CN105008035A - 控制混合浓度 - Google Patents

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Abstract

实施例提供以如下方式达成两种或两种以上物质的高准确度混合的混合方法、系统、设备、装置及组合件：控制所得混合物中的一或多种物质的浓度。混合设备(100)可在混合区或导管(112)处达成两种或两种以上物质的混合。所述混合设备可包含用于在混合过程期间检测所述混合物的一或多个特性的一或多个传感器(120)。所述传感器可连续地、每隔一定时间或按照用户提示而检测所述混合物特性。所述混合物特性可在所述传感器中或在控制电路中用于产生所述混合物中的第一构成物质的浓度的指示。基于所述所检测到的浓度，所述混合设备可自动调整所述第一物质到所述混合区或导管(112)的供应。

Description

控制混合浓度
相关申请案的交叉参考
本申请案为2012年11月16日提出申请的第61/727,630号美国临时专利申请案的非临时案且主张所述美国临时专利申请案的优先权权益，所述美国临时专利申请案的全部内容以引用方式明确地并入本文中。
技术领域
本发明的实施例通常涉及物质的高准确度混合。
背景技术
物质的高准确度混合在包含微电子学(在半导体、平板显示器、磁盘驱动器、太阳能电池等等的形成中)、生命科学(制药学、生物技术及个人护理以及其它)、化学工程及石化工程的各种各样的技术领域中是重要的。举例来说，制造创新(例如半导体制造中的单个晶片处理及药品制造中的连续反应过程)通常需要化学物质以精确比例混合。
发明内容
示范性实施例提供以如下方式达成两种或两种以上物质的高准确度混合的混合方法、系统、设备、装置及组合件：控制所得混合物中的一或多种物质的浓度。示范性实施例还包含混合组合件，所述混合组合件包含两个或两个以上混合设备，每一混合设备经配置以用于混合两种或两种以上物质。
根据一个示范性实施例，提供一种用于混合多种物质的方法。所述方法可包含确定混合后物质中的第一输入物质的目标浓度，所述混合后物质由第一输入物质与第二输入物质混合而产生。所述方法可包含在所述第一输入物质与所述第二输入物质混合时连续地确定所述混合后物质中的所述第一输入物质的混合后浓度值。所述方法还可包含：监视所述混合后浓度值以确定混合后浓度是否超出预定目标浓度范围或所述目标浓度的误差容限；及在确定所述混合后浓度超出所述预定目标浓度范围或所述目标浓度的误差容限时调整经配置以控制所述第一输入物质的混合前流率的控制阀。
在一些实施例中，所述方法可包含：调整所述控制阀可包含基于一或多个控制参数而调整所述控制阀的位置。所述方法可进一步包含：在确定所述混合后浓度超出所述预定目标浓度范围或所述目标浓度的误差容限之后针对所述一或多个控制参数中的至少一者形成至少一个经调整控制参数；及基于所述经调整控制参数而调整所述控制阀。
在一些实施例中，所述方法可进一步包含：确定所述混合后浓度与所述目标浓度之间的差值；基于所述差值及所述经调整控制参数而确定反馈控制值；及基于所述反馈控制值而调整所述控制阀。
在一些实施例中，所述方法可进一步包含基于预定数目个所确定混合后浓度值而产生平均混合后浓度。此外，所述方法可包含监视所述平均混合后浓度以确定所述混合后浓度超出预定目标浓度范围或所述目标浓度的误差容限。
在一些实施例中，所述方法可进一步包含：确定所述第二输入液体的流率；及基于所述所确定流率而设定所述控制阀的初始位置。
在一些实施例中，所述方法可进一步包含在测量所述混合后物质之前使所述混合后物质通过静态混合器，借此增加所述混合后浓度值的准确度。
在一些实施例中，所述第二输入物质可为例如可从不同混合设备接收的输出物质。
在一些实施例中，所述方法可进一步包含：测量所述混合后物质的光学反射率及温度；基于所述光学反射率及温度而确定所述混合后物质的折射率；及基于所述折射率而确定所述混合后物质中的所述第一输入物质的所述混合后浓度值。
在一些实施例中，调整经配置以控制所述第一输入物质的混合前流率的所述控制阀独立于所述第一输入物质的所测量流率。
根据另一示范性实施例，提供一种用于对多种物质进行受控制混合以产生第一混合物的方法。所述方法可包含：接收所述多种物质的所述混合物中的第一物质的第一目标浓度范围；及将所述多种物质供应到第一混合区，所述多种物质在所述第一混合区中混合以产生所述第一混合物。所述方法还可包含：在继续将所述多种物质供应到所述第一混合区的同时，确定所述第一混合物中的所述第一物质的浓度值；及将所述第一物质的所述浓度值与所述第一目标浓度范围进行比较。所述方法可进一步包含：基于所述第一物质的所述浓度值超出所述第一目标浓度范围的确定，自动调整所述第一物质到所述第一混合区的供应。
在一些实施例中，所述方法可通过以下方式来确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值：检测所述第一混合物的一或多个特性物理性质；及基于所述第一混合物的所述一或多个特性物理性质而确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值。所述一或多个特性物理性质可选自包含以下各项的群组：温度、露点、浓度、所述第一混合物中的声速、光学反射率及折射率。
在一些实施例中，所述方法可通过以下方式来确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值：检测所述第一混合物的光学反射率；检测所述第一混合物的温度；基于所述第一混合物的所述光学反射率及所述温度而确定所述第一混合物的折射率；及基于所述折射率而确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值。
在一些实施例中，可通过调整提供于将所述第一物质供应到所述第一混合区的第一导管处的控制阀来调整所述第一物质到所述第一混合区的供应，所述控制阀经配置以控制穿过所述第一导管的所述第一物质的流率。在一些实施例中，可通过以下方式来调整所述控制阀：基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值且基于所述多种物质中的至少一者的一或多个物理特性而控制所述控制阀的开口大小。所述多种物质中的至少一者的所述一或多个物理特性可包含粘度、密度、比重、化学组成、温度及压力。在一些实施例中，可通过以下方式来调整所述控制阀：基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值且基于其中产生所述第一混合物的混合系统的一或多个物理特性而控制所述控制阀的开口大小，其中所述一或多个物理特性选自包括以下各项的群组：将所述第一物质供应到所述混合区所通过的第一导管的大小、所述混合区的类型及所述控制阀的类型。
在一些实施例中，可通过以下方式来调整所述控制阀：基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值、其中产生所述第一混合物的混合系统的一或多个物理特性及所述多种物质中的至少一者的一或多个物理特性而控制所述控制阀的开口大小。
在一些实施例中，所述方法可包含：在继续将所述多种物质供应到所述第一混合区的同时，确定所述第一混合物中的所述第一物质的第二浓度值；将所述第一物质的所述第二浓度值与所述第一目标浓度范围进行比较；及在确定所述第一物质的所述第二浓度值超出所述第一目标浓度范围后，即刻自动调整提供于用于将所述第一物质供应到所述第一混合区的第一导管处的控制阀的所述开口大小，所述控制阀的所述开口大小是基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述第二浓度值而调整。
在一些实施例中，所述方法可包含：接收所述多种物质的所述第一混合物中的第二物质的第二目标浓度范围；在继续将所述多种物质供应到所述第一混合区的同时，确定所述第一混合物中的所述第二物质的浓度值；将所述第二物质的所述浓度值与所述第二目标浓度范围进行比较；及基于所述第二物质的所述浓度值超出所述第二目标浓度范围的确定，自动调整所述第二物质到所述第一混合区的供应。
在一些实施例中，所述方法可包含：将所述第一混合物供应到第二混合区；将第三物质供应到所述第二混合区，所述第一混合物与所述第三物质在所述第二混合区中混合以产生第二混合物；接收所述第二混合物中的所述第三物质的第三目标浓度范围；在继续将所述第一混合物及所述第三物质供应到所述第二混合区的同时，确定所述第二混合物中的所述第三物质的浓度值；将所述第三物质的所述浓度值与所述第三目标浓度范围进行比较；及基于所述第三物质的所述浓度值超出所述第三目标浓度范围的确定，自动调整所述第三物质到所述第二混合区的供应。
根据另一示范性实施例，提供一种用于混合多种物质的方法。所述方法可包含：接收所述多种物质的所述混合物中的第一物质的第一目标浓度范围；及将所述多种物质供应到第一混合区，所述多种物质在所述第一混合区中混合以产生所述第一混合物。所述方法还可包含：在继续将所述多种物质供应到所述第一混合区的同时，确定所述第一混合物中的所述第一物质的浓度值；及将所述第一物质的所述浓度值与所述第一目标浓度范围进行比较。所述方法可进一步包含：在确定所述第一物质的所述浓度值超出所述第一目标浓度范围后，即刻通过调整提供于用于将所述第一物质供应到所述第一混合区的第一导管处的控制阀的开口大小来自动调整所述第一物质到所述第一混合区的流率。可基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值且基于所述多种物质中的至少一者的一或多个物理特性而调整所述控制阀的所述开口大小。所述多种物质中的至少一者的所述一或多个物理特性可选自包括以下各项的群组：粘度、密度、比重、化学组成、温度及压力。
