(huì)使不銹鋼生銹,造成MFC通道損壞,因此要求在使用腐蝕性氣體前,要對(duì)氣體和MFC管路系統(tǒng)進(jìn)展枯燥處理;時(shí)不按安全規(guī)章操作,有可能造成產(chǎn)品損壞和其它更嚴(yán)峻的損失,安全操作,對(duì)每個(gè)用戶都是最重要的。質(zhì)量流量把握器的工作壓差范圍是個(gè)什么概念?質(zhì)量流量把握器(MFC)中設(shè)置有一個(gè)氣體流量調(diào)整閥門,閥門能使通過把握器的流量從零調(diào)整到測(cè)量的滿量程,在工作的過程當(dāng)中,把握器的入口和出口之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)氣壓降,MFC0.1~0.3MPa,假設(shè)壓差低于最低值(0.1MPa),有可能把握達(dá)不到滿量程值;假設(shè)高于最高值(0.3MPa),有可能關(guān)閉時(shí)流量不能小于2%F.S。用戶使用MFC時(shí),無論用戶工作的反響室是真空還是高壓,應(yīng)做到使MFC進(jìn)出氣兩端的壓差保持在所要求壓差范圍之內(nèi),并且要求氣壓要相對(duì)穩(wěn)定。質(zhì)量流量把握器在高壓條件下如何使用?高壓氣源減壓閥MFC反響室背壓閥質(zhì)量流量把握器的工作壓差范圍通常比較小,要在高壓條件下正常使用需要特別留意三點(diǎn):第一,是要選擇耐壓符合要求的MFC;其次,是要選擇工作壓差范圍大的產(chǎn)品型號(hào); 第三,要在MFC氣路前面加減壓閥,穩(wěn)定入口氣壓,在MFC下游加背壓閥,穩(wěn)定反響室和MFC出口的氣壓,適當(dāng)調(diào)整減壓閥和背壓閥,要保證MFC的工作壓差不會(huì)超過規(guī)定的范圍(見圖4的高壓工作示意圖高壓氣源減壓閥MFC反響室背壓閥4.MFC高壓工作管路示意圖使用揮發(fā)性液體蒸發(fā)汽,氣壓很低,如何定制質(zhì)量流量把握器的低壓降產(chǎn)品?局部用戶使用揮發(fā)性液體蒸發(fā)汽做氣源(如用丙酮等),氣壓很低,用一般MFC,不,定制低壓降的質(zhì)量流量把握器。通?？?.01MPa的MFC,MFC的工作壓差范圍,也會(huì)變小。留意使用揮發(fā)性液體蒸發(fā)汽時(shí),不能讓汽化物在MFC中結(jié)露,結(jié)露會(huì)影響MFC的,可以對(duì)管路和MFC適當(dāng)加溫,但MFC的工作環(huán)境溫度通常50℃。假設(shè)用戶要MFC65℃以上,需要特別購(gòu)置高溫MFC產(chǎn)品。質(zhì)量流量把握器能用于把握腐蝕性氣體和特別氣體嗎?如何選擇密封材料?質(zhì)量流量把握器可以用于把握各種氣體,包括腐蝕性氣體和特別氣體,但是要留意,對(duì)于使用腐蝕性氣體和特別氣體,需要恰中選擇型號(hào)和密封材料。用戶在訂貨時(shí),需要向供貨廠商特別聲明使用氣體,以免由于選型或選擇密封材料錯(cuò)誤,造成嚴(yán)峻損失。通常氣體質(zhì)量流量把握器接觸工作氣體的濕材料為316L不銹鋼、聚四氟乙烯和密封材料等,密封材料又分為金屬密封和橡膠密封兩大類。金屬密封的材料一般為不銹鋼、金或鎳等耐腐蝕材料。承受金屬密封的MFC原則上可以用于任何氣體,包括各種腐MOCVD使用的金屬氧化物氣體建議最好承受金屬密封的MFC。由于金屬密封的MFC價(jià)格較高,通常要求不高的場(chǎng)合,均承受橡膠密封的MFC。假設(shè)不特別聲明,MFC都承受氟橡膠密封,可以用于大多數(shù)酸性和堿性腐蝕性氣體,例,需要承受特種橡膠。氨氣——需要承受耐氨橡膠,;有機(jī)溶劑汽氛(苯等)——需要承受硅橡膠;三溴化硼、三氯化硼、氟化氫等——需要承受全氟橡膠。選擇產(chǎn)品和訂貨時(shí)應(yīng)當(dāng)留意什么？