氣體質量流量計是一種直接測量氣體質量流量的精密儀表，無需溫度、壓力補償即可輸出標準狀態下的質量流量值，廣泛應用于半導體制造、石油化工、生物醫藥、環境監測等領域。其核心原理基于熱擴散或科里奧利效應，具有高精度、高穩定性、寬量程比等優勢。以下是詳細解析：
一、核心工作原理
1.熱式氣體質量流量計(Thermal Mass Flow Meter)
原理：基于熱擴散效應，通過測量氣體流經加熱傳感器時帶走的熱量來計算質量流量。
恒溫差法：傳感器包含加熱元件和溫度檢測元件，維持兩者溫差恒定。氣體流動時，加熱元件需額外供熱以補償熱量損失，供熱量與質量流量成正比。
恒功率法：固定加熱功率，測量傳感器溫度變化，溫度降與質量流量平方根成反比。
結構：通常采用雙傳感器設計(加熱元件+溫度傳感器)，或集成式微機電系統(MEMS)芯片，實現微型化與高靈敏度。
適用場景：低流量、潔凈氣體測量(如實驗室氣體控制、半導體工藝氣體)。
2.科里奧利氣體質量流量計(Coriolis Mass Flow Meter)
原理：基于科里奧利力效應，通過測量振動管在氣體流動時產生的相位差來計算質量流量。
振動管在驅動線圈作用下以固有頻率振動，氣體流動時產生科里奧利力，導致進、出口振動相位差，相位差與質量流量成正比。
結構：單管或雙管設計，管材為不銹鋼或哈氏合金，抗腐蝕性強。
適用場景：高精度、寬量程比需求(如石油化工、天然氣貿易計量)。
二、氣體質量流量計的核心優點
1.直接測量質量流量，無需補償
傳統流量計的局限：體積流量計(如渦街、渦輪)需通過溫度、壓力傳感器補償才能轉換為質量流量，增加系統復雜性與誤差。
熱式/科里奧利流量計的優勢：直接輸出質量流量值(如kg/h、g/s)，避免補償誤差，尤其適用于氣體成分變化或壓力波動場景。
2.高精度與高重復性
熱式流量計：精度可達±0.5%讀數±0.1%滿量程(FS)，重復性≤0.2%FS，滿足實驗室級測量需求。
科里奧利流量計：精度更高(±0.1%讀數±0.05%FS)，重復性≤0.1%FS，適用于貿易交接等高精度場景。
3.寬量程比與低流速測量能力
量程比：熱式流量計量程比可達100:1，科里奧利流量計可達50:1-100:1，覆蓋從微流量(如0.1SCCM)到高流量(如1000kg/h)的廣泛范圍。
低流速測量：熱式流量計可檢測0.1SCCM(標準毫升/分鐘)級微流量，適用于半導體工藝氣體控制。
4.抗干擾能力強，穩定性高
熱式流量計：無機械運動部件，免維護，長期穩定性好(漂移≤0.1%FS/年)。
科里奧利流量計：不受氣體密度、粘度、溫度、壓力影響，輸出信號僅與質量流量相關。
5.快速響應與動態測量
熱式流量計：響應時間≤100ms，適用于快速變化的氣體流量控制(如燃燒器配風調節)。
科里奧利流量計：響應時間≤50ms，支持實時反饋控制。
6.多參數輸出與智能化功能
熱式流量計：可同時輸出質量流量、體積流量、溫度、壓力(部分型號)等參數，支持RS485、Modbus等數字通信協議。
科里奧利流量計：集成溫度、密度測量功能，可計算標準體積流量、能量流量(如天然氣熱值計算)。
