CN101223431A - 具有无线远程单元的泄漏检测系统 - Google Patents

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Abstract

一种泄漏检测系统，包括：具有无线基站单元的示踪气体泄漏检测器；以及响应来自泄漏检测器的由无线链路接收的泄漏检测器信息产生由泄漏检测器测得的泄漏率的字母数字显示的手持无线远程单元。远程单元包括无线收发器响应接收到的泄漏检测器信息与泄漏检测器的无线基站单元、显示器和控制器通信，以在显示单元上产生显示。远程单元被配置成控制泄漏检测器并显示泄漏检测器工作模式。

Description

具有无线远程单元的泄漏检测系统
技术领域
本发明涉及一种示踪气体泄漏检测系统并更具体地涉及一种利用显示泄漏检测器工作信息的手持无线远程单元的泄漏检测系统和方法。
背景技术
氦质谱仪泄漏检测是一种公知的泄漏检测技术。氦气作为通过受测单元中的最小泄漏的示踪气体。在通过泄漏气后，含氦的检测样本被引入到泄漏检测器并被测量。泄漏检测器的重要部件是检测和测量氦的质谱仪管道。输入检测样本被离子化并由质谱仪管道进行质谱分析以分离和测量氦成分。受测单元可包括大型或小型的密封腔。所述密封腔可以是进行泄漏检测的真空容器。
在示踪气体泄漏检测器的一种工作模式中，泄漏检测器的入口，即检测口连接于受测单元的密封腔。密封腔可由真空泵抽系统抽真空。由检测操作人员把氦喷至密封腔的外部。如果受测单元存在泄漏，则氦被吸入到受测单元的密封腔并由泄漏检测器测量。检测到的氦量代表泄漏率。可通过在密封腔上移动氦喷射并确定泄漏率最高的位置来确定泄漏位置。然后修理泄漏或采取其它适当的行动。
在许多场合下，受测单元是大型的并且具有不规则形状。例如，泄漏检测器可用来检测用于制造半导体晶片的真空处理设备中的泄漏。这种设备的实例包括但不局限于，离子注入和喷涂设备。这种处理设备包括检测泄漏的真空容器。在某些情形下，这种设备是20-50英尺长并且需要各种门和接入面板的开口以到达受测真空容器。另外，检测设备和其它物体可能干扰受测单元周围的区域。
泄漏检测器可紧挨于受测单元。然而，氦气被喷至真空容器上的位置可以是离泄漏检测设备20-50英尺或更高。因此，操作人员无法在远端位置将氦气喷至真空容器并同时观察由泄漏检测器检测到的泄漏率。
一种现有技术的方法需要两个操作人员，一个喷氦气而另一个在泄漏检测器观察泄漏量。然而，可能无法被稳定地提供两个操作人员。此外，这种处理包括口头通信以确定泄漏位置的协调并因此引入不便和可能的失败。
另一现有技术方法包括使用通过电缆连接于泄漏检测器的手持单元。操作人员可在设备周围移动并观察手持单元上的测得的泄漏率。尽管这种配置原则上是令人满意的，然而电缆可能太短而无法到达感兴趣的位置或者在受测单元和受测单元周围的设备中的部件中打结。因此，电缆连接的显示单元仅部分地降低在大型系统中检测泄漏的难度。
因而，需要改进泄漏检测系统和方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种泄漏检测系统包括：具有无线基站单元的示踪气体泄漏检测器；以及响应于来自泄漏检测器的由无线链路接收的泄漏检测器信息而产生由泄漏检测器测得的泄漏率的字母数字显示的手持无线远程单元。
远程单元包括与泄漏检测器的无线基站单元通信的无线收发器、显示单元以及响应接收到的泄漏检测器信息在显示单元上产生显示的控制器。远程单元可被配置成显示泄漏检测器工作模式。
远程单元还包括键区，用来通过从远程单元至泄漏检测器的无线基站单元的无线链路控制泄漏检测器的操作。
控制器可被配置成在显示单元上产生泄漏率的条形图显示并使操作人员选择泄漏率的线性显示或对数显示。
