热式流量计、温度测量装置和热式流量计用程序的制作方法_2

文档序号:9509989阅读:来源:国知局
该旁路流道; 以及传感器流道,以相对于所述旁路流道连接所述流体阻力元件的前后的方式设置,在外 侧设置有所述上游电阻元件和所述下游电阻元件,所述量程修正量还包括用于进行与所述 旁路流道对应的修正的旁路量程修正成分,所述旁路量程修正成分是至少将所述测量对象 的流体的热导率作为变量的函数。
[0039] 作为用于高精度地修正因环境温度、实际的流量和流体种类而变化的量程误差的 具体式子,优选的是,所述流量输出部基于下述数学式3输出所述测量对象的流体的流量。
[0040] [数学式3]
[0041] G (t) = S {(Vu-Vd) / (Vu+Vd) -F (t)}
[0042] F (t) = at3+bt2+ct+d
[0043] t = (Y-f) /e (3)
[0044] Y= (Vu+Vd)2/(1+K(K-1)*SET2)
[0045] S = h (t) +i ( λ,t,SET) + j ( λ,t)
[0046] 其中,t :温度,G(t):流量的温度函数,Vu :上游电压,Vd :下游电压,(Vu-Vd)/ (Vu+Vd):传感器输出,F(t):零点修正温度函数,a、b、c、d :零点修正温度函数的各系数,Y : 修正后温度指标,e、f :将修正后温度指标表示为温度的一次式时的斜率和截距,(Vu+Vd)2: 修正前温度指标,K :修正常数,SET:相对于满量程的传感器输出的比例(修正前的流量值 与满量程的比例),S :量程修正量,h(t):表不通用量程修正成分的函数,i(t, λ, SET):表 示流体固有量程修正成分的函数,j ( λ,t):表示旁路量程修正成分的函数。
[0047] 为了能够根据上游电压和下游电压计算流体的当前温度,并且提高通过测量对象 的流体的热导率计算出的当前温度的精度,本发明还提供一种温度测量装置,其包括:流 道,测量对象的流体流过该流道;上游电阻元件,设置在所述流道的上游;下游电阻元件, 设置在所述流道的下游;修正后温度指标计算部,至少基于根据上游电压和下游电压计算 出的修正前温度指标和根据所述测量对象的流体的热导率计算出的修正常数计算修正后 温度指标,所述上游电压是向所述上游电阻元件施加的电压,所述下游电压是向所述下游 电阻元件施加的电压;以及当前温度计算部,根据所述修正后温度指标计算当前温度。
[0048] 为了在现有的热式流量计中用于计算流量而更新程序,并且输出比现有技术更降 低了零点误差和量程误差的流量,本发明还提供一种热式流量计用程序,其用于热式流量 计,所述热式流量计包括:流道,测量对象的流体流过该流道;上游电阻元件,设置在所述 流道的上游;以及下游电阻元件,设置在所述流道的下游,所述热式流量计用程序使计算机 发挥流量计算部的作用,所述流量计算部基于上游电压、下游电压和所述测量对象的流体 的热导率计算所述测量对象的流体的流量,所述上游电压是向所述上游电阻元件施加的电 压,所述下游电压是向所述下游电阻元件施加的电压。例如,当进行程序更新时,可以使用 将所述热式流量计用程序存储在CD、DVD、闪存器等记录介质中得到的热式流量计用程序介 质。
[0049] 发明效果
[0050] 由此,按照本发明的热式流量计,由于基于上游电压、下游电压和所述测量对象的 热导率来输出流量,所以能够高精度地修正与热导率具有关系性的零点误差和量程误差, 从而可以输出接近实际流量的值。此外,由于能够基于热导率和规定的计算式等,计算与所 述测量对象的流体种类对应的修正量,所以也能够省略一部分用于确定生成修正量所需要 的参数的实验等。
【附图说明】
[0051] 图1是表示本发明一种实施方式的热式流量计的传感器部分的示意图。
[0052] 图2是表示与图1为同一实施方式的热式流量计的计算机构的功能框图。
[0053] 图3是表示修正前温度指标和环境温度的关系的实测数据的图。
[0054] 图4是表示流量对每种流体的修正前温度指标和环境温度的关系的影响的图以 及表示从各图求出的变化比率和热导率的关系的图。
[0055] 图5是表示流量对每种流体的变化比率和流量的关系的影响的图以及表示从各 图求出的变化比率和热导率的关系的图。
[0056] 图6是表示本实施方式的零点修正量的修正结果的图。
[0057] 图7是表示在以往的热式流量计中出现的量程误差的图。
