CN102955472B - 数字化仪器标定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字化仪器标定装置，涉及仪器标定技术领域。该装置包括：处理模块，与待标定仪器相连，用于根据待标定仪器的温度及管路中的及压力，对待标定仪器进行检漏，并根据检漏结果以及标准流量值对所述待标定仪器进行标定；采集模块，与所述处理模块以及待标定仪器相连，用于根据所述处理模块发送的控制命令，采集所述待标定仪器的温度及管路中的压力，并将其转换为电压信号发送至所述处理模块。本发明的装置标定精度高、且工作效率高，能够实现自动化。
Description
技术领域
本发明涉及仪器标定技术领域，尤其涉及一种数字化仪器标定装置。
背景技术
1960年，在美国国家宇航局的阿波罗登月计划发展过程中，气体质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)应运而生，并且很快被研究人员应用于当时刚刚萌芽的半导体制造行业中。多年来，这项技术经历了在外观和性能方面的多种变化。从历史的超过30秒才能完成一个检测点，同时还要忍受误差±30％的手工操作时代，发展到今天的快速、高精度、高可靠性、自动化、多功能的设备，气体质量流量控制器已经发生了巨大的变革。
随着半导体技术的不断成熟，MFC的发展已经进入了鼎盛时期，高精度的MFC校准装置(标定装置)，能够在精度达到要求的同时，还可以进行现场的标定工作，这样就给一些使用量较大的半导体企业提供了很好的鉴定平台。
我国的MFC标定装置还处于比较原始的阶段，与MFC的蓬勃发展相比标定装置显得步伐落后很多。目前已有模拟型标定仪采用普通的模拟电路搭接实现，且内部结构简单，量程及功能上都有很大局限性。传统的标定装置，标定方式为通过人工手动方式进行，只能实现0-10SLM(Standard Liter per Minute，表示每分钟标准升)量程的产品的检测，不能实现MFC的自动标定和检漏；由于采用模拟电路搭接，在流程上有很大的随机性，每一个操作人员可能操作的顺序不一致，甚至误操作，且没有一定的防错机制进行保护；在功能方面，传统的标定台仅仅局限在流量测量方面，且显示的流量由于电气连接的限制只能够显示0～100，这样就造成标定时，操作人员需要耗费很多时间和精力进行大量流量及精度的计算才能够得出结果，如果遇到特殊气体的标定，则需要大量人工计算才能得出结果，较为繁琐。每标定一台的时间大约在40分钟左右，极大的降低了维修生产效率；此外，在机械结构方面，传统的MFC标定台维护更换也不便。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种精度高、且工作效率高的自动化数字化仪器标定装置。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种数字化仪器标定装置，该装置包括：处理模块，与待标定仪器相连，用于根据待标定仪器的温度及管路中的压力，对待标定仪器进行检漏，并根据检漏结果以及标准标定仪器提供的标准流量值对所述待标定仪器进行标定；采集模块，与所述处理模块以及待标定仪器相连，用于根据所述处理模块发送的控制命令，采集所述待标定仪器的温度及管路中的压力，并将其转换为电压信号发送至所述处理模块。
优选地，所述处理模块进一步包括：处理单元，用于向所述采集模块发送控制命令，以及根据所述采集模块发送的电压信号对待标定仪器进行检漏；标定调节单元，用于根据检漏结果以及标准流量值对待标定仪器进行标定。
优选地，所述采集模块进一步包括：温度采集单元，与所述处理模块以及待标定仪器相连，用于根据所述处理模块发送的控制命令，采集所述待标定仪器的温度，并将其转换为电压信号发送至所述处理模块；压力变送器，与所述处理模块以及待标定仪器相连，用于根据所述处理模块发送的控制命令，采集所述待标定仪器管路中的压力，并将其转换为电压信号发送至所述处理模块。