根据本发明的第二方面，无线远程单元包括与示踪气体泄漏检测器的基站单元无线通信的无线收发器、显示单元以及响应来自泄漏检测器的由无线链路接收的泄漏检测器信息在显示单元上产生由泄漏检测器测得的泄漏率的字母数字显示。
根据本发明的第三方面，提供一种操作示踪气体泄漏检测器的方法。该方法包括：用示踪气体泄漏检测器测量受测单元的泄漏率；将代表测得的泄漏率的信息发送给无线远程单元；以及在无线远程单元上提供测得的泄漏率的字母数字显示。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在参照附图，附图被援引于此以供参考并且其中：
图1是根据本发明一个实施例的泄漏检测系统的示意性方框图；
图2是根据本发明一个实施例的泄漏检测系统的操作的流程图；
图3示出根据本发明一个实施例的手持无线远程单元的实施例；
图4A是根据本发明一个实施例的泄漏检测器的示意性方框图；
图4B是根据本发明一个实施例的远程单元的示意性方框图；
图5是示出根据本发明一个实施例的无线远程单元的操作的流程图；
图6A-6H示出根据本发明的实施例的无线远程单元上的操作显示；
图7示出根据本发明一个实施例的无线远程单元上的设置显示。
具体实施方式
图1中示出根据本发明一个实施例的泄漏检测系统的示意性方框图。泄漏检测器10通过真空连接管12连接于受测单元14。受测单元14可以是泄漏检测所需的具有密封腔或密封容器的任何设备。在非限定性实例中，泄漏检测系统可用来检测用于半导体晶片制造的处理设备的真空容器中的泄漏。待测单元14可包括一个或多个真空泵16，用来对受测单元14抽真空。本发明最利于检测大型受测单元，但也能用于任何尺寸的密封腔中的泄漏检测。
泄漏检测器10是通过检测流过密封腔中的泄漏点的诸如氦气的示踪气体而检测泄漏的示踪气体泄漏检测设备。泄漏检测器10具有泄漏率显示器并根据其配置具有各种控制。例如，真空连接管12可连接于泄漏检测器10的检测口18和受测单元14的密封腔之间。泄漏检测器可连接于各真空地点。在典型实施例中，泄漏检测器10可被安装在带轮子的手推车上并从一个地点移动至另一地点。因此，泄漏检测器10可以是便携的但不是手持仪器。
泄漏检测系统还包括通过无线通信链路与泄漏检测器10通信的无线远程单元30。如下所述，泄漏检测器10可提供与无线远程单元30通信的无线基站单元。无线远程单元30包括显示泄漏检测器信息——例如测得的泄漏率——的显示单元32，并包括键区34或触摸屏。下面详细说明无线远程单元30。
泄漏检测系统还包括示踪气体源，例如氦气喷射器40。可使用氦气喷射器40引导氦气至受测单元14上的感兴趣区42。感兴趣区42可以是可疑泄漏区。氦气喷射器40可包括装有氦气的容器以及以受控的速率将氦气从容器释放的阀。
下面结合图2的流程图对图1的泄漏检测系统的操作进行说明。首先，泄漏检测器10通过真空连接管12连接于受测单元14的真空容器，而真空容器被真空泵16抽真空。泄漏检测器10典型地包括一个或多个真空泵，它们在泄漏检测器10的检测口18建立合需的压力水平。操作人员确定泄漏检测器10正确工作并随后移动至载有无线远程单元30和氦气喷射器40的受测单元。
在步骤100中，氦被喷到受测单元14的感兴趣区42处。感兴趣区42可以是受测单元14的真空容器的疑有泄漏的区并且可以在泄漏检测器10的远处。此外，操作人员可能需要开启和/或拆下门或接入面板以到达感兴趣区42。喷至受测单元14上的氦气通过大气和真空容器中的减压水平之间的压力差被吸入到真空容器中。
在步骤102中，吸入到真空容器中的氦气流过检测端口18并由泄漏检测器10测得。测得的氦气量是泄漏率的函数并指示泄漏存在和泄漏的相对大小。