根据另一示范性实施例，提供一种混合系统。所述混合系统可包含：第一混合导管；第一供应导管，其耦合到所述第一混合导管且安置于所述第一混合导管的上游，所述第一供应导管包含孔以用于将第一物质供应到所述第一混合导管；第一流量控制装置，其提供于所述第一供应导管处，所述第一流量控制装置经配置以选择性地调整所述第一供应导管的所述孔的开口；及第二供应导管，其耦合到所述第一混合导管且安置于所述第一混合导管的上游，所述第二供应导管包含孔以用于将第二物质供应到所述第一混合导管。所述混合系统还可包含第一组一或多个传感器，所述一或多个传感器提供于所述第一混合导管处以用于检测通过所述第一与第二物质的混合产生的第一混合物的一或多个特性。所述混合系统可进一步包含可操作地耦合到所述第一组一或多个传感器及所述第一流量控制装置的第一控制电路，所述第一控制电路经编程以自动控制所述第一流量控制装置以基于在所述第一混合导管处所述第一混合物的所述一或多个所检测到的特性而调整所述第一物质的流率。
在一些实施例中，所述第一混合物的所述一或多个所检测到的特性可选自包括以下各项的群组：温度、露点、浓度、所述第一混合物中的声速、光学反射率及折射率。
所述混合导管可包含交叉区域，所述物质在所述交叉区域处首先接触以用于混合。一或多个微传感器优选地位于尽可能靠近于所述交叉区域处，但远离所述交叉区域具有充分距离以确保在检测浓度之前将所述物质混合。在一个示范性非限制性实施例中，所述微传感器可安置于距所述交叉区域大约1寸到大约2寸处。此确保混合过程与在所述物质的供应中进行的任何调整之间的紧密联结，使得在实质体积的所述混合物流过所述交叉区域之前所述经调整供应影响所述混合过程。因此，贯穿所述混合过程严密控制所述混合物中的所述物质浓度，且在特定实施例中，可消除混合槽。
在一些实施例中，所述第一控制电路可经编程以基于所述第一混合物的所述一或多个所检测到的特性而确定所述第一混合物中的所述第一物质的浓度值，将所述第一物质的所述浓度值与所述第一物质的第一目标浓度范围进行比较，且基于所述第一物质的所述浓度值超出所述第一目标浓度范围的确定，自动控制所述第一流量控制装置以调整所述第一供应导管的所述孔的所述开口。
在一些实施例中，所述第一组一或多个传感器可包含：光学系统，其经配置以检测所述第一混合物的光学反射率；及热敏电阻或温度计，其用于检测所述第一混合物的温度。所述第一控制电路经编程以基于所述第一混合物的所述光学反射率及所述温度而确定所述第一混合物的折射率，且基于所述折射率而确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值。
在一些实施例中，所述第一控制电路可经编程以基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值且基于所述多种物质中的至少一者的一或多个物理特性而控制所述第一流量控制装置，其中所述一或多个物理特性选自包括以下各项的群组：粘度、密度、比重、化学组成、温度及压力。
在一些实施例中，所述第一控制电路可经编程以基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值且基于所述混合系统的一或多个物理特性而控制所述第一流量控制装置，其中所述一或多个物理特性选自包括以下各项的群组：所述第一供应导管的大小、所述第一混合导管的类型及所述第一流量控制装置的类型。
在一些实施例中，可以预定间隔操作所述传感器中的一或多者以在所述第一与第二物质在所述第一混合导管中混合期间检测所述第一混合物的所述一或多个特性。
在一些实施例中，所述混合系统还可包含提供于所述第二供应导管处的第二流量控制装置，所述第二流量控制装置经配置以选择性地调整所述第二供应导管的所述孔的开口。所述第一控制电路可操作地耦合到所述第二流量控制装置，所述第一控制电路经编程以自动控制所述第二流量控制装置以基于在所述第一混合导管处所述第一混合物的所述一或多个所检测到的特性而调整所述第二物质的流率。
在一些实施例中，所述第一控制电路可经编程以基于所述第一混合物的所述一或多个所检测到的特性而确定所述第一混合物中的所述第二物质的浓度值，将所述第二物质的所述浓度值与所述第二物质的第二目标浓度范围进行比较，且基于所述第二物质的所述浓度值超出所述第二目标浓度范围的确定，自动控制所述第二流量控制装置。
在一些实施例中，所述混合系统还可包含：第二混合导管，其耦合到所述第一混合导管且安置于所述第一混合导管的下游；第三供应导管，其耦合到所述第二混合导管且安置于所述第二混合导管的上游，所述第三供应导管包含孔以用于将第三物质供应到所述第二混合导管；第三流量控制装置，其提供于所述第三供应导管处，所述第三流量控制装置经配置以选择性地控制所述第三供应导管的所述孔的开口；第二组一或多个传感器，其提供于所述第二混合导管处以用于检测通过所述第一混合物与所述第三物质的混合产生的第二混合物的一或多个特性；及第二控制电路，其可操作地耦合到所述第二组一或多个传感器及所述第三流量控制装置，所述第二控制电路经编程以自动控制所述第三流量控制装置以基于在所述第二混合导管处所述第二混合物的所述一或多个所检测到的特性而调整所述第三物质的流率。
在一些实施例中，所述混合系统还可包含安置于所述第一混合导管处的混合装置，所述混合装置经配置以混合所述第一与第二物质。在这些实施例中，所述第一组一或多个传感器可安置于所述混合装置的下游。
在一些实施例中，所述混合系统还可包含：流量控制传感器，其提供于所述第二供应导管处，所述流量控制传感器经配置以检测所述第二供应导管中的所述第二物质的流率；及第二流量控制装置，其提供于所述第二供应导管处，所述第二流量控制装置经配置以基于由所述流量控制传感器检测到的所述流率而选择性地调整所述第二供应导管的所述孔的开口。
根据另一示范性实施例，提供一种用于混合多种物质的混合设备。所述混合设备可包含：第一输入端口，其用于将第一物质引入到所述混合设备中；第二输入端口，其用于将第二物质引入到所述混合设备中；及输出端口，其用于从所述混合设备输出所述第一与第二物质的混合物。所述混合设备还可包含：第一流动通道，其包含耦合到所述第一输入端口的第一终端，及第二终端；控制阀，其安置于所述第一流动通道处且经配置以控制所述第一流动通道的在所述控制阀处的孔；及第二流动通道，其包含耦合到所述第二输入端口的第一终端，及第二终端。所述混合设备还可包含安置于所述第一及第二流动通道的下游的交叉区域，所述交叉区域通过所述第一流动通道的所述第二终端与所述第二流动通道的所述第二终端的交叉来形成。所述混合设备还可包含安置于所述交叉区域的下游及所述混合设备的所述输出端口的上游的混合后通道。所述混合设备可进一步包含：浓度传感器，其安置于所述混合后通道处，所述浓度传感器经配置以在所述混合后通道处周期性地检测所述第一物质的浓度的指示；及控制电路，其经配置以可编程地接收所述第一物质的所述浓度的所述指示且自动控制所述控制阀以基于所述浓度的所述指示而调整所述第一物质到所述交叉区域的供应。
一些实施例可包含经配置以实施本文中所讨论的方法及/或其它功能性的一或多个机器，例如设备及/或系统。举例来说，所述机器可包含经配置以基于存储于存储器及/或其它非暂时性计算机可读媒体中的指令及/或其它数据而实施本文中所讨论的功能性的一或多个处理器、电路及/或其它机器组件。
下文描述本发明的这些特性以及额外特征、功能及细节。类似地，下文还描述对应及额外实施例。
附图说明
通过参考连同附图一起进行的以下说明将更明了且可更好地理解示范性实施例的前述及其它目标、方面、特征及优点，附图中：
图la展示根据一些实施例来配置的混合设备的实例；
图lb展示根据一些实施例来配置的混合设备的实例；
图lc展示根据一些实施例来配置的混合设备的实例；
图2展示根据一些实施例来配置的实例性光学传感器；
图3展示根据一些实施例的光学传感器的光学反射率几何形状及操作原理；
图4展示根据一些实施例来配置的实例性混合设备；
图5展示根据一些实施例来配置的两个连接的混合设备的实例；
图6展示根据一些实施例来配置的与液体流量控制器连接的混合设备的实例；
图7展示根据一些实施例来配置的包含浓度传感器及流量传感器的混合设备的实例；
图8展示根据一些实施例执行的闭环混合控制的示范性方法的流程图；
图9展示根据一些实施例执行的确定平均混合后浓度的示范性方法的流程图；及
图10展示根据一些实施例来配置的电路的示意性框图。
附图不打算按比例绘制。
具体实施方式
实施例提供以如下方式达成两种或两种以上物质的高准确度混合的混合方法、系统、设备、装置及组合件：控制所得混合物中的一或多种物质的浓度。示范性混合设备可在混合区或导管处达成两种或两种以上物质的混合。所述混合设备可包含用于在混合过程期间检测混合物的一或多个特性的一或多个传感器。所述传感器可连续地、每隔一定时间或按照用户提示而检测混合物特性。所述混合物特性可在传感器中或在控制电路中用于产生混合物中的第一构成物质的浓度的指示。基于所检测到的浓度，混合设备可自动且实时调整第一物质到混合区或导管的供应。举例来说，如果第一物质的浓度超出所要浓度范围，那么混合设备可调整第一物质的供应(举例来说，流率)，使得因此调整其在混合物中的浓度。另一方面，如果第一物质的浓度在所要浓度范围内，那么混合设备可使第一物质的供应(举例来说，流率)不被调整。
示范性实施例达成混合设备的动态调整。在一个示范性实施例中，可基于一或多个控制参数而针对目标浓度(或目标浓度范围)设定控制输入物质的流率的控制阀位置。在混合之后，可将所测量浓度与目标浓度(或目标浓度范围)进行比较以调整控制参数，借此重新校准控制阀。如此，一些实施例可在混合期间提供集成测试、故障分析及/或自动校正。
