CN102436268A

CN102436268A - 液体体积变化量的实时监测系统

Info

Publication number: CN102436268A
Application number: CN2011102982415A
Authority: CN
Inventors: 彭精卫; 周广伟
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-09-28

Abstract

一种液体体积变化量的实时监测系统，包括：用于容纳液体的容器；与所述容器相连的连通管，所述连通管与所述容器构成连通器；实时采集所述连通管内液面高度的探测器；设置有所述容器的横截面面积，接收所述探测器探测到的液面高度，基于液面高度变化量与所述横截面面积的乘积获得液体体积变化量的运算器。本发明通过探测器测量液面高度的变化，获得液体体积变化量，测量液面高度的探测器容易实现、价格较低。

Description

液体体积变化量的实时监测系统

技术领域

本发明涉及测控领域，尤其涉及一种液体体积变化量的实时监测系统。

背景技术

在半导体制造工艺中，晶圆表面上会附着有颗粒、有机物等杂质，通常会通过清洗工艺，减少晶圆表面的杂质。

清洗工艺中通常会通过化学溶液溶解晶圆表面的部分杂质，所述化学溶液的浓度是清洗工艺的关键点之一，如果化学溶液的浓度过大，有可能损伤晶圆表面。因此，如何监测化学溶液的浓度，成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

所述化学溶液一般由液态溶质溶于水而形成，在配制化学溶液的过程中，通过监控液态溶质体积的变化量可以实现对化学溶液浓度的监控。

现有技术发展了多种监控液体(所述液体可以是液态溶质)体积的装置，在公开号为CN101387531A的中国专利申请中公开了一种液体体积计量装置。

参考图1，示出了上述专利申请公开的液体体积计量装置一实施例的示意图。所述液体体积计量装置包括：

流量计1，用于安装在管道中并测算出管道3内液体流速；

运算器2，包括：接收单元，用于获得所述流量计1测算出的液体流速；运算单元，用于获取接收单元中所述液体流速，并获得所述管道3的管径，运算出通过的液体体积数值；输出单元，用于输出运算单元运算出的液体体积数值。

所述计量装置可测量通过所述管道的液体的体积。

但是，上述专利申请公开的液体体积计量装置中包括测算液体流速的流量计，所述流量计的价格较高，因此所述液体体积计量装置的成本较高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种成本较低的液体体积变化量的实时监测系统。

为解决上述问题，本发明提供一种液体体积变化量的实时监测系统，包括：用于容纳液体的容器；与所述容器相连的连通管，所述连通管与所述容器构成连通器；实时采集所述连通管内液面高度的探测器；设置有所述容器的横截面面积，接收所述探测器探测到的液面高度，基于液面高度变化量与所述横截面面积的乘积获得液体体积变化量的运算器。

可选地，还包括与所述运算器相连的报警器，所述报警器设置有体积变化量阈值，所述报警器接收所述运算器计算出的液体体积变化量，用于在所述液体体积变化量达到体积变化量阈值时进行报警。

可选地，所述容器包括用于改变容器内液体体积的开关，所述开关处于打开状态时，向所述容器内输入液体，或从所述容器输出液体，所述开关处于关闭状态时，所述容器内液体体积不变；所述实时监测系统还包括与所述运算器、所述容器的开关相连的控制器，所述控制器设置有体积变化量阈值，所述控制器接收所述运算器计算出的液体体积变化量，用于在所述液体体积变化量达到体积变化量阈值时关闭所述开关，使容器内液体体积不再变化。

可选地，所述控制器为比较器，所述开关为受所述比较器控制的电磁阀。

可选地，所述探测器包括放置于连通管一侧的摄像头，用于实时拍摄连通管的液面高度。

可选地，所述摄像头以每秒钟1～100帧的速度拍摄连通管的液面高度。

可选地，所述探测器包括：放置于连通管内，用于测量连通管内液体压力的压力计；与压力计相连，用于将压力转换为液面高度的转换器。

可选地，所述连通管包括竖直部和水平部，所述压力计放置于连通管的水平部。

可选地，转换器接收压力计测量的液体压力，基于h＝F/(ρ.g.S)获得液面高度，其中h为液面高度与压力计高度的高度差，F为压力计测量的液体压力，ρ为液体密度，g为重力常数，S为连通管竖直部的横截面面积。

