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2013年5月 9日 (木)

真・MFC千夜一夜物語 第47夜 微少流量MFCではセンサーのS/N比が悪化する? Part1

今回から微少流量MFC(マスフローコントローラー)に関してのお話です。

MFCでのDecoの「お師匠様」は、音楽好きな人で自ら楽器を嗜む趣味を持っている方です。Decoも音楽は好きで、若いころオーディオに投資したものです。CDが出現する前の、アナログレコードやカセットテープ時代には、ブチブチ、シャーシャー雑音が入る中、音楽を聞いていました。ところがCD以降のデジタルオーディオの出現でノイズの小さい、きれいな音楽が、安価に楽しめるようになったのです。こういったデジタルオーディオの特徴は、決して音色自体が良くなるわけではなく、先ほどお話しした雑音(ノイズ)が飛躍的に小さくなることで、それに埋もれていたような小さな音まで明確に聴く事ができるようになった事だと思います。

  いきなり脱線してしまいましたが、実はここからのお話はこの音とノイズの関係=S/N比(シグナル/ノイズ比)という言葉が絡んできます。

前回お話しした微少流量MFCの構造その1で顕著になりますが、この方法では通常タイプと全く同じ構造のセンサー管を使用します。仮に本来5SCCM流れるべき構造のセンサー管で1SCCMを流した場合は、当然センサー出力は5SCCM流したときの1/5になります。MFCのセンサーは、2つの巻線の間で発生する熱の移動をブリッジ回路で数mVの電圧信号として取り出し、それを後段のアンプで増幅して5Vにするというお話を以前いたしました。ここで仮に通常タイプのセンサー出力が5Vであったとしたら、1SCCMをフルスケールとする微少流量MFCでは1/51mVです。つまりこのやり方ではフルスケール1SCCMのMFCが使えるセンサー出力=シグナルレベルは通常タイプの1/5をフルスケールに置き換えたものになってしまうということなのです。

130509_01
 

一方、MFCのセンサーは二対の巻線のバランスでブリッジ回路を構成されていますので、バランスが崩れた場合、その出力の基点となるゼロ点にズレが発生します。このズレ量は2つのヒーターが正常な抵抗値である限りそのバラツキは管理された数値内にありますので、センサー構造が同じ固体である限り本来は大きな差はありません。 

このバラツキは当然1SCCMフルスケールの微少流量用に使おうと、通常タイプ用に使おうと変わりません。ノイズレベル自体は変わらないのです。 つまり、微少流量MFCのセンサーではシグナルとノイズの比率=S/N比は通常のMFCより悪くなってしまうということですね。

では、SN比が悪くなると一体どういう問題が生じるのでしょう?その説明は次回。

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】 by Deco EZ-Japan

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