质量流量计（MFC）原理

质量流量计（MFC）原理
质量流量计（MFC）原理及如何来选择使⽤⾸先什么是质量流量计（MFC）?质量流量计，即Mass Flow Meter（缩写为MFM），是⼀种精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。

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。

质量流量计/质量流量控制器的主要优点是什么？
（1）流量的测量和控制不因温度或压⼒的波动⽽失准。

对于多数流量测控系统⽽⾔，很难避免系统的压⼒波动及环境和介质的温度变化。

对于普通的流量计，压⼒及温度的波动将导致较⼤的误差；对于质量流量计/质量流量控制器，则⼀般可以忽略不计。

（2）测量控制的⾃动化质量流量计/质量流量控制器可以将流量测量值以输出标准电信号输出。

这样很容易实现对流量的数字显⽰﹑累积流量⾃动计量﹑数据⾃动记录﹑计算机管理等。

对质量流量控制器⽽⾔，还可以实现流量的⾃动控制。

通常，模拟的MFC/MFM输⼊输出信号为0～+5V或4～20mA，数字式
MFC/MFM还配有RS232或RS485数字串⾏通讯⼝，能⾮常⽅便地与计算机连接，进⾏⾃动控制。

（3）精确地定量控制流量质量流量控制器可以精确地控制⽓体的给定量，这对很多⼯艺过程的流量控制﹑对于不同⽓体的⽐例控制等特别有⽤。

（4）适⽤范围宽，有很宽的⼯作压⼒范围，我们的产品可以从真空直到10MPa；可以适⽤于多种⽓体介质（包括⼀些腐蚀性⽓体，如HCL）；有很宽的流量范围，我们的产品最⼩流量范围可达0～5 sccm，最⼤流量范围可达0～200 slm。

流量显⽰的分辨率可达满量程的0.1%，流量控制范围是满量程的2～100% （量程⽐为-- 50:1），因此在很多领域得到⼴泛应⽤。

质量流量控制器的⼯作压差范围是个什么概念?
质量流量控制器（MFC）中设置有⼀个⽓体流量调节阀门，阀门能使通过控
制器的流量从零调节到测量的满量程，在⼯作的过程当中，控制器的⼊⼝和出⼝之间会产⽣⼀个⽓压降，即压差。

MFC的⼯作压差范围通常为0.1～0.3MPa，若压差低于最低值（0.1 MPa），有可能控制达不到满量程值；若⾼于最⾼值（0.3MPa），有可能关闭时流量不能⼩于2%F.S。

⽤户使⽤MFC时，⽆论⽤户⼯作的反应室
是真空还是⾼压，应做到使MFC进出⽓两端的压差保持在所要求压差范围之内，并且要求⽓压要相对稳定。

使⽤挥发性液体蒸发汽，⽓压很低，如何定制质量流量控制器的低压降产品?
部分⽤户使⽤挥发性液体蒸发汽做⽓源（如⽤丙酮等），⽓压很低，⽤普通MFC，不能正常⼯作。

这时⽤户需要向供货商特别声明，定制低压降的质量流
量控制器。

通常可以定制⼯作压差低于0.01MPa的MFC，这时MFC的⼯作压
差范围，也会变⼩。

注意使⽤挥发性液体蒸发汽时，不能让汽化物在MFC中结露，结露会影响MFC 的正常⼯作。

为了防⽌结露，可以对管路和MFC适当加温，但MFC的⼯作环
境温度通常不得超过50℃。

如果⽤户要MFC的⼯作环境温度超过65℃以上，
需要特殊购买⾼温MFC产品。

质量流量控制器能⽤于控制腐蚀性⽓体和特殊⽓体吗?如何选择密封材料?
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。

⽤户在订货时，需要向供货⼚商特殊声明使⽤⽓体，以免因为选型或选择密封材料错误，造成严重损失。

通常⽓体质量流量控制器接触⼯作⽓体的湿材料为316L不锈钢、聚四氟⼄
烯和密封材料等，密封材料⼜分为⾦属密封和橡胶密封两⼤类。

⾦属密封的材料⼀般为不锈钢、⾦或镍等耐腐蚀材料。

采⽤⾦属密封的MFC原则上可以⽤于任何⽓体，包括各种腐蚀性⽓体和特种⽓体。

对于三溴化硼、三氯化硼、氟化氢等强腐蚀性⽓体和MOCVD使⽤的⾦属氧化物⽓体建议最好采⽤⾦属密封的MFC。

由于⾦属密封的MFC价格较⾼，通常要求不⾼的场合，
均采⽤橡胶密封的MFC。

如果不特殊声明，MFC都采⽤氟橡胶密封，可以⽤于⼤多数酸性和碱性腐蚀性
⽓体，例如可以⽤于氯化氢等卤族⼲燥⽓体。

其它⼀些特殊腐蚀性⽓体，需要采⽤特种橡胶。

氨⽓——需要采⽤耐氨橡胶，如⼄丙橡胶、氯丁橡胶或丁晴橡胶；
有机溶剂汽氛（丙酮、甲苯等）——需要采⽤硅橡胶；三溴化硼、三氯化硼、氟化氢等——需要采⽤全氟橡胶。

怎样进⾏不同⽓体的质量流量换算？
产品出⼚⼀般是按氮⽓标定﹑按氮⽓流量确定流量规格。

⽤同⼀规格的MFM/MFC测量不同的⽓体，当流量检测值相同时，实际的流量值可能不同。

我们在说明书中给出了不同⽓体相对于标定⽓体（氮⽓）的质量流量转换系数。

如果您使⽤的产品是标准出⼚产品（按氮⽓标定显⽰），⽽需要知道实际使⽤⽓体的质量流量时，先在产品说明书中找到实际使⽤⽓体的转换系数。

在测量过程中，以此系数乘以流量显⽰值即是实际使⽤⽓体的质量流量；反之，在确定所购产品的量程时，以实际使⽤⽓体的最⼤期望流量值除以转换系数，即是相应的氮⽓标定产品的流量值。

空⽓、O2﹑H2﹑CO﹑HCL、HF等⽓体，其转换系数约为1.0，⼀般可直接⽤按氮⽓标定显⽰的产品，不必换算。

模拟式MFC怎样和计算机相连接？
计算机可以直接和MFC相连，也可以通过流量显⽰仪和MFC相连。

对于模拟的MFC，⼀般需要在计算机上配A/D﹑D/A转换板，模拟/数字转换⽤于接收流量测量值，数字/模拟转换⽤于给出0-5VDC流量设定信号，这种转换板在⼯业控制产品市场上很容易买到；如果是MFC直接与计算机连接，需要⽤户⾃⼰提供±15V电源（要求电源抗⼲扰能⼒要强）；将“设定”线接计算机D/A输出；将“流量检测”线接计算机A/D输⼊端；MFC信号地与计算机信号线连结即可。

如果MFC通过流量显⽰仪与计算机连接，将流量显⽰仪的“外设”线接计算机D/A 输出；将“流量检测”线接计算机A/D输⼊端；显⽰仪的信号地与计算机信号线连结即可。