質量流量

質量流量控制器，即MassFlowController(MFC)，不但具有質量流量計的功能，更重要的是，它能自動控制氣體流量，即用戶可根據需要進行流量設定，MFC自動地將流量恆定在設定值上，即使系統壓力有波動或環境溫度有變化，也不會使其偏離設定值。

質量流量控制器（Mass Flow Controller縮寫為MFC）用於對於氣體或者液體的質量流量進行精密測量和控制。擴散，氧化，分子束外延，CVD，等離子刻蝕，濺射，離子注入，以及真空鍍膜設備，光纖熔煉，微反應裝置，混氣配氣系統，毛細管測量氣象色譜儀，光導纖維製造設備中。並廣泛用於石油化工。冶金，製藥等。特點：精度高，重複性好。

流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數。在工業生產和科學研究中，僅測量體積流量是不夠的，由於產品質量控制、物料配比測定、成本核算以及生產過程自動調節等許多應用場合的需要，還必須了解流體的質量流量。

質量流量計的測量方法，可分為間接測量和直接測量兩類。間接式測量方法通過測量體積流量和流體密度經計算得出質量流量，這種方式又稱為推導式；直接式測量方法則由檢測元件直接檢測出流體的質量流量。

質量流量計直接測量通過流量計的介質的質量流量，還可測量介質的密度及間接測量介質的溫度。由於變送器是以單片機為核心的智能儀錶，因此可根據上述三個基本量而導出十幾種參數供用戶使用。質量流量計組態靈活，功能強大,性能價格比高，是新一代流量儀錶。

測量管道內質量流量的流量測量儀錶。在被測流體處於壓力、溫度等參數變化很大的條件下，若僅測量體積流量，則會因為流體密度的變化帶來很大的測量誤差。在容積式和差壓式流量計中，被測流體的密度可能變化30%，這會使流量產生30～40%的誤差。隨著自動化水平的提高，許多生產過程都對流量測量提出了新的要求。化學反應過程是受原料的質量(而不是體積)控制的。蒸氣、空氣流的加熱、冷卻效應也是與質量流量成比例的。產品質量的嚴格控制、精確的成本核算、飛機和導彈的燃料量控制，也都需要精確的。因此質量流量計是一種重要的流量測量儀錶。

直接式

直接式質量流量計有多種類型，如量熱式、角動量式、陀螺式和雙葉輪式等。這種儀錶適於測量小流量氣體，缺點是惰性大，測量值與氣體的定壓比熱有關，測量元件與介質接觸，易被沾污和腐蝕。為雙孔板差壓式質量流量計。在管道A、B處安裝兩個相同的孔板。在分流管道中裝有兩個相同的可產生方向相反的恆定體積流量q的定流量泵。兩孔板前後壓力差△P=P1-P3=4KρQq，與ρ、Q成正比。式中K為常係數，ρ為密度，Q為管道體積流量，ρQ即為質量流量。雙葉輪式質量流量計是在同一直線上前後安裝兩個傾角分別為x1和x2的葉輪，兩葉輪之間利用扭簧連接，流體通過時，兩葉輪之間產生一個偏移角x，那麼兩葉輪間力矩差△M與質量流量Qm，流速u，傾角x1，x2存在△M=Qm*u*(k1*tgx1-k2*tgx2)的關係（k1和k2為葉片結構尺寸常數），△M=k3*u*Qm，(k3=k1*tgx1-k2*tgx2).偏移角x=k4*△M=k4*k3*Qm*u;而葉輪組旋轉速度U與流體的流速成正比，U=k6*u，則整個葉輪組轉過兩葉輪偏角x所需的時間△t=x/U=k7*Qm.通過專用計數器測量出△t便能得出質量流量Qm。

間接式

間接式質量流量計有 3種主要型式:速度式流量計與密度計的組合，節流式（或靶式）流量計與容積式流量計的組合，節流式（或靶式）流量計與密度計組合。

還有一種根據流體的工作壓力、溫度將容積流量計的測量值換算成標準狀態下的容積流量。但是，當介質的種類或成分改變時，它不能給出準確的質量流量。嚴格說來，它不屬於質量流量計。輸出密度、比重、體積流量、質量流量、質量能量流量等，兼有指示、模擬量輸出、列印、越限報警、儀器故障報警等多種功能。

熱式

熱式質量流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內的被測流體加熱，熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量（溫度）變化來反映出流體的質量流量。

當流體成分確定時，流體的定壓比熱為已知常數。因此由上式可知，若保持加熱功率恆定，則測出溫差便可求出質量流量；若採用恆定溫差法，即保持兩點溫差不變，則通過測量加熱的功率也可以求出質量流量。由於恆定溫差法較為簡單、易實現，所以實際應用較多。這種流量計多用於較大氣體流量的測量。