在特定实施例中，可提供一种包含多个模块化混合设备或装置的混合组合件，所述多个模块化混合设备或装置中的每一者经配置以可控制地混合两种或两种以上物质。在示范性系列组合件中，每一混合设备可串联耦合到另一混合设备以便将混合物供应到其它混合设备或从其它混合设备接收混合物。所述组合件借此使得在一个设备中产生的混合物能够用于在后续设备中产生另一混合物。在示范性并联组合件中，组合件中的混合设备可彼此并联耦合，使得设备的所得混合物可收集于中央位置中。组合件借此达成混合物生产体积的按比例增加。在一些实施例中，混合组合件中的每一模块化混合设备可具有可插入到其它设备中或以其它方式耦合到其它设备的即插即用配置以便使总体混合物生产容量按比例增加。
检测构成物质的浓度且调整构成物质的供应的示范性闭环系统可在混合过程继续时用于不断地实时(也就是，不具有任何故意延迟地)监视并调整混合过程。此使得高准确度混合适合用于许多复杂的技术及制造需要。监视及控制的自动闭环性质允许混合过程在几乎不具有人类干预的情况下运行，且借此达成性能一致性及对所得混合物的组成的精确控制。另外，示范性实施例中的混合物或混合后物质的物理特性或性质(包含但不限于光学反射率、折射率、温度及浓度)的检测及使用在所述混合过程中达成比单独基于输入物质的流率而调整混合过程的常规技术高的准确度。
特定示范性混合设备能够借助小于常规混合设备所需要的占用面积的占用面积来操作。示范性混合设备的高准确度及低响应时间允许在混合物或输出物质达到其目标浓度时不需要用作暂时输出物质容器的混合槽的情况下进行混合。如此，一些实施例可在空间对于例如需要无菌环境的制药及/或晶片制造过程来说短缺时减少空间要求。
可在一些实施例中实现的其它优点包含提供以下各项的集成混合系统：较低成本(举例来说，通过使用具有高准确度的低成本浓度传感器)、集成电子器件、固件与软件、较快斜升时间、较快的达到目标浓度的时间(举例来说，通过使用可在混合设备经历磨损时随时间改变的动态地更新的控制参数)、信号分析(举例来说，时间、相互对照、求平均、背景相减、归一化及对所测量数据的其它操纵)、在同步实时测量中形成的冗余、电子器件的单个故障点、固件、较少部件(举例来说，通过不需要混合槽及/或液体流量传感器的使用)、用于更方便通信的较少物理连接、较少封装、经减少泄漏及/或污染点、较容易组装及测试、可远离流动比色池的电子器件、用于通信的完全集成I/O、数据管理与信号分析、单总线架构、单电力供应及可加载到存储器中且由处理电路执行的主软件程序。
示范性混合方法、系统、设备及组合件可用于可控制地混合任何所要数目种物质，包含但不限于2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15等等种物质。
示范性混合方法、系统、设备及组合件可用于混合任何适合体积的物质，包含但不限于大约1mL到大约500L，但不限于此示范性范围。示范性混合区域(举例来说，包含图la中的交叉区域112及混合后物质通道114)可容纳物质体积，包含但不限于大约1mL到大约500L。特定示范性混合区域可容纳物质体积，包含但不限于大约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300L、任何中间体积等等。
所属领域的技术人员将认识到以上数值及范围为说明性的且不打算限制本发明的范围。
特定术语在此章节中经定义以促进对示范性实施例的理解。
如本文中所使用的术语“物质”是指任何类型的物理原料或材料。实例性物质可包含化学品(举例来说，具有不同分子组成的物质)、个别元素、包含两个或两个以上不同化学元素的化学化合物、化学溶液、非化学品及/或可由浓度传感器测量的任何其它事物。本文中的许多实例基于呈液体形式的物质，但实施例可适于呈任何状态(举例来说，液体、固体、等离子及/或气体)的物质。
如本文中所使用的术语“混合物”及“混合后物质”互换地指代两种或两种以上物质的混合的结果。
如本文中所使用的术语“液体流量控制”及“液体流量控制器”是指经配置以测量输入流率且基于所测量输入流率而控制输入流率的设备。如此，液体流量控制可包含流量控制阀、流量传感器及流量控制器。流量控制器基于由流量传感器进行的输入液体的流量测量(举例来说，混合前测量)而打开及关闭流量控制阀，此控制输入液体添加到输出的速率。然而，输入液体的流量仅为混合后浓度的粗略指示符且其在物质混合中的使用主要源自低成本流量传感器的可用性。在这种意义上，实施例提供包含低成本、高准确度、浓度传感器的混合设备。
如本文中所使用的术语“测量数据”是指可经测量(举例来说，由浓度传感器120及/或可包含于混合设备100中的其它类型的传感器)的物质的任何性质。
如本文中所使用的术语“浓度数据”是指指示为第一物质与一或多种其它物质的混合物的混合后物质中的第一输入物质的浓度值的数据(举例来说，光学反射率及折射率)。
如本文中所使用的术语“控制参数”是指可指示及/或提供控制阀开口大小与混合浓度之间的关系(举例来说，映射)的一或多个常数及/或函数。
如本文中所使用的术语“混合参数”是指与可影响电机转数与混合浓度之间的关系的因素相关联的值。
如本文中所使用的术语“混合后浓度值”是指单个混合后浓度值或两个或两个以上单浓度值的平均数。
如本文中所使用的术语“组”是指一或多个物项的集合。
如本文中所使用的术语“多个”是指两个或两个以上物项。
如本文中所使用的术语“相等”及“实质上相等”在广义非专业意义上互换地指代完全相等或在某一公差内的大致相等。
如本文中所使用的术语“类似”及“实质上类似”在广义非专业意义上互换地指代确切同一性或在某一公差内的大致类似性。
如本文中所使用的术语“耦合(couple、coupled、coupling)”是指两个或两个以上组件当中的直接或间接连接。举例来说，第一组件可直接或通过一或多个中间组件耦合到第二组件。
如本文中所使用的术语“模块”囊括经配置以执行一或多个特定功能的硬件、软件及/或固件。
如本文中所使用的术语“计算机可读媒体”是指可由控制器、微控制器、计算系统或计算系统的模块存取以将计算机可执行指令或软件程序编码于其上的非暂时性存储硬件、非暂时性存储装置或非暂时性计算机系统存储器。“计算机可读媒体”可由计算系统或计算系统的模块存取以检索及/或执行编码于媒体上的计算机可执行指令或软件程序。所述非暂时性计算机可读媒体可包含但不限于一或多个类型的硬件存储器、非暂时性有形媒体(举例来说，一或多个存储磁盘、一或多个光盘、一或多个USB快闪驱动器)、计算机系统存储器或随机存取存储器(例如，DRAM、SRAM、EDO RAM)等等。
下文参考图式描述示范性实施例。所属领域的一般技术人员将认识到，示范性实施例不限于说明性实施例，且示范性系统的组件、装置及方法不限于下文所描述的说明性实施例。通篇中相似编号指代相似元件。
图la展示根据一些实施例来配置的混合设备100的实例。混合设备100可经配置以组合第一输入物质(“物质A”)与第二输入物质(“物质B”)以按目标浓度产生输出物质。如此，混合设备100可包含物质A输入102、物质B输入104及物质输出106。物质A输入102可经配置以接收物质A。在通过物质A输入102进入之后，物质A可横越穿过物质A通道108。物质B输入104可经配置以接收物质B，物质B可横越穿过物质B通道110。物质A通道108及物质B通道110可在交叉区域112处汇合，其中物质A及物质B可组合以形成混合后物质，所述混合后物质可横越穿过混合后物质通道114。混合后(或“经混合”)物质接着可在物质输出106处输出。
在一些实施例中，输入物质中的一者(举例来说，物质A)可经配置以按恒定速率流动，而另一输入物质(举例来说，物质B)可经配置以按受混合设备100控制的可变速率流动。如此，混合设备100可进一步包含控制电路118、一或多个浓度传感器120及控制阀122以控制可变流率。
控制电路118可包含于浓度传感器120及/或混合前控制阀122的外壳内。另外或替代地，控制电路118的至少一部分可包含于单独外壳中，借此形成与浓度传感器120及混合前控制阀122(在下文，“控制阀”)可通信地耦合的独立混合控制设备。结合图10进一步讨论控制电路118。
一或多个浓度传感器120可经配置以在交叉区域112处、在交叉区域112附近及/或下游监视输出物质(举例来说，测量其光学反射率、露点、温度及/或任何其它适合变量)以确定测量数据。一或多个微传感器优选地位于尽可能靠近于交叉区域处但远离交叉区域具有充足距离以确保在检测浓度之前将物质混合。在一个示范性非限制性实施例中，微传感器可安置于距交叉区域大约1寸到大约2寸处。此确保混合过程与在物质的供应中进行的任何调整之间的紧密联结，使得在实质体积的混合物流过交叉区域之前经调整供应影响混合过程。因此，贯穿混合过程严密控制混合物中的物质浓度，且在特定实施例中，可消除混合槽。
如本文中所使用的“测量数据”是指可经测量(举例来说，通过浓度传感器120及/或可包含于混合设备100中的其它类型的传感器)的物质的任何性质。控制电路118可经配置以基于由浓度传感器120产生及发射的测量数据而确定所输出(举例来说，混合后)经混合物质中的输入物质的浓度。替代地或另外，浓度传感器120可经配置以确定经混合物质中的输入物质的浓度且将浓度数据发送到控制电路118。如本文中所使用的“浓度数据”是指指示混合后物质(其为第一物质与一或多种其它物质的混合物)中的第一输入物质的浓度值的数据(举例来说，光学反射率及折射率)。举例来说，控制电路118可从浓度传感器120接收多个浓度值作为浓度数据。如本文中所使用的“浓度值”可指代可用作混合后浓度的基础的单浓度值(举例来说，百分比或wt％)，如下文关于图8及9所讨论。替代地及/或另外，浓度值可指代单浓度值的平均数。
