质量流量计(MFC)原理

质量流量计（MFC）原理质量流量计（MFC）原理及如何来选择使⽤⾸先什么是质量流量计（MFC）?质量流量计，即Mass Flow Meter（缩写为MFM），是⼀种精确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。

质量流量控制器，即Mass Flow Controller（缩写为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。

简单地说，质量流量控制器就是⼀个稳流装置，是⼀个可以⼿动设定或与计算机联接⾃动控制的⽓体稳流装置。

质量流量计/质量流量控制器的主要优点是什么？（1）流量的测量和控制不因温度或压⼒的波动⽽失准。

对于多数流量测控系统⽽⾔，很难避免系统的压⼒波动及环境和介质的温度变化。

对于普通的流量计，压⼒及温度的波动将导致较⼤的误差；对于质量流量计/质量流量控制器，则⼀般可以忽略不计。

（2）测量控制的⾃动化质量流量计/质量流量控制器可以将流量测量值以输出标准电信号输出。

这样很容易实现对流量的数字显⽰﹑累积流量⾃动计量﹑数据⾃动记录﹑计算机管理等。

对质量流量控制器⽽⾔，还可以实现流量的⾃动控制。

通常，模拟的MFC/MFM输⼊输出信号为0～+5V或4～20mA，数字式MFC/MFM还配有RS232或RS485数字串⾏通讯⼝，能⾮常⽅便地与计算机连接，进⾏⾃动控制。

（3）精确地定量控制流量质量流量控制器可以精确地控制⽓体的给定量，这对很多⼯艺过程的流量控制﹑对于不同⽓体的⽐例控制等特别有⽤。

（4）适⽤范围宽，有很宽的⼯作压⼒范围，我们的产品可以从真空直到10MPa；可以适⽤于多种⽓体介质（包括⼀些腐蚀性⽓体，如HCL）；有很宽的流量范围，我们的产品最⼩流量范围可达0～5 sccm，最⼤流量范围可达0～200 slm。

流量显⽰的分辨率可达满量程的0.1%，流量控制范围是满量程的2～100% （量程⽐为-- 50:1），因此在很多领域得到⼴泛应⽤。

质量流量计的结构和原理
质量流量计的结构和工作原理可以概括为以下几点:
一、结构
质量流量计主要由测量管、流量传感器、温度传感器、控制回路等部分组成。

二、工作原理
1. 热量脉冲法
向流体传输微小的热量脉冲,检测上下游温度变化,计算热容和流速。

2. 冷热线法
一个探头加热,一个探头测量上下游温差,结合热容计算质量流率。

3. 波束法
传感器发射声波或微波穿过管道,根据传播时间计算流速。

4. 测温法
在管道设置温度探头,流体吸热使温度改变,测量时间计算流量。

5. 冲量法
设置具有惯性的击块,流体冲击产生力移动击块,计算流量。

三、计算流程
1. 测量过程参数:密度、温度、压力、波束传播时间等。

2. 将各参数输入计算机控制回路。

3. 通过特定算法计算获得质量流量值。

4. 显示或输出质量流量结果。

四、特点
测量准确、响应快、可靠性高、使用寿命长。

通过以上结构和原理,质量流量计实现了对流体流量准确的测定,具有重要的工业
应用价值。

气体质量流量控制器和流量计工作原理流量传感器采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量(无需温度和压力补偿)。

将传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大，放大后的流量测量电压与设定电压进行比较，再将差值信号放大后去控制调节阀，通过闭环控制来控制通过的流量，并使之与设定的流量相等。

分流器决定主通道的流量。

左图为MFC和流量显示仪连接后的工作原理图：（将该地址复制粘贴到网叶地址栏里）控制器输出的流量检测到的电压与流过通道的气体质量成正比。

满量程检测输出电压为5VDC。

气体质量流量控制器的检测范围为2~100%满刻度（量程比为50：1），流量分辨率为0.1%满刻度。

注意:气体质量流量控制器的“阀控”线置于“清洗”位时也可以当成气体质量流量计使用。

这时，流量检测输出电压的输出值可能达到10VDC以上。

需要注意的是，一旦输出电压超过5VDC，流量检测电压和实际通过的流量不成线性对应关系。

清洗时，流量显示是不准确的，而且还可能出现流量增大、显示减小的现象，但这些不会损坏质量流量控制器。

2、气体质量流量计和气体质量流量控制器结构（将该地址复制粘贴到网叶地址栏里）气体质量流量计含流量传感器、分流器通道和流量放大、线性化及温度补偿电路组成。

增加电磁阀和PID控制电路就构成了流量控制器。

3、气体质量流量控制器和气体质量流量计的应用范围MFC和MFM可广泛地应用于石油化工、半导体和集成电路、特种材料学科、医药、环保和真空等多种领域的科学研究和生产中，其典型应用有：电子工艺设备，如氧化、CVD、扩散、外延、等离子蚀刻、离子注入和溅射，以及微反应装置、配气和混气系统、镀膜设备、光纤熔炼、气相色谱仪以及其它分析仪器。