﹑客觀的答復(fù)。留意選擇正確的品牌一般應(yīng)當(dāng)全面衡量生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量﹑銷售價(jià)格﹑售后效勞﹑技術(shù)水平﹑產(chǎn)品特點(diǎn)﹑生產(chǎn)規(guī)模﹑企業(yè)信譽(yù)等因素。留意選擇正確的量程將您需要的流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量〔質(zhì)量流量〕。依據(jù)廠家供給的質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)表，將您所用氣體的質(zhì)量流量值換算成與氮?dú)狻矘?biāo)定氣體明。有關(guān)質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)的問題，以下還有進(jìn)一步解答。確定所需標(biāo)準(zhǔn)量程。廠家一般有自己的各種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)量程，您實(shí)際使用的流的相對(duì)誤差較大。留意選擇正確的工作壓力指標(biāo)不同的產(chǎn)品工作壓力指標(biāo)可能不同，留意選擇適合自己的產(chǎn)品。質(zhì)量流量把握器〔MFC〕除最大工作壓力之外，還有另一項(xiàng)工作壓力指標(biāo)：工作壓差，即MFC進(jìn)氣端和出氣端之間的壓差，選型時(shí)要留意，使用時(shí)也要留意。留意選擇適宜的精度指標(biāo)準(zhǔn)確度﹑線性﹑重復(fù)精度是比較重要的幾項(xiàng)指標(biāo)為重要。指標(biāo)不愿定追求最高，應(yīng)考慮自己的實(shí)際需要。見下面的有關(guān)內(nèi)容。留意選擇適宜的響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)有的應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)MFC的響應(yīng)時(shí)間有較高的要求在考慮響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)的同時(shí)，還應(yīng)留意其響應(yīng)過程及動(dòng)態(tài)特性。留意對(duì)安裝位置有無要求有的廠家的產(chǎn)品要求必需水平位置安裝。留意使用氣體和適用范圍MFM/MFC對(duì)使用的環(huán)境及介質(zhì)溫度﹑氣源壓力﹑介質(zhì)〔特別是使用對(duì)腐蝕性氣體〕狀況等均有確定適用范圍，請(qǐng)留意閱讀說明書或向廠家詢問。留意接頭形式通常有雙卡套(Swagelok)VCR兩種接頭可以選擇,VCR接頭性能更好適合于高端應(yīng)用。訂貨應(yīng)注明：產(chǎn)品名稱、型號(hào)、流量規(guī)格、標(biāo)定氣體、使用氣體〔特別是腐蝕性氣體〕、接頭形式和數(shù)量。買質(zhì)量流量計(jì)/質(zhì)量流量把握器時(shí)，還需要買其它配套產(chǎn)品嗎？一般需要流量顯示儀與之配套使用。流量顯示儀為MFM/MFC供給工作電源，進(jìn)展MFCMFM/MFC直接和計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)相連，視狀況也可以不配流量顯示儀。另外依據(jù)系統(tǒng)的需要可以選購(gòu)截止閥﹑過濾器﹑枯燥器﹑單向閥﹑管接頭﹑減壓器﹑背壓閥等。怎樣選擇流量顯示儀？我們的流量顯示儀格外豐富，可供用戶選擇的余地很大。