質量流量控制器MFC工作原理
1.MFC/MFM是什么
質量流量計,即Mass Flow Meter(縮寫為MFM),是一種精確測量氣體流量的儀表,其測量值不因溫度或壓力的波動而失準,不需要溫度壓力補償。
質量流量控制器,即Mass Flow Controller(縮寫為MFC),不但具有質量流量計的功能,更重要的是,它能自動控制氣體流量,即用戶可根據需要進行流量設定,MFC自動地將流量恒定在設定值上,即使系統壓力有波動或環境溫度有變化,也不會使其偏離設定值。簡單地說,質量流量控制器就是一個穩流裝置, 是一個可以手動設定或與計算機聯接自動控制的氣體穩流裝置。
2.MFC/MFM的單位
氣體質量流量單位一般以sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute,每分鐘標準毫升)和slm(Standard Liter per Minute,每分鐘標準升)來表示。這意味著,這種儀表在不同的使用條件下,指示的流量均是標準狀態下的流量。標準狀態規定為:氣壓—101325Pa(760mm Hg);溫度—0℃(273.15K)。這是這種儀表和其它流量計的重要區別,也是sccm﹑slm不同于mL/min﹑L/min之處。
對多數用戶而言,體積流量的表示方法很符合習慣﹑便于使用,但也有用戶需要知道單位時間內流過介質的質量(如g/min),這個要求是很容易實現的。因為標準狀態下的氣體密度是一個常數,可以方便地查到,因而簡單地做一個乘法(以密度乘以若干slm)即可實現。所以說,在標準狀態下的體積流量就等同于質量流量。
需要注意的是,被質量流量控制器廠商共同采用的sccm/slm這種質量流量單位,不符合國內計量標準的常用的質量流量的國際單位(Kg/min),但是它符合國際半導體協會制定的SEMI國際標準。
3.MFC和MFM的區別
MFM監測和測量流量大小,MFC則不僅可以測量流量大小,還能對流量進行精確控制。一般而言,僅對流量進行計量或監測時,用質量流量計;需要對流量進行控制時,用質量流量控制器。某些測量場合,用二者皆可,如對毛細管流通能力的測量,當定壓測流的時候,用質量流量計;當定流測壓時, 需要用質量流量控制器。注意,當質量流量控制器處于清洗狀態時,也可以當質量流量計使用,只不過氣壓降要比普通質量流量計大一些。
4.MFC分類及測量原理
一般地MFC因其控制原理不同分為熱式MFC和壓差式MFC,兩種MFC各有其優缺點,因而應用的領域也有區別。
熱式MFC結構簡單,功耗低,適用于各種管道條件;預熱時間短,零漂小,可靠性高。且價格相對較低,使用方便,適用于廣泛的應用場景,如光伏和面板行業。
但是熱式MFC也有其缺點,因其工作模式需要長期加熱,長期使用會產生熱漂移,影響測量精度;響應時間較長,通常需要幾秒鐘才能達到穩定狀態;對濕度和污染比較敏感,濕度較大的氣體或顆粒物對傳感器輸出結果產生影響;除此之外,測量不同種類的氣體時,由于不同氣體的導熱系數、粘度、比熱容有差別,測量時可能會產生較大的誤差。
壓差式MFC的價格較高,精度也相對較高,響應速度快,適用于環境,溫度和壓力穩定性好,常用于對精度要求較高的半導體行業。它們的缺點是可能產生較大的壓降,且對環境振動敏感;除此之外,量程相對較小,適用范圍較窄。
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