控制电路118可与浓度传感器120通信地连接以经由连接124接收浓度数据及/或测量数据。连接124可包含直接连接(举例来说，双绞线布线、光纤电缆、同轴电缆、蓝牙连接及/或可直接在两个装置之间建立的任何其它类型的连接)及/或间接连接(举例来说，利用路由器及/或其它类型的单独通信装置的任何类型的连接)。在一些实施例中，控制电路118及浓度传感器120同样可经由任何类型的有线或无线通信手段(直接及/或间接的)通信。如此，本文中所讨论的组件可包含实施本文中所讨论的功能性所需要的任何硬件、软件及/或固件。举例来说，本文中所讨论的组件可直接及/或使用可包含公用网络(例如因特网)、私人网络(例如内部网络)或其组合的网络连接，且可利用现在可用或以后开发的各种网络化协议，包含但不限于基于TCP/IP的网络化协议。在一些实施例中，控制电路118及浓度传感器120可经由例如串行及/或并行数据传送的通信协议通信。其它通信接口可包含点对点、按需、安全发射或定制通信协议。如此，在一些实施例中，控制电路118可与外壳分开及/或远离浓度传感器120。
如上文所讨论，控制电路118可经配置以经由连接124从浓度传感器120接收浓度数据及/或测量数据。浓度数据可由测量数据产生，且像本文中所讨论的所有数据可使用任何适合协议及/或连接作为信号(举例来说，用于浓度数据的浓度信号及用于测量数据的测量信号)经发射。
控制阀122可经配置以基于来自控制电路118的指令而形成物质B通道110中的可调整“瓶颈”。瓶颈的大小影响物质B的流率，其中较小瓶颈导致较慢流率而较大瓶颈导致较快流率。在一些实施例中，控制阀122可包含致动器及探针。举例来说，致动器可为经配置以转动精确且受控制量(举例来说，使用蜗轮且在控制电路118的指导下)的步进电机。经由步进电机的转动，探针可经配置以可控制地突出到物质B通道108中(举例来说，经由沿第一方向转动步进电机)及从物质B通道108收回(举例来说，经由沿与第一方向相反的第二方向转动步进电机)，因此分别减小及增加控制阀的开口大小。然而，可使用能够可控制地改变物质B通道108内的物质B的流率的实际上任何适合技术。举例来说，控制阀122还可经气动或压电驱动。
尽管本文中通常提及以上实例，但控制阀122可包含导致物质移动穿过系统100的任何适合组件。举例来说，控制阀122可包含允许特定量的液体在压力下取决于阀打开或关闭的方式而通过的阀。另外或替代地，控制阀122可包含泵、风扇及/或经配置以引起物质的移动及/或形成物质的压力的任何其它设备。举例来说，控制阀122可不具有任何实际阀而且为经配置以通过在给定时间周期内泵送的量来控制物质A的流量的泵送系统。作为另一实例，控制阀122为经配置以控制物质A由于重力而流动的速率的阀。
在一些实施例中，控制电路118、浓度传感器120及控制阀122可配置为闭环控制系统。如下文将更详细地讨论，控制电路118可经配置以确定、存储及/或接收经混合物质的目标浓度。浓度传感器120可经配置以在经混合物质流动穿过经混合物质通道114时实时测量经混合物质。基于经混合物质的第一测量(或第一组测量)，控制电路118可经配置以调整控制阀122，例如当确定混合浓度不处于目标浓度或在目标浓度范围内时(举例来说，当混合浓度超出可接受误差容限时)。举例来说，控制电路118可基于混合浓度与目标浓度之间的差而确定反馈控制值，所述反馈控制值可用于调整控制阀122。调整控制阀122可导致物质B通道110内的流率的改变。继而，此可改变流动穿过经混合物质通道114的经混合物质的浓度，所述浓度可由浓度传感器120经由第二测量(或第二组测量)来检测。因此，控制电路118可经配置以确定第二反馈控制值(举例来说，特定数目个步进电机转动)及/或在确定新浓度并非目标浓度的情况下重新调整控制阀122。可重复所述过程直到达到目标浓度及/或新目标浓度为期望的为止。经由所述过程，可产生及更新使浓度与混合设备100的反馈控制值相关的一或多个控制参数(举例来说，常数及/或函数)。
在一些实施例中，每一测量及调整循环可在任何适合时间周期(举例来说，小于大约100毫秒、小于大约10毫秒、小于大约1毫秒、大约每秒、大约每10秒等等)内发生，借此允许相对快速的响应时间(举例来说，与一天一次的校准协议相比较)以用于准确地(举例来说，在大约0.001wt％内)达到目标浓度或目标浓度范围(在一或多个误差容限内，下文讨论所述误差容限的实例)。如此，一些实施例包含其输出信号可由控制电路(包含处理器及其它硬件)接收作为输入的混合后浓度传感器，所述控制电路特别地经配置以控制与至少一种其它物质混合的至少一种物质的量。
在一些实施例中，浓度传感器122可经配置以测量经混合物质的特性物理性质(例如浓度、温度、露点及/或任何其它物理性质)(或进行用于确定所述特性物理性质的测量)。如上文所讨论，输入物质的流率(举例来说，如可由液体流量控制器及/或其它类型的流量测量传感器所测量)仅指示每单位时间通过给定表面的输入物质的体积。如此，两种或两种以上输入物质的流率可仅提供混合后输出浓度的粗略指示符。在这种意义上，可使用测量混合后输出的特性物理性质的浓度传感器122而非测量输入物质的流率的流率传感器来达成较大混合准确度。
浓度传感器122的一些实施例可经配置以测量(举例来说)经混合物质的光学反射率(REF)及温度，所述光学反射率及温度接着可用于确定经混合物质中的一或多种物质的浓度。如此，浓度传感器122可包含经配置以检测经混合物质的REF的一或多个光学传感器及经配置以测量温度的一或多个热敏电阻(及/或一或多个温度计)。
图2展示根据一些实施例来配置的可用于浓度传感器122中的光学传感器200的实例。在一些实施例中，浓度传感器122可进一步包含经配置以基于由光学传感器进行的测量而确定经混合物质的折射率(IoR)且及因此浓度的传感器控制电路。如此，光学传感器200可为微型化、高准确度(大约0.001wt％)、快速响应时间(大约1毫秒)、基于IoR的浓度传感器。
参考图2及3，从光源202射出的光入射于可与经混合物质接触的窗204(举例来说，蓝宝石窗)上。根据各种实施例，经混合物质可为静态的或流动的。光射线从界面(包含窗204及在窗/物质界面206处的感测表面)反射到多通道光检测器208上。如上文所讨论，可使用REF几何形状产生光学反射率数据。反射率数据对跨越窗/物质接口206的光学密度改变是敏感的。因此，与窗204接触的经混合物质的光学密度与所测量反射率直接相关。由于光学密度与IoR直接相关，因此与窗204接触的经混合物质的IoR及因此浓度可依据光学反射率数据来确定。
参考图2，浓度传感器200可包含耦合到衬底212(举例来说，印刷电路板(PCB))的光源202、热敏电阻210及多通道光检测器208、在窗204上的第二热敏电阻214、镜216、玻璃(或其它适合材料)窗218(任选)及窗204(其可由例如蓝宝石、石英、玻璃、硼硅酸盐玻璃等等的任何适合电介质材料制成)。在一些实施例中，还可(任选地)包含存储器芯片220及偏光器222。浓度传感器200的电光组件(包含光源202、多通道光检测器208及热敏电阻210)可囊封于梯形光学外壳224内且耦合到衬底212的内部表面226。多个导电引线228可耦合到衬底212的外部表面230。
在一些实施例中，光源202可为发光二极管(LED)且窗204可由蓝宝石构成。为方便起见，第二热敏电阻214可附接到窗204的前面或后面。第二热敏电阻214还可放置于窗204内侧或者在感测表面206处或附近与经混合物质接触。
窗204可放置为与经混合物质直接接触。在一些实施例中，窗204可由蓝宝石制成以提供机械强度、对物质攻击及刮痕的抵抗、耐久性、光学质量、在压力下的强度、机械加工性及可用性。窗204可粘附(举例来说，经由光学环氧树脂或任何其它光学适合材料)到光学外壳224或玻璃窗218。此外，窗204可涂覆有薄材料层(大约20到100)，所述材料具有充分低的密度以允许来自光源202的光完全通过其进入经混合物质。薄涂层可进一步保护窗204的表面受损坏或劣化，因此延长浓度传感器200的使用寿命。
如上文所讨论，浓度传感器122可进一步包含(举例来说，除光学传感器200之外)传感器控制电路。传感器控制电路可经配置以操作光学传感器200以及浓度及/或测量数据获取及/或报告。举例来说，传感器控制电路可经配置以使用数值方法来从从光学传感器200接收的REF数据及/或温度数据提取IoR及因此物质浓度。此外，传感器控制电路可对从光学传感器200接收(举例来说，经由导电引线228)的“原始”数据信号执行数值运算以将原始数据信号表达成对于控制电路118恰当的形式。这些数值运算可包含但不限于背景减除及归一化、测量数据求平均等等。在一些实施例中，传感器控制电路及/或其功能的至少一些功能可实施于固件及/或集成电路中。替代地及/或另外，控制电路118可经配置以执行本文中关于传感器控制电路所讨论的一或多个功能。类似地，传感器控制电路可经配置以执行本文中关于控制电路108所讨论的一或多个功能。
任何适合技术可用于确定混合物中的物质的浓度。在2008年1月15日发布的标题为“用于液体化学浓度分析系统的设备(Apparatus for a Liquid Chemical ConcentrationAnalysis System)”的共同受让的美国专利第7,319,523号及2010年11月25日公布的标题为“感测系统及方法(Sensing System and Method)”的共同受让的美国专利公开案第2010-0296079号中进一步详细地讨论用于确定浓度的特定实例性结构及技术。上文引用的两个专利文件的全部内容以引用方式明确地并入本文中。此外，应了解，还可使用不使用REF及/或IoR技术的浓度传感器，包含且不限于导电、超声波、UV可见及近红外光谱学、电化学及表面等离子共振。