我們有單通道〔配接一臺(tái)MFM/MFC〕和多通道〔配接多臺(tái)MFM/MFC〕產(chǎn)品；多〔后者體積較大，但顯示直觀〕；有臺(tái)式﹑儀表式﹑壓信號(hào)的，也有電壓和電流信號(hào)都行的；多數(shù)產(chǎn)品使用溝通220V電源，也有產(chǎn)品可使110V電源；有MFC和MFM都能配的，也有單配MFM的。還有流量積算儀可進(jìn)展瞬時(shí)流量和累積流量的顯示。將流量顯示儀安裝在機(jī)柜上的用戶，請(qǐng)留意安裝的開孔尺寸。怎樣選擇流量顯示單位？﹑SCCM﹑SLM。出廠前依據(jù)用戶的要求設(shè)定。按百分比顯示的方式，即是將MFM/MFC的流量測(cè)量值按其占滿量程的百分比來顯示，例如，規(guī)格為50SCCM的MFM/MFC，當(dāng)顯示值為80%40SCCM。對(duì)任何一種規(guī)格的MFM/MFC100%。這種方式通用性好，可配不同量程的MFM/MFC，但不直觀，有的用戶不習(xí)慣。按SCCM或SLM顯示，出廠時(shí)對(duì)流量顯示范圍與相應(yīng)的MFM/MFC的量程進(jìn)展匹配，使用時(shí)顯示值即是流量值，很直觀，符合習(xí)慣，為多數(shù)用戶所承受。匹配好后，原則上也能接其它量程的MFM/MFC使用，只是顯示值需要修正，見下述有關(guān)問題。確定要按實(shí)際使用氣體標(biāo)定顯示嗎？,比較直觀。但在很多的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，只需要找到一個(gè)適宜的流量參數(shù)并保證測(cè)量和把握的重復(fù)性，廠家的標(biāo)準(zhǔn)出廠產(chǎn)品〔氮?dú)鈽?biāo)定顯示〕也可以。固然，如前面所提到的，您在選定流量不同的氣體，這種狀況下，直接使用氮?dú)鈽?biāo)定出廠的產(chǎn)品更便利。怎樣進(jìn)展不同氣體的質(zhì)量流量換算？產(chǎn)品出廠一般是按氮?dú)鈽?biāo)定﹑按氮?dú)饬髁看_定流量規(guī)格MFM/MFC了不同氣體相對(duì)于標(biāo)定氣體〔氮?dú)狻车馁|(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)?！舶吹?dú)鈽?biāo)定顯示系數(shù)乘以流量顯示值即是實(shí)際使用氣體的質(zhì)量流量；反之，在確定所購(gòu)產(chǎn)品的量程時(shí)，以實(shí)際使用氣體的最大期望流量值除以轉(zhuǎn)換系數(shù)，即是相應(yīng)的氮?dú)鈽?biāo)定產(chǎn)品的流量值。2 空氣、O﹑H﹑CO﹑HCL、HF1.0,2 不同氣體的流量轉(zhuǎn)換系數(shù)是怎樣得出來的?混合氣體的轉(zhuǎn)換系數(shù)如何計(jì)算?氣體的流量轉(zhuǎn)換系數(shù)理論上取決于該氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度和比熱,以及氣體的分子構(gòu)成系數(shù)。常用的單組份氣體，其轉(zhuǎn)換系數(shù)可在廠家產(chǎn)品技術(shù)說明書中查得；假設(shè)知道該氣體的密度和比熱,也可以用下面的根本公式計(jì)算出來。氣體質(zhì)量流量轉(zhuǎn)換系數(shù)C的根本公式：C=0.3106N/ρ(Cp)其中：ρ——為氣體的密度CP——為氣體的定壓比熱N——為氣體分子構(gòu)成系數(shù)〔與該氣體分子構(gòu)成的組份有關(guān),見下表〕氣體分子構(gòu)成系數(shù)表氣體分子構(gòu)成舉例N取值單原子分子ArHe1.01雙原子分子CON21.00三原子分子CO2NO20.94多原子分子NH3C4H80.88假設(shè)是多組份混合氣體〔假定由n種氣體組成，按以下公式計(jì)算其轉(zhuǎn)換系數(shù)0.3106[N1(ω1/ωT)+N2(ω2/ωT)+···+Nn(ωn/ωT)]C=————————————————————————ρ1Cp1(ω1/ωT)+ρ2Cp2(ω2/ωT)+···+ρnCpn(ωn/ωT)1 其中: ω…ωω1

