CN101763096A - 自动标定检验系统及其标定检验方法 - Google Patents

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吴薇
苏乾益
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Abstract

本发明涉及一种自动标定检验系统,该系统包括:气源,用于提供自动标定检验所用的待测气体;校准模块,与气源相连,为标定检验质量流量控制器提供标定检验基准;标定检验台,与校准模块相连,用于放置待标定检验质量流量控制器,与PC机相连,使待标定检验质量流量控制器与PC机通信;PC机,与校准模块以及标定检验台相连,用于实时读取待标定检验质量流量控制器的流量检测电压,以及校准模块的流量读数,并将读取的信息写入待标定检验质量流量控制器,控制并完成对待标定检验质量流量控制器的标定检验。该系统及方法利用数字通讯技术完成对质量流量控制器的自动标定检验,大大提高了生产效率。

Description

自动标定检验系统及其标定检验方法
技术领域
[0001] 本发明涉及质量流量控制器领域,尤其涉及一种质量流量控制器的自动标定检验
系统及其标定检验方法。背景技术
[0002] 质量流量控制器(Mass Flow Controller, MFC)用于对气体质量流量进行精密测量及控制。其测量及控制精度不受一定范围的气压及温度变化影响。质量流量计(MassFlow Meter, MFM)用于对气体的质量流量进行精密测量。
[0003] 如图1所示,MFC由分流器、传感器、电路板及调节阀四个部分组成。分流器、传感器及电路板的测量部分组成了质量流量控制器的流量测量单元,它们也组成了MFM。调节阀与电路板的控制部分组成了 MFC的控制单元,它们只存在于MFC中。因此,每台MFC都包含一台MFM。
[0004] 其测量原理为:传感器将流经的气体一分为二,一部分流入传感器,其质量流量的实际大小由传感器测量;其它部分流过分流器,其大小由分流器限制。分流器的规格与量程范围的大小成比例。传感器输出的电压与流经传感器的气体质量流量大小成正比,该流量的大小与分流器的设计有关,与通过质量流量计或质量流量控制器的总流量成正比。电路板放大了传感器测得的信号并将其线性化,所以电路板的输出值也就是显示值,与通过MFC或MFM的气体的质量流量大小成比例。输出信号为0-5V电压:当信号为零时,表示没有气体流过;当信号为5V时,表示流过的气体质量流量达到满量程。满量程为设计及标定时的最大质量流量大小。流量监测输出和设定信号的输入均可以从电路板获得。[0005] 目前,MFC的生产大都采用由专人进行装配、标定等一系列流程的方式,最后再进行检验出厂。这样做大大浪费了人力物力,生产效率也因此大大降低。[0006] 发明新型内容
[0007] 本发明的目的是提供一种自动标定检验系统及其标定检验方法,该系统及方法利用数字通讯技术完成对质量流量控制器的自动标定检验,大大提高了生产效率,可克服现有技术的不足。
[0008] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案。
[0009] —种自动标定校验系统,该系统包括:气源,用于提供自动标定检验所用的待测气体;校准模块,与所述气源相连,为标定检验质量流量控制器提供标定检验基准;标定检验台,与所述校准模块相连,用于放置待标定检验质量流量控制器,与PC机相连,使所述待标定检验质量流量控制器与PC机通信;PC机,与所述校准模块以及标定检验台相连,用于实时读取所述待标定检验质量流量控制器的流量检测电压,以及所述校准模块的流量读数,并将读取的信息写入所述待标定检验质量流量控制器,控制并完成对所述待标定检验质量流量控制器的标定检验。
[0010] 其中,所述校准模块包括与所述气源及所述标定检验台相连的校准标准元件molbloc,以及与所述校准标准元件molbloc相连的支持元件molbox,所述校准标准元件
3molbloc检测系统中的气体流量,并将结果发送给所述支持元件molbox,所述支持元件molbox与所述PC机相连,将所述校准标准元件molbloc的检测数据显示并发送到所述PC机。
[0011] 其中,所述气源与所述校准标准元件molbloc之间还连接有减压器,用于调整进入系统的气体的压力,使压力保持在待标定检验质量流量控制器以及校准标准元件molbloc的工作压力范围内。
[0012] 其中,所述标定检验台还与电源连接,为放置的所述待标定检验质量流量控制器供电。
[0013] 其中,所述PC机与所述标定检验台通过RS485接口通信。
[0014] 本发明还提供了一种基于上述系统的自动标定检验方法,该方法包括步骤:
[0015] SI.将待标定检验质量流量控制器放置在标定检测台,打开气源,使其达到满量
程;
[0016] S2.读取达到满量程时所述质量流量控制器的流量检测电压,并将此时校准标准元件mobloc的流量读数以及所述流量检测电压写入所述待标定质量流量控制器;[0017] S3.随机设定通过系统的气体的流量,将所述校准标准元件molbloc的每个流量读数,以及在每个流量读数下的所述质量流量控制器的流量检测电压写入所述待标定质量流量控制器;
[0018] S4.对所述写入的流量读数以及对应的流量检测电压进行算法拟合,完成标定;[0019] S5.将所述质量流量控制器设置在需要检验的量程;
