2023 / 04 / 27
不管是層流壓差式流量計、還是熱式流量計，在微流控領域都有一個統一的名字：質量流量計。你有沒有想過，流量單位明明是SCCM（mL/min）或者SLPM（L/min），都是體積隨時間的變化量，可為什么叫質量流量計而不是體積流量計呢？
我們先來看傳統的家用煤氣罐是怎樣測量裝了多少質量的煤氣的。首先把空罐子放在稱上讀數，裝滿氣后再讀一次數，通過前后質量差來計算煤氣質量。工業上有許多場景也都可以通過稱重的方法得知裝的氣體質量，但是一旦氣體接入系統，充斥到各種管路和閥件中時，就無法得知經過某個管路接口的氣體是多少質量了。因此需要通過測量其他的量來計算質量，由此誕生的就是各種類型的氣體流量計，包括質量流量計。
質量流量計的測量結果一般稱為標況流量，標況指的是一個標準大氣壓（101.325KPa）和0℃的狀態（不同行業標況溫度可能不同）。氣體的質量集中在氣體分子上，氣體分子直徑遠遠小于分子間距離，溫度和壓力都是分子運動的宏觀表現，所以當溫度和壓力確定時，氣體分子間距離也就確定了。經過無數實驗驗證1mol的任意氣體（分子數量為6.02×1023個）在101.325Kpa、0℃狀態下的體積都是約22.4L，它的質量僅僅與氣體的分子量有關。比如氫氣（H2）的分子量是2，那么標況下22.4L的氫氣質量就是2g。這個結論的宏觀描述就是：特定氣體在標況下的密度是定值，因此知道標況流量也就知道了質量流量。
實際被測氣體都不是在標準狀況下的，為什么質量流量計可以測量標況流量呢？以層流壓差式為例，層流壓差式流量計通過測量壓差的方式獲得氣體在當前溫度和壓力下的體積流量，再通過理想氣體狀態方程就可以換算出標況下的流量。
在實際應用中，客戶很多時候在意的是氣體的量的多少，而不是占的體積多少。比如要按比例精確混合兩種氣體，需要將兩種氣體按照一定的質量比例進行控制與混合，流量計在這種場合使用，也就被習慣性稱為質量流量計了。