可选地，所述容器为横截面面积不变的容器，所述连通管为横截面面积不变的连通管。

可选地，所述容器为圆柱状容器，所述连通管包括水平部和竖直部，所述竖直部呈圆柱状。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过探测器测量液面高度的变化获得液体体积变化量，测量液面高度的探测器容易实现、价格较低。

附图说明

图1是现有技术液体体积计量装置一实施例的示意图；

图2是本发明液体体积变化量的实时监测系统第一实施例的示意图；

图3是本发明液体体积变化量的实时监测系统第二实施例的示意图；

图4是本发明液体体积变化量的实时监测系统第三实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

为了解决背景技术所描述的问题，本发明提供一种液体体积变化量的实时监测系统，包括用于容纳液体的容器；与所述容器相连的连通管，所述连通管与所述容器构成连通器；实时采集连通管内液面高度的探测器；设置有所述容器的横截面面积，接收所述探测器探测到的液面高度，基于液面高度变化量与所述横截面面积的乘积获得液体体积变化量的运算器。

本发明通过测量液面高度的变化获得液体体积变化量，测量液面高度的探测器容易实现、价格较低。

下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。

实施例I

参考图2，示出了本发明液体体积变化量的实时监测系统第一实施例的示意图。本实施例中，所述液体体积变化量的实时监测系统包括：

用于进行溶液配制的第一容器106，用于容纳液态的溶质的第二容器101，所述第二容器101与第一容器106相连，用于向所述第一容器106通入溶质以形成溶液。在第二容器101向第一容器106通入溶质时，第二容器101内溶质的体积会有所变化，所述溶质的体积变化量等于第二容器101向第一容器106通入的溶质的体积。本实施例中，所述第二容器101为横截面保持不变的圆柱状的容器，以S1代表第二容器101横截面面积。

与所述第二容器101相连的连通管102，用于显示第二容器101的液面高度。所述连通管102与所述第二容器101构成连通器，具体地，所述连通管102包括与第二容器101相连的水平部、与水平部相连并垂直的竖直部，所述连通管102竖直部的液面高度和所述第二容器101的液面高度相同。

本实施例中，所述连通管102竖直部的横截面面积保持不变，所述连通管102竖直部为圆柱状，以S2代表连通管102横截面面积，通常连通管102的横截面面积S2远小于与其相连的第二容器101的横截面面积S1，但是如果连通管102的横截面面积S2过小，连通管102内液体过少，这样探测目标会比较小，会增加探测连通管102液面高度的难度。较佳地，所述连通管102的横截面面积需大于或等于1平方厘米。

摄像头103，位于连通管102的一侧，按照一定的频率实时拍摄连通管102的液面高度，所述摄像头103与连通管102的位置关系以摄像头103能够完全拍摄到连通管102、并可以使连通管102清晰成像为准。

具体地，所述摄像头103可以按照每秒钟1～100帧的频率拍摄连通管102的图像，以获得连通管102内的液面高度，进而获得第二容器101内液体体积的变化量。

与现有技术相比，基于相同的测量精度，用于拍摄连通管102液面高度的所述摄像头103价格较低，可以降低液体体积变化量的实时监测系统的成本。

此外，所述摄像头103设置于第二容器101及其连通管102之外，所述摄像头103不与第二容器101及其连通管102内的液体相接触，因此不会对第二容器101及其连通管102内的液体造成污染，保证了所配制溶液的纯度。

更进一步地，所述摄像头103不与第二容器101及其连通管102内的液体相接触，第二容器101及其连通管102内的液体不会对摄像头103发生化学反应，所述第二容器101及其连通管102内的液体可以是具有腐蚀性的化学溶液等，从而提高了本发明实时监测系统的普遍适用性，另一方面，摄像头103不受化学溶液影响，还增加了摄像头103的使用寿命。

