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質(zhì)量流量計(jì)如何工作的

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)件由兩個(gè)插入流體管道中的圓柱形探頭構(gòu)成。簡(jiǎn)單地說(shuō),質(zhì)量流量控制器就是一個(gè)穩(wěn)流裝置,是一個(gè)可以手動(dòng)設(shè)定或與計(jì)算機(jī)聯(lián)接自動(dòng)控制的氣體穩(wěn)流裝置。被加熱探頭里面含有一個(gè)加熱器，在靠近壁面附近布置一個(gè)溫差熱電偶并用導(dǎo)熱系數(shù)與密度之比較大的石墨填充。探頭內(nèi)布置一個(gè)熱電偶并用石墨填充。為更好的進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，所用熱電偶均采用直徑為0.1mmK型的NiCr-NiSi.。系統(tǒng)熱平衡分析當(dāng)流量傳感器被置于流體管道中，在流態(tài)穩(wěn)定時(shí)，探頭與周?chē)橘|(zhì)處于近似的熱平衡狀態(tài)，這時(shí)流體、探頭、測(cè)量桿和管道組成一個(gè)傳熱系統(tǒng)，此時(shí)的系統(tǒng)熱平衡方程為：傳感器世界2007.9.靜態(tài)變化函數(shù)曲線(xiàn)氣流方向閥門(mén)待標(biāo)定流量計(jì)。標(biāo)定方案示意圖。標(biāo)定曲線(xiàn)利用傳熱學(xué)理論，結(jié)合熱式流量計(jì)應(yīng)用的工況場(chǎng)合，對(duì)于實(shí)際的熱交換過(guò)程有： 1、熱探頭與流體間的對(duì)流換熱對(duì)流換熱a包括受迫對(duì)流換熱和自然對(duì)流換熱。假設(shè)流管橫置，熱探頭壁面與流體溫差為60*C，則當(dāng)流體流速大于1m/s時(shí)，G/e2<0.1，此時(shí)自然對(duì)流換熱與由于流體運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的受迫對(duì)流換熱相比十分微弱。實(shí)際測(cè)量中G/2<<1，可以忽略自然對(duì)流換熱的影響。 2、熱探頭向測(cè)量桿構(gòu)架的導(dǎo)熱02隨著構(gòu)架材料導(dǎo)熱系數(shù)的不同，02差別很大。在探頭設(shè)計(jì)中，盡可能采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料制造構(gòu)架并采用絕熱、絕緣硅膠對(duì)探頭密封以減少導(dǎo)熱量。導(dǎo)熱量02計(jì)算公式如下：，dt A一桿構(gòu)架的橫截面積；A―桿構(gòu)架導(dǎo)熱系數(shù)。 3、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)熱探頭向周?chē)妮椛鋼Q熱03熱探頭表面溫度為，它要向氣流和另一個(gè)探頭進(jìn)行輻射換熱。將探頭表面磨光或鍍上一層發(fā)射率小的金屬并使其溫度保持在100*C之內(nèi)，以減小輻射換熱。根據(jù)輻射換熱公式：一斯特藩一波爾茲曼常數(shù)；4一探頭外表面面積；一熱探頭溫度；T：來(lái)流溫度。

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流量控制器的控制響應(yīng)速度

物理時(shí)間常數(shù)

物理時(shí)間常數(shù)用希臘字母Tau來(lái)表示，是現(xiàn)今為數(shù)不多的用來(lái)描述響應(yīng)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)之一，即：控制器到達(dá)設(shè)定值某個(gè)百分比所需要的時(shí)間，被定義為1-1/e， 其中e是作為自然對(duì)數(shù)底數(shù)的無(wú)理數(shù)，其值為2.72，所以1-1/e即為設(shè)定值的63.2%。②在進(jìn)口端置一金屬（或塑料）網(wǎng)，可有效地改善流速分布畸變，得到分布均勻的氣流。雖然該定義是一個(gè)物理標(biāo)準(zhǔn)，可能說(shuō)明不了什么問(wèn)題，因?yàn)橛嘞碌脑O(shè)定值的36.8%所花費(fèi)的時(shí)間可能多于或少于之前的63.2%。從下面示波器截圖中可以看到：ALICAT?質(zhì)量流量控制器僅用了7.4毫秒便到達(dá)了設(shè)定值的63.2%。

任意設(shè)定值百分比變化區(qū)域

不少質(zhì)量流量控制器的技術(shù)參數(shù)采用設(shè)定值某一百分比區(qū)間內(nèi)的變化來(lái)定義設(shè)備響應(yīng)速度，比如：從設(shè)定值的10%到達(dá)90%所需要的時(shí)間。表4列舉Sierra公司對(duì)帶測(cè)量管浸入式TMF所規(guī)定的上直管段長(zhǎng)度。由于和后的 10%控制響應(yīng)曲線(xiàn)變化，由此而得出的控制響應(yīng)速度可能無(wú)法與實(shí)際的控制性能等同。如下圖所示，ALICAT?質(zhì)量流量控制器用了11.4毫秒到達(dá)設(shè)定值， 從示波器波形圖中可以清晰地觀(guān)察到：50%那段跨度，低于10%和高于90%那兩段的跨度則小了很多。就該圖而言，如果按照從設(shè)定值10%到達(dá)90%所用的時(shí)間來(lái)定義設(shè)備響應(yīng)速度的話(huà)，那么結(jié)論是6~7毫秒。

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流量控制器

怎樣選擇流量顯示單位？

我們的流量顯示儀一般提供三種流量顯示單位，即百分比﹑SCCM﹑SLM。把好氣體質(zhì)量流量控制器的安裝環(huán)節(jié)，減少或消除機(jī)械應(yīng)力、機(jī)械扭力和機(jī)械振動(dòng)等對(duì)該流量計(jì)使用的影響。出廠(chǎng)前根據(jù)用戶(hù)的要求設(shè)定。按百分比顯示的方式，即是將 MFM / MFC 的流量測(cè)量值按其占滿(mǎn)量程的百分比來(lái)顯示，例如，規(guī)格為50SCCM的MFM/MFC，當(dāng)顯示值為80%時(shí)，實(shí)際的流量為40SCCM。對(duì)任何一種規(guī)格的MFM/MFC，滿(mǎn)量程值都顯示為100%。這種方式通用性好，可配不同量程的MFM/MFC，但不直觀(guān)，有的用戶(hù)不習(xí)慣。

按 SCCM或 SLM顯示，出廠(chǎng)時(shí)對(duì)流量顯示的范圍與相應(yīng)的MFM/MFC的量程進(jìn)行匹配，使用時(shí)顯示值即是流量值，很直觀(guān)，符合習(xí)慣，為多數(shù)用戶(hù)所采用。 匹配好后，原則上也能接其它量程的MFM/MFC使用，只是顯示值需要修正。