[发明专利]一种还原炉辅助成像系统及自动控制方法

说明书

本发明公开了一种还原炉辅助成像系统及自动控制方法，所述包括红外监测探头和模数转换器芯片；所述红外监测探头包括CCD相机，红外监测探头固定于还原炉视镜处，当还原炉视镜处的光通过CCD相机的镜头聚焦成影像后，CCD相机就会将影像的光线转变为电荷参数，再通过模数转换器芯片转换成数字信号，经过压缩存储转换为数字图像，系统对数字图像进行处理，获取控制参数。

技术领域

本发明涉及一种还原炉辅助成像系统及自动控制方法。

背景技术

还原炉内的流场、温度场等分布形式在设计初期基本确定，还原炉唯一可变的是喷嘴数量及分布，可以通过封堵、改变喷嘴口径及高度等手段进行流场、温度场的调节，但是喷嘴的规格及数量一旦确认，在一个开炉周期内无法更改。多晶硅的生长是动态的过程，还原炉运行过程中电流、流量、物料配比、硅棒直径一直在变化，喷嘴的规格和数量只能满足运行周期中的某一时间段的要求，需要针对全过程的工艺参数进行自动跟踪调节；还原炉现有控制方法为物料与电流分开控制，温度是靠通过观测窗的点测温，以点带面，而直径的测量完全靠工人的工作经验目测，并通过一个红外测温仪监测数据调整电流以及增减混合气进气量，主观因素、偶然因素很高，不能满足整个生产运行过程中电流和进料及配比的实时调整。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种还原炉辅助成像系统，包括红外监测探头、图像处理模块和模数转换器芯片；

所述红外监测探头包括CCD相机，红外监测探头固定于还原炉视镜处，当还原炉视镜处的光通过CCD相机的镜头聚焦成影像后，CCD相机就会将影像的光线转变为电荷参数，再通过模数转换器芯片转换成数字信号，经过压缩(比如将图像大小压缩为原来的一半)存储转换为数字图像，图像处理模块对数字图像进行处理，计算获取控制参数。

所述图像处理模块对数字图像进行处理，计算获取控制参数，具体包括如下步骤：

步骤a1，所述数字图像为硅棒间距图像，首先计算得到硅棒径向生长速度V及硅棒直径D：

S_T1＝C_T1×P_T1，

D_T1＝S_T1-S₀+D₀，

V＝(S_T2-S_T1)/(T₂-T₁)，

式中，S_T1为T₁时刻计算所得的硅棒间距值，C_T1为T₁时刻硅棒间距图像像素值与硅棒间距实际像素的比值(硅棒间距实际像素通过在还原炉外直接拍摄硅棒间距图像获得，还原炉硅棒间距在还原炉设计制造过程中是固定的，就是说硅棒和硅棒之间的距离是固定的，比如目前各类型还原炉的硅棒间距基本为250毫米，选择的硅芯基本上是15*15，这样在运行初期CCD测量的初始数值就是两根硅棒最大间距，随着时间推移，硅棒越来越粗，两根棒之间间距会逐步缩小，硅棒的像素值和没有硅棒所测量得出的空间像素值是不一样的，这样就得到了实际硅棒直径)，P_T1为T₁时刻硅棒间距图像像素值；S₀为硅棒间距初始测量值；D₀为硅棒初始直径，即硅芯直径；D_T1为T₁时刻计算所得的硅棒直径；S_T2为T₂时刻计算所得的硅棒间距值，T₂、T₁为相邻2次检测的时间，一般T₂、T₁间隔5～10秒；

步骤a2，计算获得T1时刻瞬时电耗P和瞬时原料转化率α：

P＝UI/75.4ρD_T1VL，