气体质量流量计是一种直接测量气体质量流量的精密仪表，无需温度、压力补偿即可输出标准状态下的质量流量值，广泛应用于半导体制造、石油化工、生物医药、环境监测等领域。其核心原理基于热扩散或科里奥利效应，具有高精度、高稳定性、宽量程比等优势。以下是详细解析：
一、核心工作原理
1.热式气体质量流量计(Thermal Mass Flow Meter)
原理：基于热扩散效应，通过测量气体流经加热传感器时带走的热量来计算质量流量。
恒温差法：传感器包含加热元件和温度检测元件，维持两者温差恒定。气体流动时，加热元件需额外供热以补偿热量损失，供热量与质量流量成正比。
恒功率法：固定加热功率，测量传感器温度变化，温度降与质量流量平方根成反比。
结构：通常采用双传感器设计(加热元件+温度传感器)，或集成式微机电系统(MEMS)芯片，实现微型化与高灵敏度。
适用场景：低流量、洁净气体测量(如实验室气体控制、半导体工艺气体)。
2.科里奥利气体质量流量计(Coriolis Mass Flow Meter)
原理：基于科里奥利力效应，通过测量振动管在气体流动时产生的相位差来计算质量流量。
振动管在驱动线圈作用下以固有频率振动，气体流动时产生科里奥利力，导致进、出口振动相位差，相位差与质量流量成正比。
结构：单管或双管设计，管材为不锈钢或哈氏合金，抗腐蚀性强。
适用场景：高精度、宽量程比需求(如石油化工、天然气贸易计量)。
二、气体质量流量计的核心优点
1.直接测量质量流量，无需补偿
传统流量计的局限：体积流量计(如涡街、涡轮)需通过温度、压力传感器补偿才能转换为质量流量，增加系统复杂性与误差。
热式/科里奥利流量计的优势：直接输出质量流量值(如kg/h、g/s)，避免补偿误差，尤其适用于气体成分变化或压力波动场景。
2.高精度与高重复性
热式流量计：精度可达±0.5%读数±0.1%满量程(FS)，重复性≤0.2%FS，满足实验室级测量需求。
科里奥利流量计：精度更高(±0.1%读数±0.05%FS)，重复性≤0.1%FS，适用于贸易交接等高精度场景。
3.宽量程比与低流速测量能力
量程比：热式流量计量程比可达100:1，科里奥利流量计可达50:1-100:1，覆盖从微流量(如0.1SCCM)到高流量(如1000kg/h)的广泛范围。
低流速测量：热式流量计可检测0.1SCCM(标准毫升/分钟)级微流量，适用于半导体工艺气体控制。
4.抗干扰能力强，稳定性高
热式流量计：无机械运动部件，免维护，长期稳定性好(漂移≤0.1%FS/年)。
科里奥利流量计：不受气体密度、粘度、温度、压力影响，输出信号仅与质量流量相关。
5.快速响应与动态测量
热式流量计：响应时间≤100ms，适用于快速变化的气体流量控制(如燃烧器配风调节)。
科里奥利流量计：响应时间≤50ms，支持实时反馈控制。
6.多参数输出与智能化功能
热式流量计：可同时输出质量流量、体积流量、温度、压力(部分型号)等参数，支持RS485、Modbus等数字通信协议。
科里奥利流量计：集成温度、密度测量功能，可计算标准体积流量、能量流量(如天然气热值计算)。
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