用于实时监测穿过质量流量控制器的流量的系统以及方法与流程

技术特征：

1.一种用于控制从源到目标的气体的流量的质量流量控制器，所述质量流量控制器包括：

第一流量计量仪，所述第一流量计量仪被构造和布置为：根据热感测质量流量来测量穿过所述质量流量控制器的气体的质量的流率；

第二流量计量仪，所述第二流量计量仪包括压力传感器以及限定用于接收流经所述质量流量控制器的气体的预先定义的体积的结构，所述第二流量计量仪被构造和布置为：当气体被允许从预先定义的体积流动时根据气体的压力的所测量到的衰减速率来测量穿过所述质量流量控制器的所述气体的质量的流率；

上行比例控制阀，所述上行比例控制阀被构造和布置为：选择性地控制进入所述质量流量控制器的气体的流率；

下行比例控制阀，所述下行比例控制阀被构造和布置为：响应于根据设定点和如由所述流量计量仪中的一个流量计量仪测量到的流率所产生的控制信号而控制来自所述质量流量控制器的所述气体的质量的流率；

系统处理器/控制器，所述系统处理器/控制器被构造和布置为：产生所述控制信号，并且当如由所述第一流量计量仪测量到的气体的质量的流率与如由所述第二流量计量仪测量到的气体的质量的流率之间的差异超过阈值时提供指示；

其中，所述压力传感器、所述上行流量比例控制阀和所述系统处理器/控制器进一步被构造和布置为：形成闭环压力控制器，所述闭环压力控制器被配置为调整所述预先定义的体积内部的压力。

2.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，所述闭环压力控制器还被构造和布置为：能够调节所述上行比例控制阀以便于使所述预先定义的体积的内部压力足够慢地上升至入口气体的上行压力以便于避免冲击气体。

3.根据权利要求2所述的质量流量控制器，其中，所述闭环压力控制器还被构造和布置为：如果在所述质量流量控制器对从源到目标的气体的流量进行控制时的流量控制期间存在上行压力干扰，那么所述闭环压力控制器将自动地调节所述上行比例控制阀的开放，以便于调整所述预先定义的体积内的压力，以使得所述入口压力干扰对所述质量流量控制器的输出流量控制的影响最小化，并且提高质量流量控制器的流量控制的压力不灵敏性能。

4.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，所述闭环压力控制器被构造和布置为：如果在所述质量流量控制器对从源到目标的气体的流量进行控制时的流量控制期间存在上行压力干扰，那么所述闭环压力控制器将自动地调节所述上行比例控制阀的开放，以便于调整所述预先定义的体积内部的压力，以使得所述入口压力干扰对所述质量流量控制器的输出流量控制的影响最小化并且提高质量流量控制器的流量控制的压力不灵敏性能。

5.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，限定所述预先定义的体积的所述结构支撑以下各项中的一项或多项：所述第一流量计量仪、所述第二流量计量仪、所述上行比例控制阀以及所述下行比例控制阀。

6.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，所述第一质量流量计量仪包括热质量流量计量仪，并且所述下行比例控制阀位于所述热质量流量计量仪的下游。

7.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，所述第二比例控制阀位于所述第一比例控制阀的上游，所述预先定义的体积位于所述第一比例控制阀与所述第二比例控制阀之间，气体能够流经所述第一比例控制阀和所述第二比例控制阀；并且所述质量流量控制器还包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和所述温度传感器分别用于产生表示所述预先定义的体积中的气体的压力和温度的压力信号和温度信号。

8.根据权利要求7所述的质量流量控制器，其中，所述预先定义的体积在所述质量流量控制器内、位于所述第一控制阀与所述第二控制阀之间，并且所述闭环压力控制器被构造和布置为：(1)能够控制所述第二控制阀以便于使所述质量流量控制器(MFC)的内部压力缓慢地上升至入口气体的上行压力以便于避免冲击气体；并且(2)如果在所述流量控制时间段期间存在上行压力干扰，那么所述闭环压力控制器将自动地调节所述第二控制阀的开放，以便于调整所述预先定义的体积内部的压力，以使得所述入口压力干扰对所述质量流量控制器的输出流量控制的影响最小化，以便于提高质量流量控制器的流量控制的压力不灵敏性能。

9.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，所述质量流量控制器和所述处理器/控制器被配置和布置为进行如下操作：

(a)当所述设定点为零时关闭所述流量控制阀，并且打开位于所述流量控制阀上游的所述第二控制阀上游以允许来自所述源的所述气体填充所述预先定义的体积。然后关闭所述第二控制阀；