——為相應(yīng)氣體的流量——為混合氣體的流量ρ1…ρnCP1…CPnN1…Nn

——為相應(yīng)氣體的密度(數(shù)值見產(chǎn)品技術(shù)說明書)——為相應(yīng)氣體的定壓比熱(數(shù)值見產(chǎn)品技術(shù)說明書)——為相應(yīng)氣體的分子構(gòu)成系數(shù)留意:假設(shè)混合氣體的混合比例不固定,將無法計(jì)算出轉(zhuǎn)算系數(shù)。MFM/MFC的使用方面有什么留意事項(xiàng)？(1)留意閱讀產(chǎn)品說明書及有關(guān)資料留意輕拿輕放妥當(dāng)保管MFM/MFC境中妥當(dāng)保管。留意系統(tǒng)設(shè)計(jì)用戶購(gòu)置MFM/MFC后，往往要組建一個(gè)系統(tǒng)。建議在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不要僅僅考﹑安全性﹑易操作性﹑易維護(hù)性﹑易擴(kuò)大性等因素。以下給出幾點(diǎn)具體建議：留意加裝過濾器，以凈化氣源，延長(zhǎng)MFM/MFC的使用壽命。MFCMFC。對(duì)于高壓系統(tǒng)，應(yīng)在MFC的下游加裝背壓閥〔或其它節(jié)流裝置〕及壓力表，以便于保證MFC的工作壓差。對(duì)于硅烷這樣的遇空氣易形成結(jié)晶的氣體，應(yīng)特別留意系統(tǒng)的密閉性〔檢漏時(shí)不要無視減壓器〕，必要時(shí)設(shè)計(jì)吹洗旁路，隨時(shí)進(jìn)展氮?dú)獯迪椿蛘龎罕３?。?duì)于要求比較高的氣路系統(tǒng),留意氣路接頭盡量削減并承受VCR等接頭。對(duì)于,防止對(duì)人員和設(shè)備的損傷。有高頻源的系統(tǒng)應(yīng)留意屏蔽并特別留意處理好接地問題，例如承受單點(diǎn)接地。MFM/MFC的安裝位置應(yīng)易于裝卸﹑檢測(cè)﹑調(diào)零，并安全牢靠。對(duì)牢靠性要求極高的系統(tǒng)，應(yīng)留意冗余設(shè)計(jì)。留意正確使用操作,防止發(fā)生誤操作。留意使用氣體與流量計(jì)的密封材料相適應(yīng)HCL這樣的強(qiáng)腐蝕性氣體。但對(duì)于氨氣，必需使用耐氨橡膠；對(duì)于有機(jī)溶劑類氣體，如丙酮、甲苯等，必需使用硅橡膠；對(duì)于使用三氯化硼、三溴化硼等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，必需使用四氟密封或金屬密封的流量計(jì)。用戶在訂貨和使用中必需特別留意。留意定期標(biāo)定質(zhì)量流量計(jì)原則上應(yīng)當(dāng)定期標(biāo)定。我能不能自己改MFM/MFC的量程？改量程應(yīng)留意什么？更改MFM/MFC量程需要更換分流器閥口等部件,還要進(jìn)展量程標(biāo)定,因此用戶不能自己更改量程。改量程一般應(yīng)在生產(chǎn)廠或指定修理站進(jìn)展。假設(shè)您覺得量程沒選好，應(yīng)與供貨商和廠家聯(lián)系。MFM/MFC量程時(shí),比方式顯示的，則顯示儀不用改動(dòng)；假設(shè)流量是按SCCMSLM顯示的，則一般需對(duì)值乘以一個(gè)修正系數(shù)進(jìn)展修正:修正系數(shù)=滿量程值/原滿量程值。,假設(shè)有改量程的說明,可自己按要求更改。假設(shè)沒有說明