与用于混合、掺合、形成尖峰及其它监视控制功能及应用的非集成系统相比较，例如混合设备100的一些集成实施例可使用较小液体体积且产生较少废物。举例来说，液体流量控制器可需要用作用于接收经混合物质的容器的混合槽。由于液体流量控制器的慢响应时间(举例来说，如可由较慢流率测量及所测量混合后输出浓度与输入物质流率之间的直接反馈回路的缺乏导致)，当混合液体达到目标浓度时较大体积的混合液体可暂时存储于混合槽中。如此，通过提供比液体流量控制器更迅速的响应时间，混合设备100可针对其中需要最小可能体积的制造及过程应用达成经减少物质体积。在不具有混合槽的情况下，混合设备100还可具有小于液体流量控制器的占用面积。在这种意义上，混合设备100的一些实施例可不包含经配置以存储混合后输出化学品直到达到目标浓度的混合槽。
图lb展示根据一些实施例来配置的实例性混合设备130。上文关于混合设备100的组件的讨论可适用于混合设备130且不重复所述讨论以避免使本发明过分复杂化。在这一点上，相似参考数字贯穿所述论述用于指代相似组件。混合设备130可进一步包含可类似于控制阀122的控制阀132。举例来说，控制阀132可与控制电路118可通信地连接且用作闭环控制系统的一部分。
在一些实施例中，控制阀132可经配置以基于来自控制电路118的指令而形成物质A通道108中的可调整“瓶颈”。如此，控制电路118可经配置以控制多个控制阀，包含针对每一物质通道(举例来说，物质A通道108及/或衬底B通道110)的一或多个阀。在一些实施例中，控制电路118可经配置以在混合后输出物质并非处于目标浓度时调整控制阀132(替代控制阀122及/或除控制阀122之外)。
图lc展示根据一些实施例来配置的实例性混合设备140。混合设备140包含浓度控制器142及144。基于从浓度传感器120接收的浓度数据及/或测量数据，浓度控制器142可经配置以调整控制阀122且浓度控制器144可经配置以调整控制阀132。在这种意义上，一些实施例可包含经配置以控制不同组的控制阀的两个或两个以上浓度控制器。
图4展示根据一些实施例来配置的实例性混合设备400。混合设备400可进一步包含混合器402。混合器402可经配置以确保在经混合物质的混合后测量之前进行恰当物质混合(举例来说，物质A与物质B的混合)。如此，混合器402可位于交叉区域112(其中物质A与物质B可组合以形成经混合物质)与浓度传感器120(其中可测量经混合物质)之间。
在一些实施例中，混合器402可包含经配置以在经混合物质流动穿过混合器402时扰动经混合物质的静态混合器。举例来说，静态混合器可包含在经混合物质流动穿过混合器402时部分地阻挡及/或引导经混合物质的一或多个安全挡板。替代地或另外，混合器402可包含非静态混合器，例如在混合器402内移动(举例来说，旋转、摇动等等)以扰动经混合物质的一或多个搅拌器。如此，应了解，用于恰当物质混合的任何适合技术可与混合器402一起使用。此外，本文中所揭示的实例性混合设备中的任何者(例如定位于交叉区域112处的任一装置)可包含混合器402，且混合器402可包含任何其它类型的混合器或被任何其它类型的混合器替换。
图5展示根据一些实施例来配置的经配置以混合第一、第二及第三输入物质(分别为“物质A”、“物质B”及“物质C”)的实例性混合设备500及502。如所展示，各自经配置以混合两种物质的两个或两个以上混合设备(举例来说，混合设备500及502)可经连接以混合三种或三种以上物质。
举例来说，混合设备500的物质A输入504可经配置以接收物质A，物质A可横越穿过物质A通道506。物质B输入508可经配置以接收物质B，物质B可横越穿过物质B通道510且在交叉区域512处与物质A组合以形成第一经混合物质。第一经混合物质可经由物质输出514从混合设备500输出。
为混合物质C与第一经混合物质，物质输出514可与混合设备502的第一经混合物质输入516连接。在经由第一经混合物质输入516进入后，第一经混合物质即刻可横越穿过第一经混合物质通道518。物质C输入520可经配置以接收物质C，物质C可横越穿过物质C通道522且在交叉区域524处与第一经混合物质组合以形成第二经混合物质(举例来说，包含呈所要浓度的物质A、B及C)。第二经混合物质可经由物质输出526从混合设备502输出。
而且如图5中所展示，混合设备500及502可各自分别包含其自身的控制电路528及530。此配置可允许混合设备用作可基于最终经混合物质中所要的输入物质的数目而经添加或扣减的可扩展模块。然而，应了解，在一些实施例中，两个或两个以上混合设备可共享控制电路。举例来说，共享控制电路可位于混合设备中的一者的外壳内及/或可远离混合设备。
在一些实施例中，浓度传感器532可经配置以通过测量第一经混合物质而产生浓度数据及/或测量数据且将浓度数据及/或测量数据发送到控制电路528。浓度传感器534可经配置以通过测量最终经混合物质而产生浓度数据及/或测量数据且将浓度数据及/或测量数据发送到控制电路530。如此，浓度传感器532及534可经配置以在相应物质当中发生混合时将浓度及/或测量数据实时连续地提供到控制电路。
图6展示根据一些实施例来配置的包含液体流量控制器602的实例性混合设备600。如上文参考图la所讨论，输入物质中的一者(举例来说，物质A)可经配置以按恒定速率流动。另一输入物质(举例来说，物质B)可经配置以按受混合设备(举例来说，混合设备600)控制的可变速率流动。
在一些实施例中，液体流量控制器602可经配置以在物质A在物质A输入102处输入到混合设备600之前控制物质A的流率。如此，液体流量控制器602可包含与混合设备600的物质A输入102连接的流量输出610。液体流量控制器602可进一步包含流量输入606、流动通道608、流量传感器612、流量控制器614及流量控制阀616。
流量输入606可经配置以接收物质A，物质A接着可经由流动通道608流动穿过液体流量控制器602。流量传感器612可经配置以测量流动通道608内的物质A的流率。流量传感器612可为数个类型中的一者，包含飞行时间超声波传感器、差分压力传感器等等。基于测量流率，流量控制器614可经配置以控制流量控制阀616以形成流动通道608中的可调整瓶颈。上文关于控制阀122的讨论可适用于流量控制阀616。举例来说，流量控制阀616可包含致动器及探针。然而，应理解，可使用能够可控制地改变流动通道608内的物质A的流率的实际上任何适合技术。
混合设备600可至少在一些方面不同于液体流量控制器602。举例来说，控制电路118可经配置以基于如由浓度传感器120所测量的混合后输出物质的浓度而控制混合前输入物质的流率(举例来说，经由控制阀122)。另一方面，流量控制器614可经配置以基于如由流量传感器612所测量的混合前输入物质的流率而控制混合前输入物质的流率(举例来说，经由流量控制阀616)。
如上文所讨论，流率并非物质的特性物理性质(举例来说，如浓度及温度)，且如此，基于输入物质流率的控制可不如基于混合后输出浓度的控制准确(举例来说，从未好于全标度的1％)。此外，液体流量控制器的使用可具有其它限制，包含漂移(因此需要定期的回到零位及重新校准)、易出现气泡、堵塞、水锤(举例来说，压力积聚及释放的循环)、低流量限制(在一些实施例中，不能以低于大约25mL/min操作)、有限动态范围及流率测量与调整之间的慢响应时间(举例来说，大约数秒对一秒的分率)。
有限动态范围可需要多个液体流量控制器用以覆盖给定目标浓度范围。举例来说，在半导体(及相关)制造中，化学SC1(洁净标准1)由晶片、氨及过氧化氢的混合物组成且用于从半导体晶片表面移除有机物及微粒。在给定过程应用中，浓度可介于从大约1:1:5到大约1:1:500的范围内，但不限于此示范性范围。液体流量传感器无法覆盖此整个范围，因此产生对多个装置的需要。此可导致显著增加的物质混合工具成本及设备占用面积及妥协的生产量。应了解，本文中所揭示的混合设备可用于克服液体流量控制器中的这些及其它缺点。
在这种意义上，液体流量控制器602(当被包含时)可经配置以提供主要负责确保物质A以恒定速率(如本文中所使用，其包含在液体流量控制器602的流率误差容限的大约1％到大约2％内近似恒定)流动的粗略控制。同时，混合设备600可最终负责确保经A-B混合物质(举例来说，物质A及物质B的混合物，作为在物质输出106处的输出)处于(如本文中所使用，其包含在大约0.005％到大约0.01％的可接受误差容限内的混合浓度)目标浓度。
在一些实施例中，另外及/或替代地，液体流量控制器可与混合设备600的物质B输入104连接。此处，液体流量控制器可经配置以在通过混合设备600更精细地调谐流率之前提供物质B流率的粗略控制。
图7展示根据一些实施例来配置的包含浓度传感器(也就是浓度传感器122)及流量传感器(也就是流量传感器702)的混合设备700的实例。流量传感器702可经配置以在输入物质(举例来说，输入物质B)横越穿过物质B通道110时在其到达交叉区域112(其中两种或两种以上输入物质可组合以形成经混合物质)之前尤其测量输入物质的流率。
在一些实施例中，流量传感器702可包含具有压电换能器704及706的基于超声波飞行时间的流量传感器。压电换能器704及706可间隔开使得物质B的一部分在物质B通道110内在其之间流动。压电换能器704及706可各自经配置以产生穿过物质B通道110且朝向另一压电换能器经引导的声波且传播所述声波。由每一压电换能器产生的声波之间的到达时间的差异可用于确定穿过物质B通道110的物质B的流率。应了解，流量传感器702可为任何其它类型的流率传感器，例如差分压力传感器。
在一些实施例中，控制电路118可与流量传感器702可通信地连接。如此，除浓度传感器120之外及/或替代浓度传感器120，流量传感器702也可用于控制阀122。举例来说，如果流量传感器702用于闭环控制系统中，那么浓度传感器120可经配置以报告物质浓度值。类似地，如果浓度传感器120用于闭环控制系统中，那么流量传感器702可经配置以报告流率。在此表现形式中，可借助流量传感器702及浓度传感器120两者的使用实现灵活性、冗余及彻底性。
