质量流量控制器测量技术综述

所有的质量流量控制器都是为了达到同样的目的,但是有许多测量技术。控制气流的流量需要两个系统——一个控制阀和一个流量测量元件。以下是四种主要类型的流元技术用于当今的质量流量控制器:

热旁路

Thermal dispersion bypass flow meter热弥散是流量测量技术的第X代;20世纪60年代和70年代见证了第一个热弥散质量流量测量技术,并从此成为半导体行业的主要技术。通过测量一个加热元件和一个安装在旁路管道上的与气体流向平行的温度传感器之间的热量传递,可以测量管道内气体的质量流量。
热旁路流量测量技术在半导体行业的广泛应用是几个非常理想的特性的结果;由316L不锈钢、可选择的弹性体、甚至金属到金属的密封组成的湿润部件为半导体工艺中使用的高腐蚀性化学物质提供了必要的抵抗力。热旁路流量计还能够测量大范围的流速和压力,从每分钟0.01毫升到每分钟数千升的不同体积的流体。高达700bar的压力是可能的,但这些设备通常使用在20bar左右。
然而,这一人类创新的惊人壮举并非没有缺点!这些流量仪表需要在最终使用时根据实际气体种类进行校准,因为这些气体可能有潜在的危险和/或昂贵。否则,它们需要通过一个校正因子来改变它们的流量值。校正因子会给测量带来一定程度的不确定性,降低测量精度。另一个缺点是,最常见的拒绝率是50:1。虽然这比之前技术的8:1或20:1要好,但与我们的200:1相比,这个比例严重限制了这些设备的可用范围。热旁路流量计最不方便的要求之一是其达到热平衡的漫长预热时间:30分钟是不寻常的(运行气体30分钟!)当严格控制流非常重要时,用户可能会发现500到1500毫秒的控制时间是不够的。

通流恒温风速仪

Constant temperature anenometry通流恒温风速仪是热旁路技术的近亲;代替旁路,加热器和温度传感器探头直接插入到流动的气流中,以测量通过流动气体的热弥散。之间保持一个常数ΔT加热器和传感器,和权力的差异需要保持ΔT在不同流速与质量流量。
这种控制器可以用与热旁路装置相同的防腐材料制成,但也有许多相同的弱点。在通流风速仪的缺点是:50:1的下降,2000毫秒的沉淀时间,30分钟的预热时间,1.5-2%的最佳准确度,以及比热旁路设备更低的最大压力额定值:30巴的不锈钢仪器。

MEMS和CMOS“芯片流”

MEMS thermal chip sensor schematic

热质量流量计的工作原理

这些技术是一种用于微型芯片的热质量流量测量的应用。MEMS和CMOS芯片平均在芯片上测量的温度变化。热负荷是由恒功率加热器产生的。由于测量元件的尺寸,芯片流量装置可以很小,而且消耗很小的功率。与通过流恒温和热旁路技术相比,这些微小的设备在与一个良好调谐的控制包配对时可以有非凡的响应时间,即使是在50毫秒内。
Alicat  BASIS系列OEM气体质量流量控制器采用这种技术,在一个小型的、可负担得起的包中给你快速、准确的质量流量控制。在实际气体校准中,你比其他热设备更准确,1.5%的读数为0.5%,有100毫秒的响应时间。Alicat  BASIS系列OEM气体质量流量控制器降低了200:1的比率,100个sccm模型,它是100:1。而且,在一定程度上,由于传感器的微观尺寸,预热时间到完全精度小于1秒。

层流压差

3D Laminar differential pressure schematic层流压差技术使用不同的物理参数来满足工业和分析领域的需要。压力传感器安装在膜片上,膜片对变化非常敏感,使其成为最快的传感器之一。通过分层流动,泊肃叶方程可用于从压差、粘度、温度和压力来确定质量流量。
差压传感器不需要热传感器那样的预热,对流量变化的响应快至10毫秒是合理的。与控制阀配套使用,控制沉淀时间也可以同样快,一般在50毫秒到100毫秒之间,一些应用程序可以达到20-50ms。LFDP机组的标准关低是200:1,允许比热机组低很多的可控范围;标准立方厘米的千分之一在流量范围最小的仪器上是可读的。在频谱的另一端,我们还提供了最高的全比例率提供的内联流量控制器- 5000 SLPM之一。高精度为读数的0.4% +全量表的0.2%。
Alicat的层流式气体质量流量计气体质量流量控制器利用这些优势来建立一个可靠的流量控制器,以满足您的项目所需的精度和速度。
有关如何优化流程的流和仪表的指南,请参阅我们的指南。

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