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质量流量计如何工作的

热式气体质量流量计件由两个插入流体管道中的圆柱形探头构成。被加热探头里面含有一个加热器，在靠近壁面附近布置一个温差热电偶并用导热系数与密度之比较大的石墨填充。探头内布置一个热电偶并用石墨填充。为更好的进行动态测量，所用热电偶均采用直径为0.1mmK型的NiCr-NiSi.。系统热平衡分析当流量传感器被置于流体管道中，在流态稳定时，探头与周围介质处于近似的热平衡状态，这时流体、探头、测量杆和管道组成一个传热系统，此时的系统热平衡方程为：传感器世界2007.9.静态变化函数曲线气流方向阀门待标定流量计。标定方案示意图。标定曲线利用传热学理论，结合热式流量计应用的工况场合，对于实际的热交换过程有： 1、热探头与流体间的对流换热对流换热a包括受迫对流换热和自然对流换热。假设流管横置，热探头壁面与流体温差为60*C，则当流体流速大于1m/s时，G/e2<0.1，此时自然对流换热与由于流体运动所导致的受迫对流换热相比十分微弱。实际测量中G/2<<1，可以忽略自然对流换热的影响。 2、热探头向测量杆构架的导热02随着构架材料导热系数的不同，02差别很大。在探头设计中，尽可能采用导热系数小的材料制造构架并采用绝热、绝缘硅胶对探头密封以减少导热量。导热量02计算公式如下：，dt A一杆构架的横截面积；A―杆构架导热系数。 3、热式气体质量流量计热探头向周围的辐射换热03热探头表面温度为，它要向气流和另一个探头进行辐射换热。将探头表面磨光或镀上一层发射率小的金属并使其温度保持在100*C之内，以减小辐射换热。根据辐射换热公式：一斯特藩一波尔兹曼常数；4一探头外表面面积；一热探头温度；流量控制器的性能特点可按设计或实际要求设定流量，能自动消除系统的压差波动，保持流量不变。T：来流温度。

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什么是流量控制器

质量流量控制器，即MassFlowController(MFC)，不但具有质量流量计的功能，更重要的是，它能自动控制气体流量，即用户可根据需要进行流量设定，MFC自动地将流量恒定在设定值上，即使系统压力有波动或环境温度有变化，也不会使其偏离设定值。质量流量控制器（Mass Flow Controller缩写为MFC）用于对于气体或者液体的质量流量进行精密测量和控制。扩散，氧化，分子束外延，CVD，等离子刻蚀，溅射，离子注入，以及真空镀膜设备，光纤熔炼，微反应装置，混气配气系统，毛细管测量气象色谱仪，光导纤维制造设备中。并广泛用于石油化工。冶金，制药等。特点：精度高，重复性好。该残留物由于颗粒过重而干扰到气体作层流运动并影响测量精度的几率很小，但如果那样的话，须使用清洁设备。

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流量控制器的控制响应速度

物理时间常数

物理时间常数用希腊字母Tau来表示，是现今为数不多的用来描述响应时间的标准之一，即：控制器到达设定值某个百分比所需要的时间，被定义为1-1/e， 其中e是作为自然对数底数的无理数，其值为2.72，所以1-1/e即为设定值的63.2%。虽然该定义是一个物理标准，可能说明不了什么问题，因为余下的设定值的36.8%所花费的时间可能多于或少于之前的63.2%。从下面示波器截图中可以看到：ALICAT?可直接用来测量管道中介质的质量流量及总量、体积流量及总量、介质的密度、温度、溶液的浓度以及较均匀混合的两种液体各自的浓度等参数。质量流量控制器仅用了7.4毫秒便到达了设定值的63.2%。

任意设定值百分比变化区域

不少质量流量控制器的技术参数采用设定值某一百分比区间内的变化来定义设备响应速度，比如：从设定值的10%到达90%所需要的时间。由于和后的 10%控制响应曲线变化，由此而得出的控制响应速度可能无法与实际的控制性能等同。如下图所示，ALICAT?质量流量控制器的设定值可以通过模拟电压、模拟电流，或者计算机、PLC提供。质量流量控制器用了11.4毫秒到达设定值， 从示波器波形图中可以清晰地观察到：50%那段跨度，低于10%和高于90%那两段的跨度则小了很多。就该图而言，如果按照从设定值10%到达90%所用的时间来定义设备响应速度的话，那么结论是6~7毫秒。

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流量控制器容易受这几个方面的影响

质量流量控制器是一种测量气体流量的仪表，其测量值不因温度或压力的波动而失准，不需要温度压力补偿，可根据需要进行流量设定，自动地将流量恒定在设定值上，即使系统压力有波动或环境温度有变化，也不会使其偏离设定值。可以地控制气体的给定量，这对很多工艺过程的流量控制，是用于对于不同气体的比例控制。直接测量气体的质量流量，输出质量流量信号，不用其他设备。可以的测量微小流量，采用分流装置，又可以测量大流量，而且温度，压力范围很大。若作测脉动流测量，应了解TMF的响应性，以保证能跟随的上脉动的速度变化。

一、压力状况

在加气机中使用的质量流量控制器测量的气体的压力不低于20MPa，压力远远大于大气压。高压改变了振动管的内应力，提高了弹性管的等效刚度，从而使振动管的振动频率增大，两管的相位差减小；扩散，氧化，分子束外延，CVD，等离子刻蚀，溅射，离子注入，以及真空镀膜设备，光纤熔炼，微反应装置，混气配气系统，毛细管测量气象色谱仪，光导纤维制造设备中。气体流经振动管时，存在压降，使得振动管受力不对称，这也对相位差有影响。

二、温度影响

用于加气机的CMF工作温度远低于室温，温度影响必须考虑；介质温度或环境温度变化会改变测量振动管的杨氏模量和影响零漂的结构等各种因素。

三、流速问题

压缩气体密度低，流速快，其影响不能忽略。理想情况下，流速增大则振动管的振动频率减小。通常流体密度变化小，可以认为流速与流体质量流量正比，因此流速的补偿可以转化为流量变化的非线性因素进行补偿。

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