在步骤104中，测得的泄漏率通过无线链路从泄漏检测器10发送至无线远程单元30。测得的泄漏率被显示在无线远程单元30的显示单元32上。
在步骤106中，测得的泄漏率由无线远程单元30上的操作人员观察，由此通知操作人员在感兴趣区42是否存在泄漏。可通过移动氦气喷射器40并观察无线远程单元30上的测得的泄漏率的变化而确定泄漏位置。当氦气喷射器40最靠近真空容器的泄漏点时测得的泄漏率最大。由此确定泄漏位置。相反，如果测得的泄漏率低于一门限水平，则没有泄漏指示并且操作人员可移动至新的感兴趣区并继续泄漏检测。
图3示出根据本发明的一个实施例的无线远程单元30的一个例子。显示单元32和键区34被安装在配置以手持操作的机壳200中。天线202允许以无线方式与泄漏检测器10中的无线基站单元通信。无线远程单元30还包括音频电路36(图4B)以提供泄漏率的音频指示。如下文所述，远程单元30还可包括RF收发器、控制器和电池(图3中未示出)。
显示单元32可以是液晶显示器(LCD)或具有适当尺寸和功耗的其它用于手持单元的显示器。显示单元32用来显示从泄漏检测器10接收到的泄漏检测器信息并显示关于无线远程单元30的操作和设置的信息。例如，显示单元32可显示由泄漏检测器10测得的泄漏率。
键区34可利用键开关的任何合需配置。在某些实施例中，键区34用来控制泄漏检测器10的操作，由此提供泄漏检测器10的无线远程控制。在其它实施例中，无线远程单元30不用来控制泄漏检测器10的操作，而是用作显示装置以远程监控泄漏检测器信息，例如泄漏率。键区34还用来控制无线远程单元30的操作，例如电源开/闭、设置功能，并控制显示背光源。键区34可用业内公知的硬件开关、软键或它们的组合来实现。
如上所述，无线远程单元30较佳地被配置成手持操作。因此，无线远程单元30的尺寸和重量使操作人员能单手握住它并进行泄漏检测操作。在一个实施例中，壳体200具有大约7.73英寸的长度、大约3.73英寸的宽度和大约1.84英寸的厚度。在该实施例中，无线远程单元30具有大约1磅的重量。应当理解这些值仅为例示的并且不构成对本发明范围的限制。
在图3的实施例中，键区34包括用来开启/关闭单元电源的开/关键210。检测/保持键212将泄漏检测器设置在检测模式或保持模式。检测模式是进行泄漏检测的正常工作模式。保持模式是不执行检测的待机模式，但检测口不通风。背光灯键214将显示器背光灯开启/关闭。显示器背光灯在规定时间间隔后自动关闭以节省功耗。归零键216将泄漏检测器处的泄漏率信号归零。标准泄漏键218打开和关闭泄漏检测器内的定量氦泄漏，用户可以启用来自无线远程单元的标准泄漏以校验泄漏检测器被校正并且操作正确。五个一簇的设置键220允许用户配置无线远程单元30。配置设定包括但不局限于：扬声器音量控制、显示器背光灯亮度、无线电设置功能、显示屏对比度调节和自动关闭前的时间。
如图4A所示，泄漏检测器10包括无线基站300、天线302、泄漏检测器CPU310和泄漏检测单元312。泄漏检测单元312可包括业内公知的质谱仪、一个或多个真空泵、阀和真空导管。泄漏检测单元312接收通过检测口18的含示踪气体的检测样本，测量示踪气体并将测得的泄漏率的数字值提供给泄漏检测器CPU 310。
无线基站单元300包括射频(RF)收发器320、串行通信收发器322和电源324。无线基站单元300经由天线302和无线链路330与远程单元30通信。无线基站单元300还使用串行通信协议经由串行通信收发器322与泄漏检测器CPU 310通信。泄漏检测器CPU 310控制泄漏检测器10的操作并尤其控制泄漏检测单元312的操作以测量受测单元的泄漏率。泄漏检测器CPU 310控制将泄漏检测器信息传送至远程单元30并响应从远程单元30接收到的信号。