应了解，浓度传感器120在用于闭环控制系统中时可提供大于流量传感器702的混合准确度。举例来说，流率测量可包含近似大约1％到大约2％的流率不确定性，在依据流率测量外推浓度时所述不确定性可转变为高达大约4％的浓度不确定性。另一方面，浓度传感器120可以仅大约0.005％到大约0.01％的不确定性测量浓度，这是因为可使用本文中所揭示的技术直接测量而非依据流率外推浓度。
在一些实施例中，混合设备700(或本文中所揭示的任何其它混合设备)可进一步经配置以产生输入物质及/或混合后输出物质的关键物理性质的同步及实时测量，举例来说包含但不限于浓度(C)、流体速度(v)、流体流率、体积(V)、流体中的声速(cs)、温度(T)及/或压力(P)。使用多普勒(而非渡越时间)超声波测量达成速度分布曲线的确定。当与浓度测量组合时，可确定流体的粘度。可例如经由显示装置上的显示器进一步报告这些测量或将这些测量发送到数据管理系统以用于数据分析(举例来说，用以分析例外、发展程序、最优化、失败及长期趋势)。
图8展示根据一些实施例执行的用于闭环混合控制的示范性方法800的流程图。在一些实施例中，可借助图1到7中所展示的结构(举例来说，控制电路118)执行方法800以组合第一输入物质(举例来说，物质A)与第二输入物质(举例来说，物质B)以按所要目标浓度形成经A-B混合物质。此外，方法800可提供其中可将经混合物质的所测量浓度与所要浓度进行比较以提供反馈控制值的技术。反馈控制值可用于控制物质B的混合前流率，例如通过在直接反馈回路中控制对控制阀的调整。此外，将参考图1到7阐释方法800。
方法800可在步骤802处开始且继续进行到步骤804，其中可确定经混合物质(举例来说，在物质B已与物质A混合之后)内的物质B的目标浓度。举例来说，混合设备100的控制电路118可经配置以例如经由用户输入装置(举例来说，键盘、小键盘、触摸屏、鼠标等等)接收目标浓度。替代地及/或另外，目标浓度可经编程到控制电路118中，由电路118(举例来说，基于混合后目标浓度)自动确定及/或基于任何其它信息来确定。
在步骤806处，控制电路可经配置以确定一或多个控制参数以设定初始混合前控制阀开口大小。如上文参考图la所讨论，控制阀122可经配置以基于来自控制电路118的指令形成物质B通道110中的可调整“瓶颈”。如此，在步骤808处可将控制阀设定于初始位置处，可期望所述初始位置允许物质B在物质B通道110内以导致经混合物质的目标浓度的流率流动。
如本文中所使用的“控制参数”是指可指示及/或提供控制阀开口大小与混合浓度之间的关系(举例来说，映射)的一或多个常数及/或函数。举例来说，如果控制阀包含步进电机，那么所述控制参数可包含具有混合参数输入的函数，所述函数输出以电机转数/浓度为单位的值。在另一实例中，控制参数可包含以电机转数/浓度为单位的常数。基于所要目标浓度，控制参数可用于产生电机转数，所述电机转数可用于设定控制阀的开口大小。
如本文中所使用的“混合参数”可指代与可影响电机转数与混合浓度之间的关系的因素相关联的值。在一些实施例中，在步骤806处确定控制参数可包含接收混合参数(举例来说，物质流率、温度、物质类型及/或粘度、目标浓度等等)，所述混合参数可用于产生、确定及/或选择一或多个控制参数(举例来说，从存储于存储器中的多个控制参数)。
在一些实施例中，实例性混合参数可包含物质相关的混合参数及/或设备相关的混合参数。物质相关的混合参数可指示输入物质(举例来说，物质A及/或物质B)的物理特性，例如粘度、密度、比重、化学组成等等。举例来说，具有高粘度的物质可指示控制阀开口大小应针对给定所要目标浓度大于具有低粘度的物质。在一些实施例中，物质相关的混合参数可进一步包含可影响物质的环境或背景的混合参数，例如温度及/或压力。
在一些实施例中，物质A的流率可为混合参数。举例来说，流量控制器602可用于在物质A在物质A输入102处输入到混合设备600之前控制物质A的流率。如此，混合设备可从流量控制器接收物质A的流率。替代地及/或另外，混合设备可经配置以监视且控制物质A的流率。举例来说，可经由物质A通道108的大小控制流率，例如通过调整形成物质A通道108中的可调整瓶颈的控制阀。
设备相关的混合参数可指示混合设备的可影响流率的特性，例如(举例来说，物质A108通道及/或物质B通道110的)通道大小、控制阀类型(举例来说，步进电机微步长、每全步进的微步进等等)、混合设备类型及/或其它系统组件相关的因素。在一些实施例中，设备相关的混合参数可实时影响流量控制器的功能性且系统的校准两者，也就是在操作以补偿可变改变(例如磨损相关的精度问题)时且在非操作时间(举例来说，基于其它系统所经历的及/或后期维修应期望的)期间。举例来说，当混合设备操作时，控制阀可被磨损(举例来说，像河流穿过峡谷一样)。虽然控制阀可花费数月或甚至数年才充分磨损以需要替换，但浓度传感器的精度及准确度水平可获得关于每周或甚至每天磨损量的差异。举例来说，基于特定数目个马达转数而移动打开的控制阀针对特定目标浓度在某一天可是准确的，但一周后可是不准确的。这些改变不仅限于如磨损的操作问题，而且可受非操作事件(此组件替换(举例来说，可安装不同控制阀及/或步进电机，此可具有多于或少于经替换组件的磨损))影响。
可使用任何适合技术来确定混合参数。举例来说，一些混合参数可存储于存储器中且从存储器检索。另外及/或替代地，一或多个混合参数可经测量(举例来说，在混合之前由浓度传感器120)及/或由用户输入。
在步骤810处，控制电路可经配置以促进物质B与物质A的混合以形成混合后输出物质。举例来说，参考图la，物质A可横越穿过物质A通道108且物质B可横越穿过物质B通道110。物质A通道108及物质B通道110可在交叉区域112处汇合，其中物质A及物质B可组合以形成经混合物质。经混合物质可横越穿过经混合物质通道114。在一些实施例中，混合器(举例来说，图4中所展示的混合器402)可进一步定位于交叉区域112(其中物质A及物质B可组合以形成经混合物质)与浓度传感器120(其中可测量经混合物质)之间。混合器可经配置以确保恰当物质混合。
在步骤812处，控制电路可经配置以在物质A与物质B的混合期间确定混合后输出物质中的物质B的混合后浓度值。控制电路可经配置以连续地、周期性地及/或在接收到用户指令后即刻确定混合后浓度值。在一些实施例中，针对混合后浓度值的每一确定，光学传感器200可经配置以测量经混合物质的光学反射率(REF)及温度。基于这些测量，浓度传感器120及/或控制电路118可经配置以确定折射率(IoR)。基于IoR，浓度传感器120及/或控制电路118可经配置以确定浓度值。如此，在一些实施例中，控制电路可经配置以从浓度传感器接收物质B的混合后浓度值(举例来说，作为浓度数据)。2008年1月15日发布的标题为“用于液体化学浓度分析系统的设备(Apparatus for a LiquidChemical Concentration Analysis Systems)”的共同受让的美国专利第7,319,523号中更详细地讨论可在步骤812处用于基于混合后输出物质测量而确定浓度值的特定示范性技术，所述美国专利的全部内容以引用方式明确地并入本文中。
在步骤814处，可做出关于物质B的混合后浓度值是否超出预定目标浓度范围或目标浓度的误差容限的确定(如可通过监视混合后浓度值来确定)。举例来说，可将在步骤814处确定的混合后输出物质中的物质B的浓度与在步骤804处确定的物质B的目标浓度进行比较。在一些实施例中，可确定混合后浓度与目标浓度之间的差ε。此外，混合后浓度及其它测量数据(举例来说，所测量REF、IoR、温度等等)可展示于显示装置上。
如本文中所使用的“混合后浓度值”可指代单个混合后浓度值或两个或两个以上单浓度值的平均数。在一些实施例中，如下文参考图9所讨论，可在步骤812处对预定数目个混合后浓度值求平均以确定平均混合后浓度值。接着可在步骤814处将平均混合后浓度值而非单个混合后浓度值与目标浓度进行比较。在一些实施例中，可使用来自在步骤812处确定的混合后浓度值的选定浓度值。举例来说，控制电路可经配置以按定期及/或间断时间对混合后浓度值进行取样以在步骤814处做出确定。
应了解，步骤814处的确定可包含关于混合后浓度是否在远离目标浓度的可接受量内的确定。在一些实施例中，可由浓度传感器的精度确定误差容限。举例来说，如果浓度传感器能够测量在大约0.001wt％内的浓度，那么可执行步骤814处的确定以确保混合后浓度及目标浓度不会相差达大约0.001wt％以上。另外及/或替代地，可允许用户设定误差容限。
在一些实施例中，步骤814处的确定可使用两个或两个以上不同误差容限。举例来说，平均误差容限可应用于平均混合后浓度，而第二误差容限可应用于个别混合后浓度值。如果目标浓度为10.00％，且平均误差容限为0.09％，那么超出10.09％或9.91％的任何经求平均混合后浓度可导致调整。此外，如果第二误差容限为大约0.2％，那么超出10.2％或9.8％的任何个别混合后浓度值可导致调整，即使平均混合后浓度在9.91％到10.09％的可接受范围内。此些实施例可允许混合设备在校正例如可由混合后输出物质的浓度的突然改变导致与目标浓度的大的单一偏差中实现较快响应时间。
如果混合后浓度并非处于目标浓度或目标浓度范围(举例来说，在可接受误差容限内)，那么方法800可继续进行到步骤816。在步骤816处，可基于混合后浓度而更新控制参数。在一些实施例中，控制电路118可进一步包含比例-积分-微分(PID)控制器(或经配置以包含PID功能性)。如此，实例性控制参数在PID控制中可包含比例值kp、积分值ki，及/或微分值kd。此处，关于浓度的先前控制参数与混合后浓度的期望效应之间的差异可用于调谐控制参数。举例来说，如果混合后浓度小于所要目标浓度，那么可增加kp，此意味着可需要增加控制阀开口大小的较大数目个电机转动。