[0020] S6.比较校准标准元件molbloc的流量读数与所述质量流量控制器的流量检测电压,若比较结果未超出预设精度,则判断所述质量流量控制器合格,否则,判断所述质量流量控制器不合格,返回步骤S3。
[0021] 其中,在步骤S4中,采用最小二乘法进行算法拟合。
[0022] 本发明的方法及系统通过串口通信可实时获取质量流量传感器以及molbloc的流量检测数据,省去了人工比较的过程,直接用计算机对标定步骤进行模拟,完成标定、检验,大大提高了生产效率。
附图说明
[0023] 图1为质量流量控制器结构示意图;
[0024] 图2为依照本发明一种实施方式的自动标定检验系统的结构示意图;[0025] 图3为依照本发明一种实施方式的自动标定检验方法流程图;[0026] 图4为实施例的自动标定检验方法流程图。
具体实施方式
[0027] 本发明提出的自动标定检验系统及其标定检验方法,结合附图和实施例详细说明如下。
[0028] 如图2所示,依照本发明一种实施方式的自动标定检验系统包括:气源l,用于提供自动标定检验所用的待测气体;校准模块2,与气源相连,为标定检验质量流量控制器提供标定检验基准,包括与气源1及标定检验台相连4的校准标准元件molbloc21,以及与
4校准标准元件molbloc21相连的支持元件molbox22,支持元件molbox22与PC机4相连。molbloc21检测系统中的气体流量,并将结果发送给molbox22, molbloc是一个流量基准源,精度为千分之二, molbox对molbloc的检测结果进行显示,其也具有通讯功能,即将所得到的瞬时流量检测结果通过编程发送给上位PC机与待标定检验产品的流量检测结果进行比较;标定检验台3,与校准模块2相连,用于放置待标定检验质量流量控制器,其与PC机4相连,使待标定检验质量流量控制器与该PC机4通信;PC机,与校准模块2以及标定检验台3均相连,用于实时读取待标定检验质量流量控制器的流量检测电压,以及流量指标仪22的流量读数,并将读取的信息写入所述待标定检验质量流量控制器,控制并完成对待标定检验质量流量控制器的标定检验。
[0029] 其中,气源1与校准标准元件molbloc21之间还连接有减压器5,用于调整系统内气体的压力,使压力保持在待标定产品以及校准标准元件molbloc21的工作压力范围内。标定检验台3还与电源6连接,为放置的待标定检验质量流量控制器供电。优选地,PC机4与标定检验台3通过RS485接口通信。
[0030] 如图3所示,基于上述的自动标定检验系统的自动标定检验方法包括步骤:[0031] Sl.将待标定质量流量控制器放置在标定检测台,打开气源,使其设定达到满量程;
[0032] S2. PC机通过与molbloc之间、以及与待标定质量流量控制器之间的通信,读取达到满量程时待标定质量流量控制器的流量检测电压,将此时molbox显示的的molbloc检测的流量读数以及待标定质量流量控制器的流量检测电压写入待标定质量流量控制器,粗标定该质量流量控制器的满量程;
[0033] S3.随机设定或预先根据标定精度要求定点设置通过系统的气体流量,将molbloc的流量读数,以及在每个流量读数下的待标定质量流量控制器的流量检测电压写入待标定质量流量控制器;
[0034] S4.对写入的流量读数以及对应的流量检测电压进行算法拟合,完成标定,拟合关系式如下:
[0035] F(x) = ln(ax~2+bx+c)/[ln(dx-e)+ln(fx~2_g)]
[0036] 其中,X 二流量读数,F(x) 二流量检测电压,a、b、c、d、e、f、g为待定常数,拟合过
程采用最小二乘法。
[0037] S5.将该质量流量控制器设置在需要检验的量程;
[0038] S6.比较molbloc的流量读数与所述质量流量控制器的流量检测电压,若比较结果未超出预设精度,则判断所述质量流量控制器合格,否则,不合格,并返回步骤S3重新标定。
[0039] 上述方法也可部分实施分别用于质量流量控制器的标定以及检验的过程。[0040] 实施例
[0041] 如图5所示为本实施例的自动标定、检验方法流程图。
[0042] 首先,对待标定质量流量控制器进行粗标定:打开气源,质量流量控制器的设定设置为满量程时,将molbloc的流量读数与质量流量控制器的流量检测电压均写入该质量流量控制器中。
[0043] 接着,对该质量流量控制器进行精确标定:将molbloc设置在满量程的5%流量
5下,将molbloc的流量读数以及此时质量流量控制器的流量检测电压存入该质量流量控制器的芯片中;以此类推,一次将满量程10%、15%、20%〜100%的测试结果均写入到质量流量控制器中,并进行算法拟合,完成标定。
[0044] 检验:将标定好的质量流量控制器设置在需要检验的量程上,对比molbloc输出
的流量读数以及该质量流量控制器的流量检测电压,若比较结果超出预设精度,则返回重
新进行精确标定;否则,判定该质量流量控制器合格,结束标定检验过程。
[0045] 以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通
技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有
等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