优选地，所述处理模块还包括：数字量开关，与所述处理模块以及待标定仪器相连，用于根据所述处理模块发送的控制命令，开闭所述待标定仪器的电磁截止阀。
优选地，该装置还包括：人机交互接口，与所述处理模块相连，用于输入用户命令；所述处理模块根据所述用户命令生成控制所述采集模块及数字量开关的控制命令。
优选地，该装置还包括：通信模块，连接于所述处理模块与上位机以及标准仪器之间；所述标准仪器用于为所述处理模块提供标准流量值；所述上位机用于保存标定过程中的数据。
优选地，该装置还包括：模数转换模块，连接在所述处理模块和采集模块之间，还连接在所述处理模块和所述待标定仪器之间，用于将模拟信号转换成数字信号，还用于将数字信号转换为模拟信号。
优选地，所述通信模块采用RS485接口与所述标准仪器通信，并遵循ZigBee协议与所述上位机通信。
优选地，所述处理模块为嵌入式处理器。
优选地，所述待标定仪器为质量流量控制器。
(三)有益效果
本发明的数字化仪器标定装置使维修和生产标定工作从纯手工调节测量逐渐过渡到半自动、自动标定的状态，从而降低了人工标定的人力成本，大幅度提高了工作效率，数字化仪器标定装置的实现也为最终实现单人监控多台标定仪进行工作、组成控制网络等提供了基础条件。
附图说明
图1为依照本发明的数字化仪器标定装置的结构框图；
图2为依照本发明一种实施方式的数字化仪器标定装置的结构框图。
具体实施方式
本发明提出的数字化仪器标定装置，结合附图及实施例详细说明如下。
本发明目的主要在于提高工作效率，统一工作流程，方便操作人员操作，使操作人员从繁重的标定工作中解脱，只需一键操作便可实现自动标定、自动检测等功能。本实施方式的待标定仪器以MFC为例。
如图1-2所示，依照本发明一种实施方式的数字化仪器标定装置(虚线框内所示)包括：处理模块、采集模块、人机接口、还可包括上位机。其中：
处理模块进一步包括：处理单元、标定调节单元、以及数字量开关。该模块用于根据来自人机接口的用户命令，向数字量开关、以及采集模块发送控制命令，并根据采集模块发送的待标定的MFC(一个或多个)的温度及压力电压信号对待标定的MFC进行检漏，并根据检漏结果以及标准MFC提供的标准流量值对待标定的MFC进行标定。该处理模块可为嵌入式处理器，且优选为三星公司推出的16/32位RISC微处理器S3C2440A。其中：
处理单元，用于向采集模块发送控制命令，以及根据采集模块发送的电压信号对待标定的MFC进行检漏，通过自动判断待标定的MFC管路中压力下降的比率而判断装置内部或者加上待标定的MFC后整个气路有没有漏气，并且估算漏气量以作提示；标定调节单元，用于根据检漏结果以及标准流量值对待标定的MFC进行标定，通过模数转换模块与待标定的MFC进行流量设定和流量读取，以设定、读取、调节循环顺序进行调整，辅助标定人员在完全没有常识的情况下也可以进行标定检验；数字量开关，与处理模块以及待标定的MFC相连，用于根据处理模块发送的控制命令，再利用三极管将电流放大，加入了二极管续流保护功能，从而控制待标定的MFC的电磁截止阀的开闭。
人机接口(Human Machine Interface，HMI)，与处理模块相连，作为人机交互界面，根据经验与整体装置的尺寸选择HMI的规格，优选地，采用7寸触摸屏作为HMI，用于输入用户命令。人机接口提供的可视化界面中清晰的表明了装置内部的气路原理图，在图中可以手动触摸开启装置或者读取数据等功能，直观且方便使用，基于手动标定的各种功能，还可详细了解了标定流程后，方便的实现一键化自动标定过程，将人工记录数据以及计算进度等复杂工作由上位机完成，大大节省了时间，实现装置的手动及自动标定功能。此外，用户还可以通过人机接口进行参数设置，自行修改诸如检漏程度、预热时间等参数。
采集模块进一步包括：温度采集单元以及压力变送器。其中：
温度采集单元，与处理模块以及待标定的MFC相连，用于根据处理模块发送的控制命令，采集待标定的MFC的温度，并将其转换为电压信号发送至处理模块；
压力变送器，与处理模块以及待标定的MFC相连，用于根据处理模块发送的控制命令，采集待标定的MFC管路中的压力，并将其转换为电压信号发送至处理模块。
