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,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)整閥門的開度,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體流量的控制。
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