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国产质量流量控制器技术突破:从热式到压差式的技术演进与性能对比

来源:陕西易度智能科技有限公司   2025年05月26日 18:38  
  技术演进背景
 
  质量流量控制器(MFC)作为精密气体流量控制的核心部件,其技术演进始终围绕精度、响应速度和气体兼容性展开。早期国产MFC以热式技术为主,通过测量气体热传导特性实现流量控制,但存在气体兼容性差、易受污染等问题。近年来,随着半导体、新能源等领域对多气体、高精度控制的需求激增,压差式技术凭借其通用性强、稳定性高的优势逐渐成为国产替代的重要方向。
 
  热式与压差式技术原理对比
 
  热式质量流量控制器
 
  原理:基于气体热传导特性,通过加热元件与温度传感器组合,测量气体流动带走的热量差异。上下游温度差与质量流量成正比,传感器将温差转换为电信号,控制器据此调节阀门开度。
 
  优势:响应速度快(可达0.2秒)、精度高(±0.5% F.S),适用于单一气体或已知热特性的气体流量控制。
 
  局限:依赖气体热特性,需针对每种气体进行标定和转换系数调整;热丝易被腐蚀性气体侵蚀,寿命较短;易受气体中杂质(如颗粒物、油污)影响,导致测量精度下降。
 
  压差式质量流量控制器
 
  原理:基于层流状态下流体压力差与流量的线性关系,通过测量气体在层流状态下的压差来计算流量。层流状态下,气体流动呈线性,压差与流量成正比,且与气体种类无关。
 
  优势:气体兼容性强,无需为每种气体设置转换系数,可直接测量多种气体;适合测量混合气体(如空气、天然气等);耐腐蚀材料(如不锈钢、陶瓷)可适配腐蚀性气体(如氯气、氨气等);内置温度和压力传感器,可实时补偿环境变化对测量的影响。
 
  局限:在某些强腐蚀气体环境下,材料选择受限;相比热式技术,响应速度可能稍慢。
 
  性能对比与应用场景
 
  精度与稳定性
 
  热式MFC在单一气体或已知热特性的气体控制中精度更高(±0.5% F.S),但长期稳定性受气体腐蚀和污染影响较大。
 
  压差式MFC通过温度和压力补偿技术,在不同工况下稳定性更优,适合多气体、混合气体及腐蚀性气体的测量场景。
 
  响应速度
 
  热式MFC响应速度快(0.2秒内),适合需要快速调节的场景(如半导体刻蚀工艺)。
 
  压差式MFC响应速度稍慢,但通过优化设计可满足大多数工业需求。
 
  气体兼容性
 
  热式MFC需针对每种气体进行标定,混合气体测量中易受成分变化影响,精度下降。
 
  压差式MFC无需考虑气体热特性,兼容性更强,适合多气体、混合气体及腐蚀性气体的测量场景。
 
  应用场景
 
  热式MFC:适用于半导体制造、实验室设备等对单一气体精度要求高的场景。
 
  压差式MFC:适用于新能源(如氢能、燃料电池)、环保(如废气监测)、医疗(如麻醉气体控制)等多气体、混合气体及腐蚀性气体的测量场景。
 

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