微型流量计
微型流量计是一种用于精确测量微小流体流量(通常在mL/min、μL/min甚至nL/min量级)的精密仪表,广泛应用于生物医学、微流控、实验室分析、半导体制造、精细化工、环境监测等对流量控制要求极高的领域。
类型原理
1.热式(热敏/热导式)微型流量计
原理:利用流体流动带走热量的特性,通过测量加热元件与温度传感器之间的温差或功率变化来推算流量。
特点:
无活动部件,响应快;
可测气体和液体(需校准);
适合洁净、无颗粒介质;
典型量程:0.1 mL/min~10 L/min(视型号而定)。
2.科里奥利(Coriolis)微型质量流量计
原理:基于科里奥利效应,通过测量微振动管因流体质量流动产生的相位差,直接输出质量流量。
特点:
高精度(可达±0.1%)、不受密度/粘度影响;
可同时测密度、温度;
成本高,多用于高端科研或制药;
微型化后可测低至几μL/min的液体。
3.压差式(层流元件)微型流量计
原理:在层流状态下,流量与压差成正比(泊肃叶定律),通过高灵敏度压差传感器测量。
特点:
结构简单、成本较低;
需保证层流条件(雷诺数<2000);
常用于气体流量测量(如呼吸设备、气相色谱载气控制)。
4.超声波微型流量计
原理:利用超声波在顺流与逆流中传播时间差计算流速。
特点:
非侵入式(外夹式)或微型插入式;
无压损,适用于洁净液体;
在微型尺度下信噪比较低,技术难度高,应用相对较少。
5.容积式(齿轮/膜片)微型流量计
原理:通过精密齿轮或隔膜腔室周期性排出固定体积流体,计数脉冲得流量。
特点:
精度高,适合高粘度液体;
有机械磨损,寿命受限;
常用于油品、药液计量。
选型建议
1.介质类型:气体(空气、氮气、氧气等)还是液体(水、乙醇、油、药液)?是否腐蚀性、含颗粒
2.流量范围:最小/最大流量是多少?是否需要宽量程比?
3.精度要求:±1%FS(满量程)?还是±0.5%RD(读数)?科研级可能要求更高。
4.输出信号:模拟量(4–20 mA、0–5 V)、数字信号(RS485、Modbus、I2C、USB)或脉冲输出
5.工作压力与温度:是否耐高压(如>10 bar)?是否用于高温或低温环境?
6.安装方式:直通式、旁路式、外夹式?管径多大(常见1/16"、1/8"、3 mm、6 mm)
7.认证要求:是否需CE、RoHS、FDA(食品/医药)、ATEX(防爆)等认证
注意事项
1.避免颗粒污染:微小通道极易堵塞,建议在前端加装0.2~5μm过滤器。
2.排气处理:液体系统启动前必须彻底排气,否则气泡会导致读数剧烈波动。
3.校准要求:不同介质需单独校准(尤其气体vs液体);建议每年送检或使用标准流量计比对。
4.安装方向:部分热式或科氏计对安装姿态敏感,需按说明书水平或垂直安装。
5.避免水锤/压力冲击:快速启停可能损坏传感器,建议配合缓启阀使用。
应用领域
1.生物医学细胞培养灌注系统、人工肺/透析设备、药物输注泵校准、呼吸流量监测。
2.微流控芯片Lab-on-a-Chip系统中的精确试剂输送与反应控制。
3.分析仪器气相/液相色谱仪载气或流动相流量控制。
4.半导体制造高纯气体(如Ar、N?、CF?)的精确供给与泄漏检测。
5.燃料电池氢气、氧气进气流量监控。
6.环境监测大气采样、VOCs分析中的标准流量控制。
7.精细化工催化剂注入、微量添加剂计量。
8.实验室自动化自动配液系统、滴定平台、反应釜进料控制。