大于10000:1的宽量程比热式质量流量计研究

作者：康乔乔; 陶继方^*; 李炎; 赵佳; 张娟; 田伟

来源：真空科学与技术学报, 2022, 42(11): 828-834.

DOI：10.13922/j.cnki.cjvst.202204001

• 质量流量计
• 微机电
• 宽量程比

本文设计并研制了一种基于微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems MEMS）流量芯片的高性能气体质量流量计，在保证精度的同时极大地扩宽了量程比这一关键技术参数，用于满足实验室、氢能、环保等产业对高精度、宽量程气体质量流量计的要求。在无分流情况下，通过理论分析和实验测试得到MEMS流量芯片的灵敏度和检测下限分别为：0.192 mV/sccm和2.707×10-3mL/min，并以此设计了一种双模运算处理电路和分流流道设计，用来拓展流量计的测量量程范围。为了保证宽量程范围内的稳定性与准确性，对流量计内部的流道结构进行了流体仿真分析，并对双模运算处理电路进行了协同优化设计。测试结果表明该气体质量流量计的最小探测极限为0.659 mL/min，在0.1-100 slm范围内输出电压的测试结果的最大相对标准差为1.07%，流量波动的满量程误差为0.15%；在0-100 mL/min范围内输出电压的最大相对标准差为3.6%，流量波动的满量程误差为0.09%。该流量计在0.15%的满量程误差范围内可实现最大检测流量为100 slm，最小检测流量10 mL/min，可实现10000∶1的量程比，并具有较好的重复性和稳定性。

• 单位
  山东大学