為避免測溫和加熱元件因與被測流體直接接觸而被流體玷污和腐蝕，可採用非接觸式測量方法，即將加熱器和測溫元件安裝在薄壁管外部，而流體由薄壁管內部通過。非接觸式測量方法，適用於小口徑管道的微小流量測量。當用於大流量測量時，可採用分流的方法，即僅測量分流部分流量，再求得總流量，以擴大量程範圍。

差壓式

差壓式質量流量計是以馬格努斯效應為基礎的流量計，實際應用中利用孔板和定量泵組合實現質量流量測量。常見的有雙孔板和四孔板與定量泵組合兩種結構。

雙孔板結構形式，在主管道上安裝結構和尺寸完全相同的兩個孔板A和B，在分流管道上裝置兩個流向相反、流量固定為的定量泵，差壓計連接在孔板A入口和孔板B出口處。

科里奧利

科里奧利質量流量計（簡稱科氏力流量計）是一種利用流體在振動管中流動而產生與質量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質量流量的儀錶。

科氏力流量計結構有多種形式，一般由振動管與轉換器組成。振動管（測量管道）是敏感器件，有U形、Ω形、環形、直管形及螺旋形等幾種形狀，也有用雙管等方式，但基本原理相同。下面以U形管式的質量流量計為例介紹。

質量流量：是指單位時間裡流體通過封閉管道或敞開槽有效截面的流體質量。

體積流量單位時間內流體通過一定截面積的數量。

體積流量：用流體的體積來表示（qv），單位為m/h。

瞬時質量流量：用流量的質量來表示（qm），簡稱質量流量，單位為kg/h。

累積質量流量：一段時間內流體質量流量的累積值。

累積質量流量：

直接法

利用檢測元件，使輸出信號直接反映質量流量。

利用孔板和定量泵組合實現的差壓式檢測方法。

利用同軸雙渦輪組合的角動量式檢測方法。

應用麥納斯效應的檢測方法。

基於科里奧利力效應的檢測方法。

間接法

用兩個檢測元件分別測出兩個相應參數，通過運算間接獲取流體的質量流量。

①ρqv2檢測元件和ρ檢測元件的組合。

②qv檢測元件和ρ檢測元件的組合。

③ ρqv2檢測元件和qv檢測元件的組合。

流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數。在工業生產和科學研究中，僅測量體積流量是不夠的，由於產品質量控制、物料配比測定、成本核算以及生產過程自動調節等許多應用場合的需要，還必須了解流體的質量流量。

質量流量計的測量方法，可分為間接測量和直接測量兩類。間接式測量方法通過測量體積流量和流體密度經計算得出質量流量，這種方式又稱為推導式；直接式測量方法則由檢測元件直接檢測出流體的質量流量。

質量流量計直接測量通過流量計的介質的質量流量，還可測量介質的密度及間接測量介質的溫度。由於變送器是以單片機為核心的智能儀錶，因此可根據上述三個基本量而導出十幾種參數供用戶使用。質量流量計組態靈活，功能強大，性能價格比高，是新一代流量儀錶。

測量管道內質量流量的流量測量儀錶。在被測流體處於壓力、溫度等參數變化很大的條件下，若僅測量體積流量，則會因為流體密度的變化帶來很大的測量誤差。在容積式和差壓式流量計中，被測流體的密度可能變化30%，這會使流量產生30～40%的誤差。隨著自動化水平的提高，許多生產過程都對流量測量提出了新的要求。化學反應過程是受原料的質量(而不是體積)控制的。蒸氣、空氣流的加熱、冷卻效應也是與質量流量成比例的。產品質量的嚴格控制、精確的成本核算、飛機和導彈的燃料量控制，也都需要精確的。因此質量流量計是一種重要的流量測量儀錶。

直接式質量流量計有多種類型，如量熱式、角動量式、陀螺式和雙葉輪式等。這種儀錶適於測量小流量氣體，缺點是惰性大，測量值與氣體的定壓比熱有關，測量元件與介質接觸，易被沾污和腐蝕。為雙孔板差壓式質量流量計。在管道A、B處安裝兩個相同的孔板。在分流管道中裝有兩個相同的可產生方向相反的恆定體積流量q的定流量泵。兩孔板前後壓力差△P=P1-P3=4KρQq，與ρ、Q成正比。式中K為常係數，ρ為密度，Q為管道體積流量，ρQ即為質量流量。雙葉輪式質量流量計是在同一直線上前後安裝兩個傾角分別為x1和x2的葉輪，兩葉輪之間利用扭簧連接，流體通過時，兩葉輪之間產生一個偏移角x，那麼兩葉輪間力矩差△M與質量流量Qm，流速u，傾角x1，x2存在△M=Qm*u*(k1*tgx1-k2*tgx2)的關係（k1和k2為葉片結構尺寸常數），△M=k3*u*Qm，(k3=k1*tgx1-k2*tgx2).偏移角x=k4*△M=k4*k3*Qm*u;而葉輪組旋轉速度U與流體的流速成正比，U=k6*u，則整個葉輪組轉過兩葉輪偏角x所需的時間△t=x/U=k7*Qm.通過專用計數器測量出△t便能得出質量流量Qm。