如图4B所示，远程单元30包括天线202、电池340和安装在机壳200中的印刷电路板342。印刷电路板342提供远程单元30的电路的安装和互连。控制器350、RF收发器352、电源354、显示单元32、键区34和音频电路36被安装在印刷电路板342上。RF收发器352接收数据和来自控制器350的控制信号并经由天线202和无线链路330与泄漏检测器10通信。控制器350控制远程单元30的操作，包括接收和处理来自泄漏检测器10的信息，在显示单元32上生成显示，产生音频信号，响应操作人员的键区输入并将信号传送给泄漏检测器10。仅作为例示，控制器350可以是由Freescale半导体公司(德克萨斯，奥斯汀)制造的MC9512E系微型控制器。电源354将来自电池340的电压转换成适当的电压和电流以操作远程单元30的部件。音频电路36包括安装在印刷电路板342上的音频放大器和扬声器。音频耳机连接器安装于机壳200。
包括RF收发器320和352和天线302和202的在泄漏检测器和远程单元30之间通信的射频电路使用跳频、直接FM、扩频(FHSS)技术提供2.4GHz无线串行通信链路。这种类型的无线链路使用RS-232串行数据通信协议在刺耳的场内工业环境中提供高达400英尺的可靠的无线链路。通信包括泄漏检测系统信息和RF配置数据。可使用工业、科学和医疗操作的2.4000-2.4835GHz自由频带以实现直接、世界范围的应用。在一个实例中，RF收发器320、352利用由AeroComm公司(堪萨斯州，列涅萨)制造的型号AC4424-100的一部分。应当理解这种RF配置仅为例示的并且不对本发明的范围构成限制。具体地说，在本发明的范围内可以采用不同的频带、不同的调制技术和不同的通信协议。
射频电路可提供有多个信道以工作在具有两个或多个泄漏检测器和两个或多个远程单元的设施中。使用这种配置，不同的远程单元可与不同的泄漏检测器通信而不会产生干扰。系统被配置成使远程单元建立与单个泄漏检测器的通信，并且其它远程单元被禁止与同一泄漏检测器通信，只要连接保持在原位。然而，其它远程单元能同时与不同泄漏检测器通信。在具有单个泄漏检测器和单个远程单元的较小型设施中，则可以采用单个RF信道。
远程单元30在操作人员不方便观察显示单元32的情形下提供应用程序的泄漏率的音频指示。控制器350产生提供给音频电路36的音频信号。音频信号被提供给扬声器或由操作人员佩戴的耳机。频率范围在200-6000Hz的音频信号可以与泄漏率成比例并以规定速率以脉冲形式开启和关闭。脉冲速率和音调频率可指示泄漏率。可以看出音频信号不提供泄漏率的数字值而是指示泄漏率的范围并指示泄漏率是增加还是减少。这种功能在操作人员在感兴趣区移动氦气喷射器并试图确定泄漏位置的情形下是有用的。
图5示出根据本发明一个实施例的无线远程单元的操作的流程图。在步骤400中，通过操作开启/关闭键210(图3)导通电源。在步骤402中，在远程单元30的范围内和远程单元30可用于工作的范围内搜索泄漏检测器。信号由RF收发器352在选定的信道上发送。初始信道例如可以是默认信道。在步骤404中，判断是否已找到泄漏检测器。如果RF收发器352没有从选定信道上的泄漏检测器接收到答复，则进程返回到步骤402并且选择新的信道以继续搜索泄漏检测器。如果在步骤404找到泄漏检测器，则在步骤406建立通信。远程单元30的操作人员可确认所应答的泄漏检测器是感兴趣的泄漏检测器。如果不是，则操作人员可请求在步骤402中继续搜索。假设在步骤406中建立与泄漏检测器的通信，则在步骤406中启动超时计时器。