应用对象：质量流量控制器应用系统集成商、特殊气体厂商、真空元件供应商、真空系统集成商、特殊气体厂商、真空元件供应商、真空系统集成商、电池系统集成商、生化系统集成商、气体装配流水线集成商、大学实验室、气体公司、研。

一、MFC组成质量流量控制器（Mass Flow Controller）是一种流量计与控制阀组的精密机电组合，与一般流量计最大的差别在于它是利用热感温差、非接触的方式测量气体的质量流速，不同于一般测量体积流速的方法，所以能够避免环境压力与气体体积的影响，非常适合用在动态的气体流量控制上。

MFC结构如下图所示：图2-1 MFC组成原理MFC由本体、等流器（Bypass）、传感器（Sensor）、控制电路板（Electronics）以及控制阀（Control Valve）等组成。

当气体进入MFC后，由传感器测出实际的流量，再与先前输入的设定值（Setpoint）比较，假若低于设定值，MFC内部的控制阀将适当的开启以增加流量；反之，控制阀则略为关闭减少流量。

这样，MFC 便可以自动调节制程所需气体流量。

1．本体由于制程中有许多工艺气体都具有腐蚀性，因此MFC中凡是与气体接触的部位都以抗腐蚀性强的SS316L，Hasteloy C-22等为材质，作为MFC的本体。

由于半导体工艺对反应气体的纯度，洁净度都有很高的要求，因此Semi对MFC内表面的光洁度有很高的要求（小于10uin Ra）。

所以一般的MFC内表面都作电解抛光等处理。

2．等流器分流器位于本体主要流道内，当气体进入MFC内，大约90％以上的气体将流经等流器后汇集进入控制阀入口，而其余小部分气体则将进入流量计的感测器管路内。

等流器的设计要满足三个要求：一是，必须使感测管路的进出口所产生的压力差、与气体的流量成正比，二是为了确保在不同温度、不同压力、流量以及不同气体使用下，必须能使感测管路内的气体流量与总流量的比值呈稳定状态；三是进入MFC的气体由0到全流量都要保持在层流状态。

3．传感器由于MFC本身的准确度要求很高，所以传感器元件的准确性相对非常重要，传感器感测原理后面详细介绍。

4．控制电路板由于MFC是根据感测管内流动气体的热移量，侦检流量质量，然后传回信号，以精密控制气体流量。

简述质量流量计的测量原理
质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪器，其测量原理主要基于两个主要因素：质量和时间。

质量流量计利用流体通过仪器的质量来测量流体的质量流量，而不是使用体积流量。

标准的质量流量计通常由流体传感器和质量转换器组成。

测量质量流量的主要步骤如下：
1. 流体传感器：流体传感器是实时监测流体质量的装置。

它通常由薄膜、压力传感器或振动器等组成。

当流体通过传感器时，传感器会感知到流体对其产生的压力或振动，并将其转换为电信号。

2. 质量转换器：质量转换器是将传感器输出的电信号转换为质量流量的装置。

它通常由一个电子计算器和一个显示器组成。

电子计算器会根据传感器输出的信号计算流体的质量，并根据计算结果显示流体的质量流量。

3. 温度和压力补偿：为了获得更准确的质量流量测量结果，质量流量计通常还会进行温度和压力的补偿。

通过测量流体的温度和压力，并将其纳入计算公式中，可以对实际流体质量进行校正。

总之，质量流量计的测量原理是基于流体通过传感器产生的压力或振动信号来计
算流体的质量，并通过温度和压力的补偿来获得准确的质量流量测量结果。

恒差压质量流量控制器设备工艺原理恒差压质量流量控制器（Mass Flow Controller，简称MFC）是一种广泛应用于半导体、光电、化工、制药等领域的仪器，主要用于气体流量的控制。

本文将介绍MFC的工艺原理及其相关特点。

一、恒差压原理恒差压原理是MFC的核心工艺原理。

在恒差压质量流量控制器中，气体进入仪器后，经过一个恒定宽度的小孔流经MFC内部独特的节流结构，此时对气体进行精确的流量计量和控制。

具体地，恒差压质量流量控制器采用差压传感器，以常数压差计算流量并通过反馈控制调整流量，从而实现高精度的气体流量控制。

二、恒差压质量流量控制器的优点1.具有高精度的流量控制能力，精度可达到0.5%FS。

2.所有的MFC均经过严格的校准，确保其在整个设备寿命内维持高度精确的流量控制。

3.具有良好的稳定性和可靠性，可广泛应用于各种领域的工业流程控制。

4.MFC 与其他流量测量设备相比，其结构简单，组装容易，维护成本较低。

三、恒差压质量流量控制器的分类根据使用场景和具体应用需要，MFC可分为单气体型、混合气体型两种。

3.1 单气体型MFC单气体型MFC经校准后，可用于控制各种单一气体的流量。

根据不同的使用场景和需要，可选择各种不同的单气体型MFC，包括但不限于：氢气、氮气、氧气、氩气、乙炔、乙烯等。

3.2 混合气体型MFC混合气体型MFC在单气体型MFC的基础上，增加了多个气体的混合调节功能。

经过调节后，可实现各种不同流量比例的混合气体输出，用于各种多气体的精确流量控制。

四、结论恒差压质量流量控制器是一种高度精确，稳定，可靠的气体流量控制设备。

其具有高精度，易维护，结构简单的特点，已广泛应用于半导体、光电、制药等领域。

此外，根据不同应用场合，MFC可分为单气体型和混合气体型两种，为各行各业的流量控制需求提供了多种选择。

质量流量计工作原理
质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪器，它的工作原理基于质量守恒定律和热力学原理。

