MFC穩定的流量控制技術:MFC對氣體流量進行控制是基于流量計和比例閥在PID控制算法的作用下所實現。MFC所采用的PID算法一般具有動態調整功能,根據不同的工況進行動態調整,從而實現快速的流量切換(一般響應時間<1s)以及設定的流量的穩定輸出。下圖為10L MFC的最大流量點多穩定性情況對比,以10SLM為例,本產品波動±13sccm, 三臺競品分別為±13sccm,±116sccm, ±19.5sccm。(數據由第三方MFM記錄,黃線為我司產品)
圖1.2 三款10L MFC在滿量程點的波動對比
溫補補償技術研究:溫度補償(Temperature compensation),大幅度溫度變化會對傳感器內部電阻、待測氣體密度、氣路結構等關鍵部件產生微弱影響,最終會導致3%左右到讀數誤差(溫漂誤差),如下圖橙色線所示。在流量計和控制器設計中,采用全量程溫度方法(不同流量,不同溫度下逐一測試和溫補),進行精確溫度補償,用于保證滿量程范圍內溫漂誤差控制在0.5%或1%以內,如下圖藍線所示。
圖1.3 MFC-E 10L流量下的溫度補償效果測試數據
熱式毛細管原理同類MFC產品是沒有溫度補償這一道生產工序,其在流道進氣口需加多層過濾網進行處理,MEMS先進氣體流量測控技術在生產中加入了溫度補償工序,大大提高了產品穩定性及精度準確性。
流量計壓損研究:流量計壓損(Pressure loss)是流量計的關鍵指標之一,用于表中流量計輸入和輸出前后端的壓力差,也是保證流量計正常工作的壓力差。流量計壓損一般隨流量的增大而增大,同時受到解決方案的影響,基于MEMS(微機電系統)的流量計壓損,遠小于渦街流量計和差壓式流量計。
圖1.4 流量計壓損測試數據
工作壓力對波動的影響研究:MFC使用過程中的兩端壓力變化雖然不會導致精度偏差(質量流量不受影響),但會對氣路穩定性產生影響。當工作壓力變大的時候,MFC的波動將會大幅度增加,如下圖所示。當壓力在0-0.3MPa時,波動值小于0.2%,絕大部分情況小于0.1%。當壓力大于0.4MPa時,波動可以達到0.6%以上。因此,MFC前后端壓力差建議控制在0.3MPa以內。
圖1.5 MFC-UT 100ml在不同工作壓力下的波動
采用公司自主研發的工業級先進流量傳感器芯片,結合低壓損氣路結構 以及高精度數字控制電路和算法,實現寬溫范圍內的高精度、高穩定性、寬量程比控制。該產品配 備現場調試屏及獨立供電接口,適配半導體行業。
圖1.6 自主研發生產的MFC控制器產品
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