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國產(chǎn)質(zhì)量流量控制器技術(shù)突破:從熱式到壓差式的技術(shù)演進與性能對比

時間:2025-05-26      點擊次數(shù):308
  技術(shù)演進背景
 
  質(zhì)量流量控制器(MFC)作為精密氣體流量控制的核心部件,其技術(shù)演進始終圍繞精度、響應(yīng)速度和氣體兼容性展開。早期國產(chǎn)MFC以熱式技術(shù)為主,通過測量氣體熱傳導(dǎo)特性實現(xiàn)流量控制,但存在氣體兼容性差、易受污染等問題。近年來,隨著半導(dǎo)體、新能源等領(lǐng)域?qū)Χ鄽怏w、高精度控制的需求激增,壓差式技術(shù)憑借其通用性強、穩(wěn)定性高的優(yōu)勢逐漸成為國產(chǎn)替代的重要方向。
 
  熱式與壓差式技術(shù)原理對比
 
  熱式質(zhì)量流量控制器
 
  原理:基于氣體熱傳導(dǎo)特性,通過加熱元件與溫度傳感器組合,測量氣體流動帶走的熱量差異。上下游溫度差與質(zhì)量流量成正比,傳感器將溫差轉(zhuǎn)換為電信號,控制器據(jù)此調(diào)節(jié)閥門開度。
 
  優(yōu)勢:響應(yīng)速度快(可達0.2秒)、精度高(±0.5% F.S),適用于單一氣體或已知熱特性的氣體流量控制。
 
  局限:依賴氣體熱特性,需針對每種氣體進行標定和轉(zhuǎn)換系數(shù)調(diào)整;熱絲易被腐蝕性氣體侵蝕,壽命較短;易受氣體中雜質(zhì)(如顆粒物、油污)影響,導(dǎo)致測量精度下降。
 
  壓差式質(zhì)量流量控制器
 
  原理:基于層流狀態(tài)下流體壓力差與流量的線性關(guān)系,通過測量氣體在層流狀態(tài)下的壓差來計算流量。層流狀態(tài)下,氣體流動呈線性,壓差與流量成正比,且與氣體種類無關(guān)。
 
  優(yōu)勢:氣體兼容性強,無需為每種氣體設(shè)置轉(zhuǎn)換系數(shù),可直接測量多種氣體;適合測量混合氣體(如空氣、天然氣等);耐腐蝕材料(如不銹鋼、陶瓷)可適配腐蝕性氣體(如氯氣、氨氣等);內(nèi)置溫度和壓力傳感器,可實時補償環(huán)境變化對測量的影響。
 
  局限:在某些強腐蝕氣體環(huán)境下,材料選擇受限;相比熱式技術(shù),響應(yīng)速度可能稍慢。
 
  性能對比與應(yīng)用場景
 
  精度與穩(wěn)定性
 
  熱式MFC在單一氣體或已知熱特性的氣體控制中精度更高(±0.5% F.S),但長期穩(wěn)定性受氣體腐蝕和污染影響較大。
 
  壓差式MFC通過溫度和壓力補償技術(shù),在不同工況下穩(wěn)定性更優(yōu),適合多氣體、混合氣體及腐蝕性氣體的測量場景。
 
  響應(yīng)速度
 
  熱式MFC響應(yīng)速度快(0.2秒內(nèi)),適合需要快速調(diào)節(jié)的場景(如半導(dǎo)體刻蝕工藝)。
 
  壓差式MFC響應(yīng)速度稍慢,但通過優(yōu)化設(shè)計可滿足大多數(shù)工業(yè)需求。
 
  氣體兼容性
 
  熱式MFC需針對每種氣體進行標定,混合氣體測量中易受成分變化影響,精度下降。
 
  壓差式MFC無需考慮氣體熱特性,兼容性更強,適合多氣體、混合氣體及腐蝕性氣體的測量場景。
 
  應(yīng)用場景
 
  熱式MFC:適用于半導(dǎo)體制造、實驗室設(shè)備等對單一氣體精度要求高的場景。
 
  壓差式MFC:適用于新能源(如氫能、燃料電池)、環(huán)保(如廢氣監(jiān)測)、醫(yī)療(如麻醉氣體控制)等多氣體、混合氣體及腐蝕性氣體的測量場景。
 
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