在步骤410中，控制器350确定是否从泄漏检测器接收到通信。如果经由无线链路330、天线202和RF收发器352接收到泄漏检测器通信，则在步骤412通过控制器350处理接收到的数据。接收到的数据根据接收的数据的类型被处理。在测量泄漏率的信号的情形下，控制器350可在显示单元32上产生显示，可产生被发送至音频电路36的音频信号，或两者一起进行。在泄漏检测器模式信号的情形下，控制器350在显示单元32上产生模式显示。当从泄漏检测器接收到通信时，超时计时器被重新启动并且处理返回到步骤410。
如果没有接收到泄漏检测器通信，则控制器350在步骤420确定是否已接收到键击。如果接收到键击，则在步骤422处理该键击。根据所选键的功能处理键击。检测/保持键212、归零键216和标准泄漏键218使控制器350经由RF收发器352、天线202和无线链路330将信号发送至泄漏检测器。背光灯键214将显示器背光灯开启/关闭。根据所选的设置功能处理设置键220。键击还使超时计时器重新启动，并且进程返回到步骤410。
如果在步骤420中未接收到键击，则控制器350在步骤430确定超时计时器是否已超时。如果超时计时器未超时，则进程返回到步骤410并可用来接收泄漏检测器通信和键击。如果超时计时器已超时，则在步骤432中关闭电源。
图6A-6H示出根据本发明的实施例的无线远程单元30的显示单元32上的显示的例子。显示单元32上的显示包括泄漏率显示500、模式显示502、电池指示504和信号指示506。电池指示504指示远程单元30的电池340的电量，例如由电池图标的变黑部分的长度表示。信号指示506可使用传统多条形体显示以指示由RF收发器352接收的信号的相对强度。
在图6A-6H的实施例中，泄漏率显示500包括条形图显示520和字母数字显示522。条形图显示520包括刻度530和具有相对刻度530的长度并指示泄漏率的条形体532。在某些实施例中，图6A所示的对数刻度或图6B所示的线性刻度可由操作人员选择。由于泄漏检测器10能测量很宽范围的泄漏率，字母数字显示器522可利用指数符号。应当理解在本发明的范围内可以采用不同的泄漏率显示。例如，可单独使用条形图显示520或字母数字显示522。此外，可采用其它泄漏率显示技术。
模式显示器502指示使用图6A-6H的实施例中的一个或多个字指示泄漏检测器10的当前工作模式。因此，图6A-6C中的模式显示502指示泄漏检测器处于“检测”模式。图6D中的模式显示502指示泄漏检测器处于“保持”模式。图6B中的模式显示502指泄漏检测器处于“标准泄漏”模式。图6F中的模式显示502指泄漏检测器处于“通风”模式。图6G中的模式显示502指示泄漏检测器处于“粗略”模式。图6H中的模式显示502指示泄漏检测器处于“校准”模式。
图6A-6H以及上述的显示被用于泄漏检测系统的正常工作模式。远程单元30还具有一个或多个显示，用来设置远程单元的功能。设置显示的一个实例示出于图7中。设置显示由输入键选择。设置功能可包括但不局限于扬声器音量控制600、显示器背光灯亮度控制、包括信道数调整的射频设置功能602、显示屏对比度调整604以及在远程单元在禁用后到关闭前的时间调整。应当理解在本发明的范围内可采用不同的设置功能。
应当理解，远程单元30可具有控制泄漏检测器的某些工作模式、全部工作模式或不控制任何工作模式的能力。在图3的实施例中，远程单元30可控制泄漏检测器的检测、保持、归零和标准泄漏模式。在其它实施例中，远程单元30具有更多或更少的泄漏检测器10控制，而在一些实施例中，远程单元30不存在对泄漏检测器的控制。在这些实施例中，远程单元30用作监视器以显示测得的泄漏率并有选择地显示其它泄漏检测器操作信息，例如工作模式(描述设置功能)。
尽管已如此对本发明的至少一个实施例的若干方面进行了描述，然而本领域内技术人员应当理解可以作出多种变化、修改和改进。这些变化、修改和改进作为本公开的一部分，并且包含在本发明的精神和范围内。因此，前面的说明和附图仅为示例性的。