计算机104，接收所述摄像头103拍摄的图像，并对所述摄像头103拍摄的图像进行数据处理，所述数据处理包括边缘检测等的图像处理方法，以获取连通管102液面的位置，进而基于多图像的对比，获得连通管102内液面高度的变化量，之后，基于液面高度变化量与所述第二容器101横截面面积的乘积获得液体体积变化量。

所述计算机104存储有第二容器101的横截面面积S1，还用于对第二容器101的横截面面积S1和液面高度的变化量进行乘法运算，获得第二容器101的横截面面积S1和液面高度的变化量的乘积，所述乘积即为第二容器101内液体体积的变化量。

由于所述摄像头103按照一定频率不断地拍摄连通管102的液面高度。相应地，计算机104按照相应地频率不断地计算第二容器101内液体体积的变化量。因此，本发明液体体积变化量的实时监测系统可以按照所述频率不断地获得第二容器101内液体体积的变化量，从而达到实时监测的目的。

需要说明的是，本实施例液体体积变化量的实时监测系统还可以设置有与所述计算机104相连的报警器105，所述报警器105中设置有液体体积变化量阈值，所述报警器105用于接收所述计算机104获得的液体体积变化量，用于在液体体积变化量达到液体体积变化量阈值时进行报警(例如，所述报警器105为一扩音器，可以以声音方式进行报警)，以达到提示效果。

具体地，可以根据第二容器101内配制的溶液浓度以及溶液浓度公式，获得第二容器101提供给第一容器106的液态溶质的最大体积，进而获得体积变化量阈值，将所述体积变化量阈值设置于报警器105中。

实施例II

参考图3，本发明液体体积变化量的实时监测系统第二实施例的示意图。本实施例与第一实施例的相同之处不再赘述，本实施例与第一实施例的不同之处在于：

第二容器101设置有开关107，所述开关107打开时，第二容器101向第一容器106注入液态溶质，所述第二容器101内的液体体积减少，在所述开关107关闭时，第二容器101停止向第一容器106注入液态溶质，第二容器101内的液体体积不变。

本实施例液体体积变化量的实时监测系统还可以设置有与所述计算机104、所述开关107相连的控制器108，所述控制器108中设置有体积变化量阈值，所述控制器108接收所述计算机104计算出的液体体积变化量，用于在所述液体体积变化量达到体积变化量阈值时控制所述开关107，使所述开关107关闭，从而使第二容器101停止向第一容器106注入液态溶质，进而使第二容器101内液体体积不再变化。

具体地，所述控制器108可以是比较器，所述开关107为受所述比较器控制的电磁阀。

本实施例中，在第二容器101向第一容器106提供的液体体积达到体积变化量阈值时，自动停止提供液体，从而可以实现对液体体积变化的自动控制，提高了便利性。

还需要说明的是，在其他实施例中，还可以是向所述第二容器101注入液体的情况，所述开关107打开时，其他容器向第二容器101注入液体，第二容器101内的液体体积增加，在所述开关107关闭时，其他容器停止向所述第二容器101注入液体，第二容器101内的液体体积不变，本领域技术人员可以根据上述实施例，对本发明进行相应地修改、变形和替换。

实施例III

参考图4，示出了本发明液体体积变化量的实时监测系统第三实施例的示意图。本实施例与第一实施例的相同之处不再赘述，本实施例与第一实施例的不同之处在于，

本实施例没有设置摄像头，而是用压力计2031和转换器2032组成的探测器203替换摄像头。

所述压力计2031放置于与第二容器201相连的连通管202中，用于测量连通管202内液体的压力，进而获得第二容器201内液体的压力。

具体地，所述连通管202包括与第二容器201相连的水平部、与水平部相连并垂直的竖直部，所述压力计2031放置于所述竖直部中。

为了使压力计2031测量连通管202内所有液面高度所对应的压力，较佳地，所述压力计2031放置于连通管202竖直部的底部。

具体地，所述压力计2031可以是压力传感器。

转换器2032，与所述压力计2031相连，用于接收压力计2031探测到的压力，并将将压力转换为液面高度。

由于液体的压强与液面高度相关，具体地，P＝ρ.g.h，其中P为液体压强，ρ为液体密度，g为重力常数，h为液面高度与压力计高度的高度差，而液体的压力与压强相关，具体地，F＝P.S，P为液体压强，S为横截面面积，F为压力计2031测量到的压力。

