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什么是流量控制器?
质量流量计,即Mass Flow Meter(缩写为MFM), 是一种准确测量气体流量的仪表,其测量值不因温度或压力的波动而失准,不需要温度压力补偿。
质量流量控制器, 即Mass Flow Controller(缩写为MFC), 不但具有质量流量计的功能,更重要的是,它能自动控制气体流量,即用户可根据需要进行流量设定,MFC自动地将流量恒定在设定值上,即使系统压力有波动或环境温度有变化,也不会使其偏离设定值。质量流量控制器可以用于控制各种气体,包括腐蚀性气体和特殊气体,但是要注意,对于使用腐蚀性气体和特殊气体,需要恰当选择型号和密封材料。简单地说,质量流量控制器就是一个稳流装置, 是一个可以手动设定或与计算机联接自动控制的气体稳流装置。
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质量流量控制器的工作压差范围通常比较小, 要在高压条件下正常使用需要特别注意三点: 一, 是要选择耐压符合要求的MFC; 二, 是要挑选工作压差范围大的产品型号; 三, 要在MFC气路前面加减压阀, 稳定入口气压, 在MFC下游加背压阀, 稳定反应室和MFC出口的气压, 适当调节减压阀和背压阀, 要保证MFC的工作压差不会超过规定的范围。气体流经振动管时,存在压降,使得振动管受力不对称,这也对相位差有影响。只要做到以上三点, MFC就能够在高压条件下稳定工作。
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流量控制器的控制响应速度
物理时间常数
物理时间常数用希腊字母Tau来表示,是现今为数不多的用来描述响应时间的标准之一,即:控制器到达设定值某个百分比所需要的时间,被定义为1-1/e, 其中e是作为自然对数底数的无理数,其值为2.72,所以1-1/e即为设定值的63.2%。虽然该定义是一个物理标准,可能说明不了什么问题,因为余下的设定值的36.8%所花费的时间可能多于或少于之前的63.2%。仪表连接管道的振动连接TMF的管道在常见实际范围内的振动不会产生振动干扰,在正常情况下不影响仪表的测量性能。从下面示波器截图中可以看到:ALICAT?质量流量控制器仅用了7.4毫秒便到达了设定值的63.2%。
任意设定值百分比变化区域
不少质量流量控制器的技术参数采用设定值某一百分比区间内的变化来定义设备响应速度,比如:从设定值的10%到达90%所需要的时间。由于和后的 10%控制响应曲线变化,由此而得出的控制响应速度可能无法与实际的控制性能等同。如下图所示,ALICAT?质量流量控制器用了11.4毫秒到达设定值, 从示波器波形图中可以清晰地观察到:50%那段跨度,低于10%和高于90%那两段的跨度则小了很多。高压改变了振动管的内应力,提高了弹性管的等效刚度,从而使振动管的振动频率增大,两管的相位差减小。就该图而言,如果按照从设定值10%到达90%所用的时间来定义设备响应速度的话,那么结论是6~7毫秒。
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