模数转换模块，连接于处理模块与采集模块之间还连接在处理模块与待标定的MFC之间，用于将模拟信号转换为数字信号，还用于将数字信号转换为模拟信号，以实现处理模块对待标定的MFC的温度与管路中压力信号的采集功能。
通信模块，连接于处理模块与上位机以及标准MFC之间，该标准MFC用于为处理模块提供标准流量值，上位机用于保存标定过程中的数据。其中，通信模块采用RS485接口与标准MFC通信，并遵循ZigBee协议与上位机进行无线通讯，便于组网进行生产标定工作。
本发明的装置具体实现包括：通过将多台待标定质量流量控制器并联、以及自动量程切换的方式实现0-30SLM范围精度检测标定；使用触摸屏控制信号的采集，主要包括从待标定质量流量控制器通过485接口采集出来的温度信号，以及压力变送器读出的压力信号；实现各型号的质量流量控制器精读初步全自动检测，通过与上位机通信，实现在上位机下的数据保存检测及标定的数据，全量程精度能够达到设定点精度的1％S.P.。
本实施方式中所提到的各组成部分的规格、型号等均为本发明装置的一种优选方式，不作为对本发明装置的限制。
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 (10)
1.一种数字化仪器标定装置，其特征在于，该装置包括：
处理模块，与待标定仪器相连，用于根据待标定仪器的温度及管路中的压力，对待标定仪器进行检漏，并根据检漏结果以及标准标定仪器提供的标准流量值对所述待标定仪器进行标定；
采集模块，与所述处理模块以及待标定仪器相连，用于根据所述处理模块发送的控制命令，采集所述待标定仪器的温度及管路中的压力，并将其转换为电压信号发送至所述处理模块。
2.如权利要求1所述的数字化仪器标定装置，其特征在于，所述处理模块进一步包括：
处理单元，用于向所述采集模块发送控制命令，以及根据所述采集模块发送的电压信号对待标定仪器进行检漏；
标定调节单元，用于根据检漏结果以及标准流量值对待标定仪器进行标定。
3.如权利要求1所述的数字化仪器标定装置，其特征在于，所述采集模块进一步包括：
温度采集单元，与所述处理模块以及待标定仪器相连，用于根据所述处理模块发送的控制命令，采集所述待标定仪器的温度，并将其转换为电压信号发送至所述处理模块；
压力变送器，与所述处理模块以及待标定仪器相连，用于根据所述处理模块发送的控制命令，采集所述待标定仪器管路中的压力，并将其转换为电压信号发送至所述处理模块。
4.如权利要求2所述的数字化仪器标定装置，其特征在于，所述处理模块还包括：
数字量开关，与所述处理模块以及待标定仪器相连，用于根据所述处理模块发送的控制命令，开闭所述待标定仪器的电磁截止阀。
5.如权利要求4所述的数字化仪器标定装置，其特征在于，该装置还包括：
人机交互接口，与所述处理模块相连，用于输入用户命令；
所述处理模块根据所述用户命令生成控制所述采集模块及数字量开关的控制命令。
6.如权利要求1所述的数字化仪器标定装置，其特征在于，该装置还包括：
通信模块，连接于所述处理模块与上位机以及标准仪器之间；
所述标准仪器用于为所述处理模块提供标准流量值；
所述上位机用于保存标定过程中的数据。
7.如权利要求6所述的数字化仪器标定装置，其特征在于，该装置还包括：
模数转换模块，连接在所述处理模块和采集模块之间，还连接在所述处理模块和所述待标定仪器之间，用于将模拟信号转换成数字信号，还用于将数字信号转换为模拟信号。
8.如权利要求6所述的数字化仪器标定装置，其特征在于，所述通信模块采用RS485接口与所述标准仪器通信，并遵循ZigBee协议与所述上位机通信。
9.如权利要求1-8任一项所述的数字化仪器标定装置，其特征在于，所述处理模块为嵌入式处理器。
10.如权利要求9所述的数字化仪器标定装置，其特征在于，所述待标定仪器为质量流量控制器。
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