应了解，控制参数的动态更新可提供经增加响应时间，这是因为可需要较少反馈循环来达到目标浓度。此外，动态更新可允许较少混合前重新校准或无混合前重新校准(举例来说，在每次使用之前，如液体流量控制器可需要)，这是因为控制电路可在对混合设备的改变(举例来说，依据磨损或替换对控制阀的改变)随时间发生时调整所述改变。
步骤818处，可确定反馈控制值。举例来说，控制电路118可经配置以使用方程序1中所陈述的比例积分微分来计算反馈控制值q(t)：
q ( t ) = k p ϵ ( t ) + k d d ϵ d t + k i ∫ ϵ d t    方程式
其中值ε为随时间变化的所测量混合后浓度与目标浓度之间的差，kp为比例值，ki为积分值且kd为微分值。在一些实施例中，反馈控制值可使用在步骤816处更新的控制参数(举例来说，kp、ki及kd)。在一些实施例中，反馈控制值q(t)可以电机转数为单位且可提供用于控制混合前控制阀的值。
在步骤820处，可基于反馈控制值而调整混合前控制阀的开口大小。举例来说，控制电路118可经配置以致使控制阀122的致动器沿适合方向转动(举例来说，如由反馈控制值确定的特定数目个电机转数)以致使探针突出到物质B通道108中及/或从物质B通道108收回，因此分别减小及增加可调整瓶颈的大小，及因此物质B的流率。如此，物质B的流率可在混合后浓度小于目标浓度时增加且在混合后浓度大于目标浓度时减小。
在一些实施例中，调整控制阀可独立于例如由流量传感器所测量的物质B通道110内的物质B的流率。如此，不同于可基于所测量流率而控制阀的液体流量控制器，可通过使用混合后浓度作为调整控制阀的基础来实现较大准确度。
在步骤820之后，方法800可返回到步骤810，其中混合可继续且可再次使用上文所描述的技术来确定混合后输出物质中的物质B的浓度。
返回到步骤814，如果混合后浓度处于目标浓度，那么方法800可继续进行到步骤822，其中可做出关于是否完成混合的确定。如果确定未完成混合(举例来说，浓度传感器检测到混合后输出物质仍在流动)，那么方法800可返回到步骤810，其中混合可继续且可确定混合后输出物质中的物质B的浓度。在这种意义上，浓度控制器118可经配置以连续地监视混合后浓度以确定混合后浓度是否超出预定目标浓度范围或目标浓度的误差容限且因此在发生混合时实时调整控制阀位置。如果确定在步骤822处完成混合，那么方法800可在步骤824处结束。
图9展示根据一些实施例之用于产生平均混合后浓度值的示范性方法900的流程图。如上文所讨论，可在方法800的步骤812处对预定数目个混合后浓度值求平均以确定平均混合后浓度值。接着可在步骤814处将平均混合后浓度值与目标浓度进行比较。
方法900可在步骤902处开始且继续进行到步骤904，其中控制电路可从浓度传感器接收混合后输出物质中的第一输入物质的混合后浓度值。在步骤906处，可重复步骤904预定数目次。上文在方法800的步骤812处的讨论可在步骤904及步骤906处适用。举例来说，基于由浓度传感器120在物质A及物质B的混合期间进行的测量，控制电路118可经配置以连续地确定及/或接收混合后输出物质中的物质B的混合后浓度值。在预定数目个浓度值之后，方法900可继续进行到步骤908。
在步骤908处，控制电路可经配置以产生预定数目个浓度值的平均混合后浓度值。在一些实施例中，经求平均的预定数目个浓度值可由控制阀122的响应时间及/或浓度传感器120的响应时间确定。举例来说，从本文中所提供的本发明应了解，浓度传感器120可能够以快于控制阀122调整控制阀开口大小(举例来说，经由致动器及/或步进电机的转动)所花费的时间的速率(举例来说，每毫秒)产生浓度值。另外及/或替代地，经求平均的预定数目个浓度值可基于浓度传感器的可靠性。举例来说，可进行求平均以避免由偶然不准确浓度值导致的问题，所述偶然不准确浓度值可以其它方式导致混合后浓度远离目标浓度移位。方法900可在步骤910处结束。
图10展示电路1000的示意性框图，电路1000的一些或全部可包含于(举例来说)混合设备中(举例来说，混合设备100的控制电路118及/或浓度传感器120)。如图10中所图解说明，根据一些实例性实施例，电路1000可包含各种构件，例如一或多个处理器1002、存储器1004、一或多个通信模块1006及/或一或多个输入/输出模块1008。
如本文中所提及，“模块”包含经配置以执行一或多个特定功能(例如方法800及900中所包含的那些功能)的硬件、软件及/或固件。在这一点上，如本文中所描述的电路1000的构件可体现为(举例来说)电路、硬件元件(举例来说，以适合方式经编程的处理器、组合逻辑电路及/或类似物)、包括存储于非暂时性计算机可读媒体(举例来说，存储器1004)上的可由以适合方式经配置的处理装置(举例来说，处理器1002)执行的计算机可读程序指令的计算机程序产品或其某一组合。
举例来说，处理器1002可体现为包含以下各项的各种构件：具有伴随数字信号处理器的一或多个微处理器、不具有伴随数字信号处理器的一或多个处理器、一或多个协处理器、一或多个多核处理器、一或多个控制器、处理电路、一或多个计算机、包含集成电路(例如，举例来说，ASIC(特殊应用集成电路)或FPGA(场可编程门阵列))的各种其它处理元件或其某一组合。因此，尽管图10中图解说明为单个处理器，但在一些实施例中，处理器1002包括多个处理器及/或处理电路。所述多个处理器可体现于单个计算装置上或可跨越共同经配置以用作电路1000的多个计算装置分布。所述多个处理器可彼此操作通信且可共同经配置以执行如本文中所描述的电路1000的一或多个功能性。在实例性实施例中，处理器1002经配置以执行存储于存储器1004中或处理器1002可以其它方式存取的指令。这些指令在由处理器1002执行时可致使电路1000执行如本文中所描述的电路1000的功能性中的一或多者。
无论由硬件、固件/软件方法还是由其组合配置，处理器1002可包括能够在因此经配置时根据本发明的实施例执行操作的实体。因此，举例来说，当处理器1002体现为ASIC、FPGA等等时，处理器1002可包括用于进行本文中所描述的一或多个操作的经特殊配置的硬件。作为另一实例，当处理器1002体现为例如可存储于存储器1004中的指令的执行者时，指令可特殊地配置处理器1002以执行本文中所描述的一或多个算法及操作，例如结合图8及9所讨论的那些算法及操作。
存储器1004可包括(举例来说)易失性存储器、非易失性存储器或其某一组合。尽管图10中图解说明为单个存储器，但存储器1004可包括多个存储器组件。所述多个存储器组件可体现于单个计算装置上或跨越多个计算装置分布。在各种实施例中，存储器1004可包括(举例来说)硬盘、随机存取存储器、高速缓存存储器、快闪存储器、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘只读存储器(DVD-ROM)、光盘、经配置以存储信息的电路或其某一组合。存储器1004可经配置以存储使得电路1000能够根据本发明的实例性实施例实施各种功能的信息、数据(举例来说，用于设定控制阀位置的控制参数及/或常数)、应用程序、指令等等。举例来说，至少在一些实施例中，存储器1004经配置以缓冲用于由处理器1002进行处理的输入数据。另外或替代地，至少在一些实施例中，存储器1004经配置以存储用于由处理器1002执行的程序指令。存储器1004可存储呈静态及/或动态信息的形式的信息。此所存储信息可在执行其功能的过程期间由电路1000存储及/或使用。
通信模块1006可体现为体现于电路、硬件、包括存储于计算机可读媒体(举例来说，存储器1004)上且由处理装置(举例来说，处理器1002)执行的计算机可读程序指令的计算机程序产品或其组合中的任何装置或构件，所述装置或构件经配置以从例如(举例来说)第二电路1000及/或类似物的另一装置接收数据及/或将数据发射到另一装置。在一些实施例中，通信模块1006(如本文中所讨论的其它组件)可至少部分地体现为处理器1002或由处理器1002以其它方式控制。在这一点上，通信模块1006可例如经由总线与处理器1002通信。在一些实施例中，通信模块1006可包含(举例来说)用于达成与另一计算装置的通信的天线、发射器、接收器、收发器、网络接口卡及/或支持硬件及/或固件/软件。通信模块1006可经配置以使用可用于计算装置之间的通信的任何协议接收及/或发射可由存储器1004存储的任何数据。通信模块1006可另外或替代地与存储器1004、输入/输出模块1008及/或电路1000的任何其它组件通信。
输入/输出模块1008可与处理器1002通信以接收用户输入的指示及/或将可听见、可视、机械或其它输出提供给用户。结合方法800及900讨论可通过电路1000显示于可视显示装置上的一些实例性可视输出。此些示范性可视输出包含但不限于混合后浓度、目标浓度、所测量光学反射率(REF)、折射率(IOR)、温度、控制参数及/或常数等等。在这种意义上，输入/输出模块1008可进一步包含(举例来说)对键盘、小键盘、鼠标、操纵杆、显示器、触摸屏显示器及/或其它输入/输出机构的支持。输入/输出模块1008可例如经由总线与存储器1004、通信模块1006及/或任何其它组件通信。尽管一个以上输入/输出模块及/或其它组件可包含于电路1000中，但图10中展示仅一个输入/输出模块以避免使图式过分复杂化(如本文中所讨论的其它组件)。
在一些实施例中，一系列计算机可读程序代码部分体现于一或多个计算机程序产品中且可与计算装置及/或其它可编程设备一起使用以产生机器实施的过程。如将了解，任何此类计算机程序指令及/或其它类型的代码可加载到计算机、处理器或其它可编程设备电路上以产生机器，使得计算机、处理器、执行机器上的代码的其它可编程电路形成用于实施各种功能(包含本文中所描述的那些功能)的构件。