間接式質量流量計有 3種主要型式:速度式流量計與密度計的組合，節流式（或靶式）流量計與容積式流量計的組合，節流式（或靶式）流量計與密度計組合。

還有一種根據流體的工作壓力、溫度將容積流量計的測量值換算成標準狀態下的容積流量。但是，當介質的種類或成分改變時，它不能給出準確的質量流量。嚴格說來，它不屬於質量流量計。輸出密度、比重、體積流量、質量流量、質量能量流量等，兼有指示、模擬量輸出、列印、越限報警、儀器故障報警等多種功能。

熱式質量流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內的被測流體加熱，熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量（溫度）變化來反映出流體的質量流量。

當流體成分確定時，流體的定壓比熱為已知常數。因此由上式可知，若保持加熱功率恆定，則測出溫差便可求出質量流量；若採用恆定溫差法，即保持兩點溫差不變，則通過測量加熱的功率也可以求出質量流量。由於恆定溫差法較為簡單、易實現，所以實際應用較多。這種流量計多用於較大氣體流量的測量。

為避免測溫和加熱元件因與被測流體直接接觸而被流體玷污和腐蝕，可採用非接觸式測量方法，即將加熱器和測溫元件安裝在薄壁管外部，而流體由薄壁管內部通過。非接觸式測量方法，適用於小口徑管道的微小流量測量。當用於大流量測量時，可採用分流的方法，即僅測量分流部分流量，再求得總流量，以擴大量程範圍。

差壓式質量流量計是以馬格努斯效應為基礎的流量計，實際應用中利用孔板和定量泵組合實現質量流量測量。常見的有雙孔板和四孔板與定量泵組合兩種結構。

雙孔板結構形式，在主管道上安裝結構和尺寸完全相同的兩個孔板A和B，在分流管道上裝置兩個流向相反、流量固定為的定量泵，差壓計連接在孔板A入口和孔板B出口處。

科里奧利質量流量計（簡稱科氏力流量計）是一種利用流體在振動管中流動而產生與質量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質量流量的儀錶。

科氏力流量計結構有多種形式，一般由振動管與轉換器組成。振動管（測量管道）是敏感器件，有U形、Ω形、環形、直管形及螺旋形等幾種形狀，也有用雙管等方式，但基本原理相同。下面以U形管式的質量流量計為例介紹。

質量流量計可直接測量質量流量，密度動態檢測，不需要補償，還可直接測體積流量，而體積流量計，只能直接測體積流量，如要測質量流量如果在組態時給一個固定的密度值，這樣就不能動態檢測密度，精度差一點。

質量流量計價格昂貴，測量比較準確，體積流量計接個便宜，但是兩者之間可以轉換，如果單位沒有錢的話，盡量選擇體積流量，在軟體上轉換成質量流量表示就可以了。

質量流量計測量氣體不受溫度、壓力影響。

質量流量計實時檢測密度值，因此與料溫度壓力無關。

是因為質量與溫度壓力無關。

根據物料守恆原理，一般工藝比較喜歡用質量流量來判斷，所以，如果是要考核的測點都需要溫壓補償，液體的可以適當採用。所以使用質量流量計對於儀錶專業來說是最好的，但是價格接受不了。而且對於安裝的要求也比較高。

HNLB型熱式質量流量計採用熱擴散原理，熱擴散技術是一種在苛刻條件下性能優良、可靠性高的技術。熱式質量流量計有兩個溫度感測器被置於介質中時，其中一個感測器被加熱到環境溫度以上的的溫度，另一個溫度感測器用於感應介質溫度。介質流速增加，介質帶走的熱量增多，兩個溫度感測器的溫度差將隨介質的流速變化而變化，根據溫度差與介質流速的比例關係，可得出流體的流量Q。熱式質量流量計絕大部分用於測量氣體，只有少量熱式質量流量計用於測量微小液體流量。

質量流量計多用於反應器進料等地方的精確計量，往往是流量比較大的物料。

質量流量計不受溫度影響，體積流量計就不行了。要是用於計量還是選擇質量流量計較好些，用於過程式控制制的話，從節約資金方面用體積流量就行。

質量流量控制器，即MassFlowController(MFC)，不但具有質量流量計的功能，更重要的是，它能自動控制氣體流量，即用戶可根據需要進行流量設定，MFC自動地將流量恆定在設定值上，即使系統壓力有波動或環境溫度有變化，也不會使其偏離設定值。

質量流量控制器（Mass Flow Controller縮寫為MFC）用於對於氣體或者液體的質量流量進行精密測量和控制。擴散，氧化，分子束外延，CVD，等離子刻蝕，濺射，離子注入，以及真空鍍膜設備，光纖熔煉，微反應裝置，混氣配氣系統，毛細管測量氣象色譜儀，光導纖維製造設備中。並廣泛用於石油化工。冶金，製藥等。特點：精度高，重複性好。

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