MFC分類及測(cè)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(yōu)缺點(diǎn)，因而應(yīng)用的領(lǐng)域也有區(qū)別。

熱式MFC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗低，適用于各種管道條件；預(yù)熱時(shí)間短，零漂小，可靠性高。且價(jià)格相對(duì)較低，使用方便，適用于廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，如光伏和面板行業(yè)。

但是熱式MFC也有其缺點(diǎn)，因其工作模式需要長(zhǎng)期加熱，長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生熱漂移，影響測(cè)量精度；響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，通常需要幾秒鐘才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；對(duì)濕度和污染比較敏感，濕度較大的氣體或顆粒物對(duì)傳感器輸出結(jié)果產(chǎn)生影響；除此之外，測(cè)量不同種類的氣體時(shí)，由于不同氣體的導(dǎo)熱系數(shù)、粘度、比熱容有差別，測(cè)量時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。

壓差式MFC的價(jià)格較高，精度也相對(duì)較高，響應(yīng)速度快，適用于環(huán)境，溫度和壓力穩(wěn)定性好，常用于對(duì)精度要求較高的半導(dǎo)體行業(yè)。它們的缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生較大的壓降，且對(duì)環(huán)境振動(dòng)敏感；除此之外，量程相對(duì)較小，適用范圍較窄。

氣體通過(guò)熱式MFC時(shí)，大部分氣體通過(guò)分流器少量氣體流過(guò)流量傳感器。流量傳感器采用毛細(xì)管傳熱溫差量熱法原理，電橋?qū)z測(cè)的流量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換處理后與設(shè)定數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較，比較后的差值信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字PID算法計(jì)算后驅(qū)動(dòng)控制閥門(mén)，PID閉環(huán)控制，使流過(guò)通道的流量與設(shè)定的流量相等。

傳感器通常是在一根不銹鋼毛細(xì)管上繞制兩組熱敏電阻絲構(gòu)成，熱敏電阻絲與另外兩個(gè)精密電阻構(gòu)成測(cè)量電橋，工作時(shí)給熱敏電阻通電加熱。當(dāng)毛細(xì)管中沒(méi)有氣體流動(dòng)時(shí)，兩組熱敏電阻溫度相同，電橋平衡無(wú)信號(hào)輸出，對(duì)應(yīng)流量為零：當(dāng)毛細(xì)管中有氣體流過(guò)時(shí)，處于上游的繞組和處于下游的繞組會(huì)發(fā)生不同的溫度變化，從而使熱敏電阻阻值發(fā)生不同改變，測(cè)量電橋輸出一個(gè)差值信號(hào)，此信號(hào)的大小與流過(guò)傳感器的質(zhì)量流量成正比，從而可以計(jì)算出流量。

氣體由入口處進(jìn)入，經(jīng)過(guò)層流元件將不規(guī)則的湍流狀態(tài)規(guī)整為規(guī)則的層流狀態(tài)。此時(shí)內(nèi)置的壓差傳感器測(cè)得層流元件兩端的壓力差并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以計(jì)算氣體流量。溫度傳感器實(shí)時(shí)采集氣體溫度并修正補(bǔ)償因溫度造成的誤差。壓電流量閥根據(jù)控制信號(hào)調(diào)整閥門(mén)的開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體流量的控制。