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質(zhì)量流量控制器（MFC）是一種用于精確測量和控制氣體或液體質(zhì)量流量的設(shè)備，其技術(shù)原理融合了熱傳導(dǎo)、質(zhì)量守恒定律、流體力學(xué)及精密傳感技術(shù)，通過測量、反饋與調(diào)節(jié)機制實現(xiàn)流量的精準(zhǔn)控制。以下是其核心原理的詳細(xì)介紹：
一、核心測量原理
熱傳導(dǎo)原理：
傳感器部分包含加熱元件和溫度傳感器。當(dāng)氣體流過傳感器時，加熱元件將氣體加熱至固定溫度，氣體流動會帶走熱量，導(dǎo)致傳感器溫度變化。
溫度傳感器測量這一變化，并通過電橋電路將其轉(zhuǎn)換為電信號。電信號強度與氣體質(zhì)量流量成正比，從而實現(xiàn)對流量的測量。
質(zhì)量守恒定律：
MFC基于質(zhì)量守恒原理，直接測量介質(zhì)的質(zhì)量流量，而非體積流量。因此，其測量結(jié)果不受溫度、壓力等外部條件變化的影響，確保了流量控制的準(zhǔn)確性。
流體力學(xué)原理：
層流質(zhì)量流量控制器通過層流元件將湍流整流為層流狀態(tài)，利用壓差傳感器檢測層流元件兩端的壓差信號。
結(jié)合哈根-泊肅葉定律（在層流狀態(tài)下，體積流量與壓差呈線性關(guān)系），計算體積流量，并通過溫度、壓力傳感器實時采集工況數(shù)據(jù)，動態(tài)修正氣體密度，將工況流量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量。
二、閉環(huán)控制機制
信號轉(zhuǎn)換與比較：
傳感器將測量到的流量信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大器放大后與設(shè)定電壓進(jìn)行比較。
差值信號被送入控制電路，通過數(shù)字PID算法計算控制量，驅(qū)動調(diào)節(jié)閥門動作。
閥門調(diào)節(jié)與反饋：
調(diào)節(jié)閥門根據(jù)控制信號調(diào)整開度，改變通道橫截面積，從而控制氣體流量。
流量變化通過傳感器實時反饋至控制電路，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保實際流量與設(shè)定值一致。
三、關(guān)鍵技術(shù)組件
流量傳感器：
采用毛細(xì)管傳熱溫差量熱法或科里奧利力原理測量質(zhì)量流量。
傳感器需具備高精度、高穩(wěn)定性和快速響應(yīng)能力，以適應(yīng)不同工況需求。
控制閥：
精密比例調(diào)節(jié)閥或電磁閥，根據(jù)控制信號精確調(diào)節(jié)開度。
閥門設(shè)計需考慮零點漂移、量程誤差及耐磨、耐腐蝕性能。
控制器：
集成信號處理、比較控制及驅(qū)動電路，實現(xiàn)流量信號的轉(zhuǎn)換、比較與調(diào)節(jié)。
配備數(shù)字顯示、通訊接口及安全保護(hù)功能，支持手動設(shè)定或與計算機聯(lián)接自動控制。
溫度與壓力傳感器：
實時監(jiān)測介質(zhì)溫度與壓力，通過軟件算法對氣體密度進(jìn)行動態(tài)修正。
消除環(huán)境波動對測量結(jié)果的影響，提高流量控制的準(zhǔn)確性。
四、技術(shù)優(yōu)勢與應(yīng)用
高精度與穩(wěn)定性：
測量誤差低至±0.5%讀數(shù)，重復(fù)性±0.1%，滿足半導(dǎo)體工藝等嚴(yán)苛場景需求。
閉環(huán)控制系統(tǒng)確保流量穩(wěn)定，即使系統(tǒng)壓力或環(huán)境溫度波動，也能保持設(shè)定值。
寬量程與快速響應(yīng)：
量程覆蓋0.1sccm至20000slpm，支持微小流量到高流速場景。
響應(yīng)時間≤700ms，壓差信號毫秒級采集，實現(xiàn)實時控制。
多參數(shù)監(jiān)測與智能控制：
實時顯示溫度、壓力、標(biāo)況/工況流量等參數(shù)，支持RS485/Profibus通訊協(xié)議遠(yuǎn)程操作。
內(nèi)置70余種氣體數(shù)據(jù)庫，支持混合氣體編輯功能，無需人工輸入轉(zhuǎn)換系數(shù)即可一鍵切換氣體類型。
廣泛應(yīng)用領(lǐng)域：
石油化工、制藥、電子制造、氣體流量控制、化學(xué)制品加工、半導(dǎo)體生產(chǎn)、醫(yī)療設(shè)備、環(huán)保設(shè)備等。
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