[0058] 图8是表示流体固有量程误差相对于流量的斜率的图以及根据所述图计算出的 斜率和热导率的关系的图。
[0059] 图9是表示仅通过通用量程修正成分和流体固有量程修正成分进行的量程修正 结果的图。
[0060] 图10是表示通过包含全部成分的量程修正量进行的量程修正结果的图。
[0061] 附图标记说明
[0062] 100 · · ·热式流量计
[0063] Iu · · ·上游电阻元件
[0064] Id · · ·下游电阻元件
[0065] 2 · · ·流量计算部
[0066] 3 · ??传感器输出计算部
[0067] 4 · · ·零点修正量计算部
[0068] 41 · ??零点修正温度函数存储部
[0069] 42 ···修正后温度指标计算部
[0070] 43 ···当前温度计算部
[0071] 44 ···零点修正量确定部
[0072] 5 · ??量程修正量计算部
[0073] 51 · ??量程修正函数存储部
[0074] 52 ···量程修正量确定部
[0075] 6 · · ·修正计算部
【具体实施方式】
[0076] 下面参照各附图,对本实施方式的热式流量计100进行说明。
[0077] 本实施方式的热式流量计用于非接触地测量例如在半导体制造工序中使用的气 体的流量。在此,作为使用的气体有腐蚀性气体出(:1 2、(:12、!1(:1、(:1&等)、反应性气体(SiH4、 B2H6等)等和不活泼气体(N 2、He等)等各种气体。
[0078] 更具体地说,如图1的示意图所示,所述热式流量计100包括:旁路流道BC,作为 流体的气体流过该旁路流道BC ;传感器流道SC,在从所述旁路流道BC分路的细管内从所述 旁路流道BC分流的气体流动;流量测量机构FM,用于基于流过所述传感器流道SC的气体 来测量流量;以及作为流体阻力的层流元件FR,设置在所述旁路流道BC的所述分路流道的 分路点和合流点之间,具有多个内部流道。另外,所述层流元件FR使旁路流道BC和传感器 流道SC的分流比成为规定的设计值,例如,可以使用将多个细管插入外管而形成的层流元 件、或使用层叠多张具有多个贯通孔的薄的平板而形成的层流元件。
[0079] 所述传感器流道SC由大体U形的中空细管形成,该细管是不锈钢等金属制的细 管。在所述细管的相当于U形底部的直线状部分上缠绕有所述流量测量机构FM具备的两 个电阻元件。
[0080] 所述流量测量机构FM包括:传感器部SP,进行与在传感器流道SC内流动的气体 的流量对应的输出;以及流量计算部2,基于来自所述传感器部SP的输出,计算流过传感器 流道SC和旁路流道BC的气体的质量流量。
[0081] 所述传感器部SP包括:作为线圈的上游电阻元件Ru,在传感器流道SC的上游缠 绕在细管的外表面上;以及作为线圈的下游电阻元件Rd,在传感器流道SC的下游缠绕在细 管的外表面上。所述上游电阻元件Ru和下游电阻元件Rd由伴随温度的变化而电阻值增减 的发热电阻丝形成,由一个构件兼作为加热装置和温度检测装置。
[0082] 此外,所述传感器部SP是恒定温度方式,由将所述上游电阻元件Ru作为一部分的 电桥电路构成上游恒定温度控制电路lu,并且由将所述下游电阻元件Rd作为一部分的电 桥电路构成下游恒定温度控制电路Id。
[0083] 所述上游恒定温度控制电路Iu包括:上游电桥电路,并联由所述上游电阻元件Ru 和相对于该上游电阻元件Ru串联的温度设定用电阻Rl构成的串联电阻组以及串联两个固 定电阻R2、R3得到的串联电阻组;以及反馈控制电路,由运算放大器构成,所述运算放大器 将所述上游电阻元件Ru和温度设定用电阻Rl的连接点的电位与两个固定电阻的连接点的 电位的差(Vu)向上游电桥电路反馈,以保持上游电桥电路的平衡。
[0084] 所述下游恒定温度控制电路Id也与上游恒定温度控制电路Iu同样,其包括:下游 电桥电路,并联由所述下游电阻元件Rd和相对于该下游电阻元件Rd串联的温度设定用电 阻Rl构成的串联电阻组以及串联两个固定电阻R2、R3得到的串联电阻组;以及反馈控制电 路,由运算放大器构成,所述运算放大器将所述下游电阻元件Rd和温度设定用电阻Rl的连 接点的电位与两个固定电阻的连接点的电位的差(Vd)向下游电桥电路反馈,以保持下游 电桥电路的平衡。
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