  1. 一种自动标定检验系统,该系统包括:气源,用于提供自动标定检验所用的待测气体;校准模块,与所述气源相连,为标定检验质量流量控制器提供标定检验基准;标定检验台,与所述校准模块相连,用于放置待标定检验质量流量控制器,与PC机相连,使所述待标定检验质量流量控制器与PC机通信;PC机,与所述校准模块以及标定检验台相连,用于实时读取所述待标定检验质量流量控制器的流量检测电压,以及所述校准模块的流量读数,并将读取的信息写入所述待标定检验质量流量控制器,控制并完成对所述待标定检验质量流量控制器的标定检验。
  2. 2. 如权利要求1所述的自动标定检验系统,其特征在于,所述校准模块包括与所述气源及所述标定检验台相连的校准标准元件molbloc,以及与所述校准标准元件molbloc相连的支持元件molbox,所述校准标准元件molbloc检测系统中的气体流量,并将检测结果发送给所述支持元件molbox,所述支持元件molbox与所述PC机相连,将所述校准标准元件molbloc的检测数据显示并发送到所述PC机。
  3. 3. 如权利要求2所述的自动标定检验系统,其特征在于,所述气源与所述校准标准元件molbloc之间还连接有减压器,用于调整进入系统的气体的压力,使压力保持在待标定检验质量流量控制器以及校准标准元件molbloc的工作压力范围内。
  4. 4. 如权利要求l所述的自动标定检验系统,其特征在于,所述标定检验台还与电源连接,为放置的所述待标定检验质量流量控制器供电。
  5. 5. 如权利要求l-4任一项所述的自动标定检验系统,其特征在于,所述PC机与所述标定检验台通过RS485接口通信。
  6. 6. —种基于权利要求1-5任一项所述的自动标定检验系统的自动标定检验方法,该方法包括步骤:51. 将待标定检验质量流量控制器放置在标定检测台,打开气源,使其达到满量程;52. 读取达到满量程时所述质量流量控制器的流量检测电压,并将此时校准标准元件mobloc的流量读数以及所述流量检测电压写入所述待标定质量流量控制器;53. 随机设定通过系统的气体的流量,将所述校准标准元件molbloc的每个流量读数,以及在每个流量读数下的所述质量流量控制器的流量检测电压写入所述待标定质量流量控制器;54. 对所述写入的流量读数以及对应的流量检测电压进行算法拟合,完成标定;55. 将所述质量流量控制器设置在需要检验的量程;56. 比较校准标准元件molbloc的流量读数与所述质量流量控制器的流量检测电压,若比较结果未超出预设精度,则判断所述质量流量控制器合格,否则,判断所述质量流量控制器不合格,返回步骤S3。
  7. 7. 如权利要求6所述的自动标定检验方法,其特征在于,在步骤S4中,采用最小二乘法进行算法拟合。
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