Claims (20)

1.一种泄漏检测系统，包括：
具有无线基站单元的示踪气体泄漏检测器；以及
响应于经由无线链路从所述泄漏检测器接收到的泄漏检测器信息而产生由所述泄漏检测器测得的泄漏率的字母数字显示的手持无线远程单元。
2.如权利要求1所述的泄漏检测系统，其特征在于，所述无线远程单元包括与所述泄漏检测器的无线基站单元通信的无线收发器、显示单元、以及响应于接收到的泄漏检测器信息在所述显示单元上产生显示的控制器。
3.如权利要求2所述的泄漏检测系统，其特征在于，所述无线远程单元还包括容纳所述无线收发器、所述显示单元和所述控制器的机壳，所述机壳具有适于手持操作的尺寸和形状。
4.如权利要求1所述的泄漏检测系统，其特征在于，所述无线远程单元被配置成显示泄漏检测器工作模式。
5.如权利要求1所述的泄漏检测系统，其特征在于，所述无线远程单元还包括键区，用来经由从所述远程单元至所述泄漏检测器的无线基站单元的无线链路来控制所述泄漏检测器的操作。
6.如权利要求5所述的泄漏检测系统，其特征在于，所述键区被配置成选择所述泄漏检测器的工作模式。
7.如权利要求2所述的泄漏检测系统，其特征在于，所述控制器被配置成在所述显示单元上产生由所述泄漏检测器测得的泄漏率的条形图显示。
8.如权利要求7所述的泄漏检测系统，其特征在于，所述控制器被配置成可供操作人员选择泄漏率的线性显示或对数显示。
9.如权利要求2所述的泄漏检测系统，其特征在于，所述控制器被配置成产生指示由所述泄漏检测器测得的泄漏率的音频信号。
10.如权利要求1所述的泄漏检测系统，其特征在于，所述收发器包括用于与不同泄漏检测器通信的两个或多个信道。
11.一种无线远程单元，包括：
被配置成与示踪气体泄漏检测器的基站单元无线通信的无线收发器；
显示单元；以及
控制器，响应于经由无线链路从所述泄漏检测器接收到的泄漏检测器信息在所述显示单元上产生由所述泄漏检测器测得的泄漏率的字母数字显示。
12.如权利要求11所述的无线远程单元，其特征在于，所述控制器被配置成在所述显示单元上产生泄漏检测器工作模式的显示。
13.如权利要求11所述的无线远程单元，其特征在于，还包括键区，用来经由从所述远程单元至所述泄漏检测器的无线链路输入操作人员的命令以控制所述泄漏检测器的操作。
14.如权利要求11所述的无线远程单元，其特征在于，所述无线收发器包括用于与不同泄漏检测器通信的两个或多个信道。
15.如权利要求11所述的无线远程单元，其特征在于，还包括容纳所述无线收发器、所述显示单元和所述控制器的机壳，所述机壳具有适于手持操作的尺寸和形状。
16.如权利要求11所述的无线远程单元，其特征在于，所述控制器被配置成在所述显示单元上产生无线电信号强度指示。
17.一种操作示踪气体泄漏检测器的方法，包括：
用示踪气体泄漏检测器测量受测单元的泄漏率；
将代表测得的泄漏率的信息发送给无线远程单元；以及
在所述无线远程单元上提供测得的泄漏率的字母数字显示。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括在所述无线远程单元上显示所述泄漏检测器的工作模式。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括从所述无线远程单元控制所述泄漏检测器。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，控制所述泄漏检测器包括控制泄漏检测器工作模式。
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