由于连通管202的横截面面积S2已知、压力计高度已知，在测量到连通管202的压力F后，基于h＝F/(ρ.g.S2)可以获得连通管202的液面高度，进而获得第二容器201的液面高度。

所述转换器2032按照一定频率，每隔一段时间接收压力计2031测量到的压力，并将所述压力转换为液面高度。例如，所述转换器2032按照每秒钟1～100次的频率获得液面高度。

所述转换器2031可以是进行上述运算的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)逻辑电路，但是本发明并不限制于此。

计算机204，与所述转换器2032相连，设置有所述第二容器201的横截面面积S1，接收转换器2032获得的液面高度，基于液面高度的变化量与所述横截面面积S1的乘积获得液体体积变化量。

本实施例中，探测器203可以不受照明条件的限制、较为准确地探测到连通管202的液面高度，扩大了本发明液体体积变化量的实时监测系统的适用区域，还提高了监测精度。

此外，本实施例中，所述计算机204无需对照片进行处理，减少了处理步骤，提高了处理速度。

需要说明的是，在上述实施例中，运算器均以计算机为例，但是本发明并不限制于此，还可以是由逻辑电路组成的运算器，本领域技术人员可以根据上述实施例进行相应地修改、替换和变形。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种液体体积变化量的实时监测系统，其特征在于，包括：

用于容纳液体的容器；

与所述容器相连的连通管，所述连通管与所述容器构成连通器；

实时采集所述连通管内液面高度的探测器；

设置有所述容器的横截面面积、接收所述探测器探测到的液面高度、基于液面高度变化量与所述横截面面积的乘积获得液体体积变化量的运算器。

2.如权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，

还包括与所述运算器相连的报警器，所述报警器设置有体积变化量阈值，所述报警器接收所述运算器计算出的液体体积变化量，用于在所述液体体积变化量达到体积变化量阈值时进行报警。

3.如权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，

所述容器包括用于改变容器内液体体积的开关，所述开关处于打开状态时，向所述容器内输入液体，或从所述容器输出液体；所述开关处于关闭状态时，所述容器内液体体积不变；

所述实时监测系统还包括与所述运算器、所述容器的开关相连的控制器，所述控制器设置有体积变化量阈值，所述控制器接收所述运算器计算出的液体体积变化量，用于在所述液体体积变化量达到体积变化量阈值时关闭所述开关，使容器内液体体积不再变化。

4.如权利要求3所述的实时监测系统，其特征在于，

所述控制器为比较器，所述开关为受所述比较器控制的电磁阀。

5.如权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，所述探测器包括放置于连通管一侧的摄像头，用于实时拍摄连通管的液面高度。

6.如权利要求5述的实时监测系统，其特征在于，所述摄像头以每秒钟1～100帧的速度拍摄连通管的液面高度。

7.如权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，所述探测器包括：

放置于连通管内，用于测量连通管内液体压力的压力计；

与压力计相连，用于将液体压力转换为液面高度的转换器。

8.如权利要求7所述的实时监测系统，其特征在于，所述连通管包括竖直部和水平部，所述压力计放置于连通管的水平部。

9.如权利要求8所述的实时监测系统，其特征在于，转换器接收压力计测量的液体压力，基于h＝F/(ρ.g.S)获得液面高度，其中h为液面高度与压力计高度的高度差，F为压力计测量的液体压力，ρ为液体密度，g为重力常数，S为连通管竖直部的横截面面积。

10.如权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，所述容器为横截面面积不变的容器，所述连通管为横截面面积不变的连通管。

11.如权利要求10所述的实时监测系统，其特征在于，所述容器为圆柱状容器，所述连通管包括水平部和竖直部，所述竖直部呈圆柱状。