利用自适应阀启动位置的质量流量控制器算法制造技术

本发明专利技术公开了一种质量流量控制器(MFC)、用于校准MFC的方法和用于使MFC工作的方法。该MFC可以包括：阀，其能够在关闭位置和打开位置之间进行调整，以响应于控制信号来控制流体的流速；热式质量流量传感器，用于提供所述流体的流速的指示；校准数据，其包括多个流体流速下使所述控制信号与所述流体的流速相关的数据；以及控制系统，用于在所述阀关闭以更加快速地对设置点信号作出响应的情况下，基于所述校准数据和运行时间数据来将可调非零启动控制信号提供至所述阀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用自适应阀启动位置的质量流量控制器和控制方法
本专利技术通常涉及一种质量流量控制器。特别地而非限制性地，本专利技术涉及用于控制质量流量控制器的方法和系统。
技术介绍
典型的质量流量控制器(MFC)是用于设置、测量并控制诸如热蚀刻和干蚀刻等的工业处理以及其它处理中的气体的流动的闭环装置。MFC的重要部件是测量流经该装置的气体的质量流速的传感器。通常，MFC的闭环控制系统将来自该传感器的输出信号与预定设置点进行比较，并且调整控制阀，以使气体的质量流速维持于该预定设置点。在阀相对接近要求位置并且其移动使流量改变的情况下，闭环系统良好地运行，使得算法立即清楚流量响应并且相应地调整阀位置。在MFC处于零设置点(零阀位置)、然后被赋予非零设置点的情况下，阀从零位置移动至出现明显的流动并且闭环算法开始适当工作的位置需要很长时间。这导致响应延迟长并且MFC的性能差。并且迄今为止，关于改善MFC的响应时间的尝试并不成功或者并不令人满意。
技术实现思路
以下概述了附图所示的本专利技术的例示实施例。在具体实施方式部分中更加全面地说明了这些以及其它实施例。然而，应当理解，并未意图将本专利技术局限于该
技术实现思路
或具体实施方式所述的形式。本领域技术人员能够意识到存在落在如权利要求书所述的本专利技术的精神和范围内的多个变形、等同物和替代结构。本专利技术的一方面的特征可被表现为一种质量流量控制器，包括：阀，其能够在关闭位置和打开位置之间进行调整，以响应于控制信号来控制流体的流速；热式质量流量传感器，用于提供所述流体的流速的指示；校准数据，其包括多个流体流速下使所述控制信号与所述流体的流速相关的数据；以及控制系统，用于在所述阀关闭以更加快速地对设置点信号作出响应的情况下，基于所述校准数据和运行时间数据来将可调非零启动控制信号提供至所述阀。本专利技术的另一方面的特征可被表现为一种用于使质量流量控制器进行工作的方法，所述方法包括以下步骤：在阀关闭的情况下，接收与期望流速相对应的设置点信号；访问所述质量流量控制器上所存储的校准数据，以获得校准非零启动控制信号的值和特定流速下的校准控制信号的值；将所述值下的可调非零启动控制信号应用于所述质量流量控制器的所述阀；在所述设置点信号减小之前，在工作期间获得所述特定流速下的控制信号的测量值；将所述控制信号的测量值与所述质量流量控制器上所存储的所述特定流速下的校准控制信号的水平进行比较；以及基于该比较，将所述可调非零启动控制信号的值调整为调整值，以使得当下一次所述质量流量控制器在所述阀关闭的情况下接收到另一设置点信号时，使用所述调整值。这里更加详细地说明这些以及其它实施例。附图说明通过参照结合附图考虑时的以下的具体实施方式部分和所附权利要求书，本专利技术的各种目的和优点以及更完整理解显而易见并且更容易被意识到，其中：图1是根据本专利技术的例示实施例的质量流量控制器的功能框图；图2是示出质量流量控制器的流量值-控制信号值的图；图3是示出可用于图1的质量流量控制器的示例校准处理的流程图；图4是示出质量流量控制器的流量-控制信号的工作特性的图；图5示出示例校准数据；图6是示出图1的质量流量控制器在运行期间可能经历的处理的流程图；图7A～7C是示出针对不同的启动控制信号的瞬时流量状况的图；图8是示出质量流量控制器的阀-流量特性的图；图9是示出校准期间的阀-流量特性的图；以及图10是示出校准期间和运行期间的阀-流量特性的图。具体实施方式现在参考附图，其中在几个视图中利用相同的附图标记来适当地指定相同或相似的元件，并且特别参考图1，图1是根据本专利技术的例示实施例的MFC100的功能框图。所例示的这些组件的配置是逻辑配置，且并不意味着实际硬件图。因而，在实际实现中，可以对这些组件进行组合、进一步分离、删除和/或补充。如本领域普通技术人员应当理解，图1所示的各组件可以以硬件、固件、软件或它们的任意组合来实现。此外，从本说明书的观点，各个体组件的结构在本领域普通技术人员的技术知识的范围内是众所周知的。如图所示，在本实施例中，MFC100的基座105包括气体流动所经由的旁路110。旁路110指引恒定比例的气体经过主路径115和传感器管120。结果，经过传感器管120的流体(例如，气体或液体)的流速表示流经MFC100的主路径的流体的流速。在本实施例中，传感器管120是作为MFC100的热式质量流量传感器123的一部分的小口径管。并且如图所示，感测元件125和130连接至(例如，卷绕)传感器管120的外侧。在一个例示实施例中，感测元件125和130是电阻温度计元件(例如，导电线的线圈)，但还可以利用其它类型的传感器(例如，电阻温度检测器(RTD)和热电偶)。此外，其它实施例可以在没有背离本专利技术的范围的情况下确定地利用不同数量的传感器和不同的架构来处理来自这些传感器的信号。如图所示，感测元件125和130电连接至感测元件电路135。通常，感测元件电路135被配置为(响应于来自感测元件125、130的信号146、148)提供表示经过传感器管120的流速、因而表示经过MFC100的主路径115的流速的输出信号150。