(b)当流量设定点从零变化到非零值时，所述第二控制阀保持关闭并且打开所述流量控制阀，以将由所述第一流量计量仪测量到的流量Qt调整到所述流量设定点；

(c)对于预定的时间段，所述质量流量控制器根据以下关系来验证基于压力信号的衰减速率的流率：

Q_v＝-V[d(P/T)]/dt

其中，Q_v是如由所述第二流量计量仪所确定的经验证的流率；

V是所述预定的体积；

P是如通过所述压力信号所测量到的压力；

T是如通过所述温度信号所测量到的温度；以及

d(P/T)/dt是比例P/T的第一导数；即，比例P/T的变化率；以及

(d)在流量验证之后，打开所述第二控制阀，以使质量流量控制器继续进行流量控制。

10.根据权利要求9所述的质量流量控制器，其中，所述预定的时间段在约50ms与约1000ms之间。

11.根据权利要求9所述的质量流量控制器，其中，所述质量流量控制器还被配置为：将经验证的流率Q_v与由所述第一流量计量仪测量到的流率Q_t进行比较，并且其中，如果Q_t与Q_v之间的偏差超过所述阈值则提供流量误差警报信号。

12.根据权利要求11所述的质量流量控制器，其中，所述质量流量控制器被配置为基于所测量到的Q_v和Q_v的值来执行自校准。

13.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，只要所述流量设定点是非零的，所述第一比例控制阀就被控制以允许气体根据穿过所述质量流量控制器的质量的流量设定点流率而流经所述质量流量控制器。

14.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，在将所述流量设定点设置为零之后，所述质量流量控制器被配置为立即关闭所述第二比例流量控制阀。

15.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，所述阈值是用户设定的。

16.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，所述阈值是工厂设定的。

17.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，根据针对过程的质量流量的可允许的容限来设定所述阈值，所述控制器用于利用所述过程来输送气体。

18.一种用于控制从源到目标的气体流量的压力不灵敏的质量流量控制器，所述质量流量控制器包括：

第一流量计量仪，所述第一流量计量仪被构造和布置为：根据设定点和所测量到的穿过所述质量流量控制器的气体的流量来提供质量流量信号；

第一比例控制阀，所述第一比例控制阀被构造和布置为：响应于阀控制信号来控制穿过所述质量流量控制器的气体的所述流量；

系统处理器/控制器，所述系统处理器/控制器被构造和布置为：根据设定点信号和质量流量信号来产生所述阀控制信号；

第二流量计量仪，所述第二流量计量仪包括压力传感器，所述压力传感器被构造和布置为提供表示流经所述质量流量控制器的所述气体的测量到的压力的压力测量信号，所述第二流量计量仪被构造和布置为：根据所述气体的所述测量到的压力来提供第二质量流量信号；

第二上行比例控制阀，所述第二上行比例控制阀被构造和布置在所述压力传感器的上游上游，以根据所述第二质量流量信号来选择性地控制进入所述质量流量控制器的气体的流率；

其中，所述压力传感器、所述第二上行流量比例控制阀以及所述系统处理器/控制器被进一步构造和布置为：形成闭环压力控制器，所述闭环压力控制器被配置为调整流入所述质量流量控制器的压力。

19.一种用于控制从源到目标的气体的流率的质量流量控制器，所述质量流量控制器包括：

第一流量计量仪，所述第一流量计量仪被构造和布置为：根据感测质量流量来测量穿过所述质量流量控制器的气体的质量的流率；

第二流量计量仪，所述第二流量计量仪包括压力传感器以及限定用于接收流经所述质量流量控制器的气体的预先定义的体积的结构，所述第二流量计量仪被构造和布置为：当气体被允许从所述预先定义的体积流动时，根据所述气体的测量到的压力衰减速率来测量并验证穿过所述质量流量控制器的所述气体的质量的流率；

上行比例控制阀，所述上行比例控制阀被构造和布置为：选择性地控制进入所述质量流量控制器的气体的流率；

下行比例控制阀，所述下行比例控制阀被构造和布置为：响应于根据设定点和如由所述第一流量计量仪测量到的流率所产生的控制信号而控制来自所述质量流量控制器的所述气体的质量的流率；以及

系统处理器/控制器，所述系统处理器/控制器被构造和布置为：产生所述控制信号，并且根据被允许从所述预定的体积流动的气体的所述测量到的压力衰减速率来验证所述质量流量控制器的质量流量控制的准确度；

其中，限定所述预先定义的体积的所述结构是安装块，所述安装块用于支撑至少所述第二流量计量仪和所述上行比例控制阀。