质量流量计主要由传感器和信号处理单元组成。

工作原理如下：
1. 传感器：质量流量计的传感器通常由两个主要部分组成：流道和热敏电阻。

流道是流体通过的通道，热敏电阻则位于流道上方或者内部。

当流体通过流道时，流体会带走部分热量，热敏电阻会受到流体温度的影响而发生变化。

2. 热敏电阻：热敏电阻是一种电阻值随温度变化的传感器，其电阻值与温度呈反比关系。

热敏电阻通常由铂制成，称为热敏电阻铂热敏电阻。

在质量流量计中，热敏电阻的电阻值随着流体通过流道带走的热量而发生变化。

3. 测量原理：当流体通过流道时，流体会带走流道和热敏电阻的热量。

测量过程中，控制系统通过恒定的加热电流，维持热敏电阻的温度始终高于流体温度。

流体通过时，热敏电阻的温度发生变化，并通过测量瞬时电阻值的变化，来获取流体质量流量的信息。

4. 信号处理：测得的瞬时电阻值变化将被传输至信号处理单元，该单元负责根据预先设定的电阻变化与质量流量的关系进行计算处理。

最后，信号处理单元将质量流量输出作为结果。

通过以上工作原理，质量流量计可以准确测量流体的质量流量，广泛应用于工业自动化控制、流体传递过程中的计量等领域。

质量流量计工作原理
质量流量计是一种用于测量流体流量的设备，它基于质量守恒原理和测量原理来实现流量测量。

其工作原理如下：
1. 测量原理：
质量流量计采用物理或机电式传感器来测量流体的质量流速。

其中常见的测量原理包括热失重法、振荡法、压差法等。

以下以热失重法为例进行说明：
热失重法根据流体通过传感器时所带走的热量的变化来间接测量流量。

通过在流体流经路径上放置一个加热元件和一个温度传感器，当流体流经时，加热元件会将一定量的热量传递给流体，而温度传感器则测量流体的温度变化。

根据温度变化的幅度和速度，可以计算流体的质量流速。

2. 工作原理：
在工作时，质量流量计将被测流体引导通过测量路径，流体流经路径时会与传感器发生热量交换或其他物理变化。

传感器会将这种变化转化为电信号，然后传递给信号处理部分进行分析和计算。

信号处理部分通常包括放大器、滤波器、模数转换器等，它们将传感器产生的微弱信号放大、滤波并转化为数字信号。

数字信号经过计算和解析后可以得到流体的质量流速数据。

3. 数据处理与输出：
质量流量计通过处理和分析传感器所产生的信号，得出准确的质量流速数据。

这些数据可以通过显示屏、通信接口等方式进行输出，供使用者查看和使用。

质量流量计工作原理基于测量原理和信号处理，通过测量流体的物理变化、数值计算和数据分析来实现对流体质量流速的测量和输出。

科氏质量流量计原理
科氏质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪器，它是基于科氏效应原理
工作的。

科氏质量流量计通过测量流体通过管道时的压力差来确定流体的质量流量，它可以用于气体和液体的测量，并且在工业领域有着广泛的应用。

科氏效应是指在流体通过弯曲管道时，流体中的质量会受到离心力的作用而产
生偏转，这种偏转会导致管道内部产生压力差。

科氏质量流量计利用这种压力差来测量流体的质量流量，其原理是基于质量守恒定律和动量守恒定律。

在科氏质量流量计中，流体首先通过一个弯曲管道，这会导致流体产生偏转并
产生压力差。

然后，流体通过一个测量装置，该装置可以测量流体通过时的压力差，并将其转换为质量流量的值。

最后，通过计算和校准，就可以得到准确的流体质量流量值。

科氏质量流量计的工作原理非常简单，但是其测量精度非常高。

它可以测量各
种类型的流体，包括腐蚀性流体、高温高压流体等，而且不受流体密度、粘度、温度等因素的影响。

因此，在化工、石油、冶金等领域都有着广泛的应用。

除此之外，科氏质量流量计还具有响应速度快、结构简单、维护成本低等优点。

它可以实现在线测量，并且可以与计算机、PLC等设备进行联网，实现自动化控
制和数据采集。

这些特点使得科氏质量流量计成为工业自动化领域中不可或缺的重要仪器。

总之，科氏质量流量计是一种基于科氏效应原理的流体质量流量测量仪器，其
原理简单而精准，具有广泛的应用前景和发展空间。

随着工业自动化水平的不断提高，科氏质量流量计必将在工业生产中发挥越来越重要的作用。