如图1所示，输出信号150可以由处理部160进行处理以生成输出信号150的处理后表示150’。例如，处理后表示150’可以是输出信号150的数字表示。更具体地，处理部160可以使用模数转换器来将输出信号150放大并转换成输出信号150的数字表示。如本领域普通技术人员容易认识到，处理部160还可以基于MFC100的物理特性和/或流经MFC100的流体(例如，气体)的特性(例如，通过利用预定的校准系数调整输出信号150)来调整该输出信号150。本实施例中的控制组件170通常被配置为基于输出信号150来生成控制信号180以对控制阀140的位置进行控制。控制阀140可以由压电阀或电磁阀来实现，并且控制信号180可以是电压(压电阀的情况)或电流(电磁阀的情况)。并且如本领域普通技术人员所应当理解的，MFC100可以包括提供向着控制组件170的压力(P)和温度(T)输入的压力和温度传感器。并且如图所示，本实施例中的控制组件170包括自适应阀启动组件182，其中该自适应阀启动组件182连接至校准数据184、用户输入、和调整数据185。处理160、控制组件170(包括自适应阀启动组件182)和控制组件170所生成的控制信号180全体作为如下控制系统的一部分，其中该控制系统在阀140关闭以更加快速地对设置点信号186作出响应的情况下，基于校准数据和运行时间数据来将可调非零启动控制信号提供至阀140。控制组件170可以由软件、非易失性存储器、硬件和/或固件或它们的组合来实现，并且控制组件170可以包括实现这里进一步所述的方法的非瞬态处理器可读指令。通常，自适应阀启动组件182进行工作，以在控制阀140关闭以更加快速地对设置点信号186作出响应的情况下，基于校准数据184和MFC100的运行时间数据来将可调非零启动控制信号180提供至控制阀140。另外，向着自适应阀启动组件182的用户输入使得用户能够如参考图7进一步所讨论那样改变可调非零启动控制信号180以调整MFC100的响应。并且自适应阀启动组件182生成调整数据185，并且使用调整数据185来调整可调非零启动控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质量流量控制器，包括：阀，其能够在关闭位置和打开位置之间进行调整，以响应于控制信号来控制流体的流速；热式质量流量传感器，用于提供所述流体的流速的指示；校准数据，其包括多个流体流速下使所述控制信号与所述流体的流速相关的数据；以及控制系统，用于在所述阀关闭以更加快速地对设置点信号作出响应的情况下，基于所述校准数据和运行时间数据来将可调非零启动控制信号提供至所述阀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.09 US 13/206,0221.一种质量流量控制器，包括：阀，其能够在关闭位置和打开位置之间进行调整，以响应于阀控制信号来控制流体的流量；热式质量流量传感器，用于提供所述流体的流量的指示；校准数据，其包括多个流体流量下使所述阀控制信号与所述流体的流量相关的数据；以及控制系统，用于基于所述流体的流量的指示和流量设置点信号提供所述阀控制信号；其中，所述控制系统包括自适应阀启动组件，用于在所述阀关闭以更加快速地对设置点信号作出响应的情况下，基于所述校准数据和运行时间数据来将可调非零启动阀控制信号提供至所述阀；其中，所述自适应阀启动组件进行以下操作：确定工作期间的特定流量下的实际阀控制信号水平和所述特定流量下的校准阀控制信号水平之间的差；以及基于所述实际阀控制信号水平和所述校准阀控制信号水平之间的差来调整所述可调非零启动阀控制信号。2.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，还包括：压力变换器，用于提供表示所述流体的压力的压力信号，其中，所述校准数据针对多个压力水平中的各压力水平包括数据对的集合，所述数据对的集合各自包括多个阀控制信号值和在所述流量不断增大的情况下所获得的针对所述多个阀控制信号值中的各阀控制信号值的一个相应流量值，其中所述控制系统根据基于所述压力信号所选择的特定的数据对的集合来提供所述可调非零启动阀控制信号。3.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，还包括温度变换器，所述温度变换器用于提供温度信号，其中，所述控制系统将所述可调非零启动阀控制信号的值连同工作期间的温度读数一起进行存储，并且基于所存储的所述可调非零启动阀控制信号的值和所存储的所述温度读数，所述控制系统在自前次调整所述可调非零启动阀控制信号起温度大幅改变的情况下应用所估计的基于温度的可调非零启动阀控制信号，以改善所述控制系统的响应。4.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，所述特定流量下的所述实际阀控制信号水平是在所述设置点信号减小之前在处理运行期间所获得的。5.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，所述可调非零启动阀控制信号是电压信号或电流信号。6.一种用于使质量流量控制器进行工作的方法，所述方法包括以下步骤：在阀关闭的情况下，接收与期望流量相对应的设置点信号；访问所述质量流量控制器上所存储的校准数据，以获得校准可调非零启动阀控制信号的值和特定流量下的校准阀控制信号的值，所述校准数据包括多个流体流量下使所述阀的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克谢·V·斯米尔诺夫，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP