[发明专利]上游体积质量流量检验系统和方法

说明书

相关申请

该申请要求于2009年7月24日提交的美国申请No.12/508,799的权益。上述申请的全部教导通过参考被结合于此。

技术领域

本公开涉及质量流量的测量和控制领域。更具体而言，本公开涉及检验质量流量计和控制器的准确性。

背景技术

若干高精度质量流量测量系统在材料加工中是有用的。这些高精度质量流量测量系统可包括但不限于质量流量控制器(MFC)和质量流量计(MFM)。虽然该公开适用于所有的质量流量测量系统和方法，但是仅仅为了解释说明目的且不通过限制的方式以下将仅对MFC进行参考说明。

希望且有时必须检测或检验MFC的准确性。检验MFC的准确性的一种方法是通过使用位于检测状态下的MFC上游的质量流量检验器(MFV)的衰变率。

但是由于引入影响MFV和MFC的测量的不希望的压力变化的流路的结构方面，所以可能有时会出现测量误差。例如，MFC具有位于流量传感器和控制阀之间的流路的一部分，该流路的一部分称为“死体积”，其会将误差引入到流量测量中，尤其是如果MFC是在MFC内不具有压力传感器的非压力不敏感(即压力敏感)的MFC。非压力不敏感的MFC不能补偿由压力波动导致的流速误差。当流体沿着从流量检验器通过死体积以及MFC的出口的流路流动时，死体积可导致压力测量以及最终的流量检验中的不精确。

发明内容

因此，在本公开中描述了质量流量检验器(MFV)，其补偿由非压力不敏感的MFC中的死体积所产生的误差。

本公开更具体地描述了用于测量和检验通过非压力不敏感MFC的质量流量的上游检验系统和方法。位于上游的MFV通常包括限定固定体积的腔室，接收来自源的流体和控制进入腔室的流体的流量的输入阀，和用于控制流出腔室进入检测MFC的流体的流量的输出阀。通过打开输入阀和关闭输出阀，腔室接收来自源的流体，使得允许压力上升到确定的水平。一旦处于该确定水平，就可以关闭输入阀，以及打开输出阀，使得流体从腔室流动到检测状态下的MFC。通过测量腔室中流体的温度，以及来自腔室的压力衰变率，可以独立地测量通过MFC的流速，使得可独立地测量和检验MFC的性能。计算的流速补偿由于非压力不敏感的质量流量控制器内的任意死体积导致的误差。

如果检测的质量流量控制器是压力不敏感的质量流量控制器，则假设零死体积可由上游MFV来执行流速的计算。死体积的值可由质量流量控制器的制造商来提供。

附图说明

图1是根据本公开的一方面的框图；

图2示出了识别本公开中关注的误差的模拟结果；

图3示出非压力不敏感的质量流量控制器的实例的部分切除的侧视图。

具体实施方式

用于检验MFC的准确性的一种方法是通过位于检测状态下的MFC的上游的质量流量检验器。如前所述，当流体从MFV腔室流动到检测状态下的MFC时可通过测量压力衰变率和温度变化来测量和检验通过检测状态下的MFC的流速。但是，尤其是当MFC为非压力不敏感的情况下，由检测MFC中存在的死体积可导致测量误差。这些测量误差的补偿是本公开的主题。

图1展示了用于检验检测MFC 90的性能的上游MFV系统100的实施例。典型的上游流量检验器包括限定已知体积(V_c)的腔室110、压力传感器(P)120、温度传感器(T)130以及两个隔离控制阀，其中一个是上游隔离控制阀140，而另一个是体积的下游隔离控制阀150。