上文已参考方法、设备及计算机程序产品的框图及流程图说明描述本发明的实施例。将理解，电路图及工艺流程图的每一框及分别在电路图及工艺流程图中的框组合可由包含计算机程序指令的各种构件实施。这些计算机程序指令可加载到一般用途计算机、特殊用途计算机或其它可编程数据处理设备(例如上文参考图10所讨论的处理器1002)上以产生机器，使得计算机程序产品包含在计算机上执行的指令或其它可编程数据处理设备形成用于实施流程图框中规定的功能的构件。
这些计算机程序指令还可存储于可指导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式起作用的一或多个非暂时性计算机可读存储媒体(举例来说，存储器1004)中，使得存储于计算机可读存储媒体中的指令产生包含用于实施本文中所讨论的功能的计算机可读指令的制件。还可将所述计算机程序指令加载到计算机或其它可编程数据处理设备上以致使一系列操作步骤在所述计算机或其它可编程设备上执行，以产生计算机实施的过程，使得在所述计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施本文中所讨论的功能的步骤。非暂时性计算机可读媒体可包含可由控制器、微控制器、计算系统或计算系统的模块存取以将计算机可执行指令或软件程序编码于其上的非暂时性存储硬件、非暂时性存储装置或非暂时性计算机系统存储器。非暂时性计算机可读媒体可由计算系统或计算系统的模块存取以检索及/或执行编码于所述媒体上的计算机可执行指令或软件程序。非暂时性计算机可读媒体可包含但不限于一或多个类型的硬件存储器、非暂时性有形媒体(举例来说，一或多个存储磁盘、一或多个光盘、一或多个USB快闪驱动器)、计算机系统存储器或随机存取存储器(例如，DRAM、SRAM、EDO RAM)等等。
在描述示范性实施例中，为清楚起见而使用特定术语。出于说明目的，每一特定术语打算至少包含以类似方式操作以实现类似目的的所有技术及功能等效物。另外，在其中特定示范性实施例包含多个系统元件或方法步骤的一些例子中，可用单个元件或步骤替换那些元件或步骤。同样地，可用服务于同一目的的多个元件或步骤替换单个元件或步骤。进一步来说，在本文中针对示范性实施例规定各种性质的参数的情况下，可将那些参数向上调整或向下调整l/20、1/10、l/5、l/3、l/2等等或调整其四舍五入的近似值，除非另有规定。此外，虽然已参考其特定实施例展示及描述示范性实施例，但所属领域的技术人员将理解，可在本文中做出在形式及细节上的各种替代及更改而不背离本发明的范围。更进一步来说，其它方面、功能及优点也在本发明的范围内。
示范性流程图在本文中出于说明性目的经提供且为方法的非限制性实例。所属领域的技术人员将认识到，示范性方法可包含多于或少于示范性流程图中所图解说明的那些步骤的步骤，且可以不同于所展示的次序执行示范性流程图中的步骤。
因此，框图及流程图说明的框支持用于执行规定功能的构件的组合、用于执行规定功能的步骤的组合及用于执行规定功能的程序指令构件。还将理解，电路图及工艺流程图的框/步骤的一些或所有框/步骤以及电路图及工艺流程图中的框/步骤的组合可由执行规定功能或步骤的基于特殊用途硬件的计算机系统或特殊用途硬件与计算机指令的组合实施。
获益于前述说明及相关联图式中所呈现的教示，所属领域的技术人员将联想到本文中所陈述的本发明的许多修改及其它实施例。因此，应理解，本发明的实施例不受限于所揭示的特定实施例且打算将所述修改及其它实施例包含于所附权利要求书的范围内。尽管本文中采用特定术语，但仅以一般及描述性意义且并非出于限制的目的使用所述特定术语。

Claims (20)

1.一种用于对多种物质进行受控制混合以产生第一混合物的方法，所述方法包括：
接收所述多种物质的所述混合物中的第一物质的第一目标浓度范围；
将所述多种物质供应到第一混合区，所述多种物质在所述第一混合区中混合以产生所述第一混合物；
在继续将所述多种物质供应到所述第一混合区的同时，确定所述第一混合物中的所述第一物质的浓度值；
将所述第一物质的所述浓度值与所述第一目标浓度范围进行比较；及
在确定所述第一物质的所述浓度值超出所述第一目标浓度范围后，即刻通过调整提供于用于将所述第一物质供应到所述第一混合区的第一导管处的控制阀的开口大小来自动调整所述第一物质到所述第一混合区的流率，所述控制阀的所述开口大小是基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值且基于所述多种物质中的至少一者的一或多个物理特性而调整，其中所述一或多个物理特性选自包括以下各项的群组：粘度、密度、比重、化学组成、温度及压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值包括：
检测所述第一混合物的一或多个特性物理性质；及
基于所述第一混合物的所述一或多个特性物理性质而确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一或多个特性物理性质选自包括以下各项的群组：温度、露点、浓度、所述第一混合物中的声速、光学反射率及折射率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值包括：
检测所述第一混合物的光学反射率；
检测所述第一混合物的温度；
基于所述第一混合物的所述光学反射率及所述温度而确定所述第一混合物的折射率；及
基于所述折射率而确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中还基于其中产生所述第一混合物的混合系统的一或多个物理特性而调整所述控制阀的所述开口大小，其中所述一或多个物理特性选自包括以下各项的群组：将所述第一物质供应到所述混合区所通过的第一导管的大小、所述混合区的类型及所述控制阀的类型。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在继续将所述多种物质供应到所述第一混合区的同时，确定所述第一混合物中的所述第一物质的第二浓度值；
将所述第一物质的所述第二浓度值与所述第一目标浓度范围进行比较；及
在确定所述第一物质的所述第二浓度值超出所述第一目标浓度范围后，即刻自动调整提供于用于将所述第一物质供应到所述第一混合区的第一导管处的控制阀的所述开口大小，所述控制阀的所述开口大小是基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述第二浓度值而调整。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
接收所述多种物质的所述第一混合物中的第二物质的第二目标浓度范围；
在继续将所述多种物质供应到所述第一混合区的同时，确定所述第一混合物中的所述第二物质的浓度值；
将所述第二物质的所述浓度值与所述第二目标浓度范围进行比较；及
基于所述第二物质的所述浓度值超出所述第二目标浓度范围的确定，自动调整所述第二物质到所述第一混合区的供应。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
将所述第一混合物供应到第二混合区；
将第三物质供应到所述第二混合区，所述第一混合物与所述第三物质在所述第二混合区中混合以产生第二混合物；
接收所述第二混合物中的所述第三物质的第三目标浓度范围；
在继续将所述第一混合物及所述第三物质供应到所述第二混合区的同时，确定所述第二混合物中的所述第三物质的浓度值；
将所述第三物质的所述浓度值与所述第三目标浓度范围进行比较；及
基于所述第三物质的所述浓度值超出所述第三目标浓度范围的确定，自动调整所述第三物质到所述第二混合区的供应。
9.一种混合系统，其包括：
第一混合导管；
第一供应导管，其耦合到所述第一混合导管且安置于所述第一混合导管的上游，所述第一供应导管包含孔以用于将第一物质供应到所述第一混合导管；
第一流量控制装置，其提供于所述第一供应导管处，所述第一流量控制装置经配置以选择性地调整所述第一供应导管的所述孔的开口；
第二供应导管，其耦合到所述第一混合导管且安置于所述第一混合导管的上游，所述第二供应导管包含孔以用于将第二物质供应到所述第一混合导管；
第一组一或多个传感器，其提供于所述第一混合导管处以用于检测通过所述第一与第二物质的混合产生的第一混合物的一或多个特性；及
第一控制电路，其可操作地耦合到所述第一组一或多个传感器及所述第一流量控制装置，所述第一控制电路经编程以自动控制所述第一流量控制装置以基于在所述第一混合导管处所述第一混合物的所述一或多个所检测到的特性而调整所述第一物质的流率。
10.根据权利要求9所述的混合系统，其中所述第一混合物的所述一或多个特性选自包括以下各项的群组：温度、露点、浓度、所述第一混合物中的声速、光学反射率及折射率。
11.根据权利要求9所述的混合系统，其中所述第一控制电路经编程以：
基于所述第一混合物的所述一或多个所检测到的特性而确定所述第一混合物中的所述第一物质的浓度值；
将所述第一物质的所述浓度值与所述第一物质的第一目标浓度范围进行比较；且
基于所述第一物质的所述浓度值超出所述第一目标浓度范围的确定，自动控制所述第一流量控制装置以调整所述第一供应导管的所述孔的所述开口。
12.根据权利要求11所述的混合系统，其中所述第一组一或多个传感器包括：
光学系统，其经配置以检测所述第一混合物的光学反射率；及
热敏电阻或温度计，其用于检测所述第一混合物的温度；
其中所述第一控制电路经编程以基于所述第一混合物的所述光学反射率及所述温度而确定所述第一混合物的折射率，且基于所述折射率而确定所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值。
13.根据权利要求11所述的混合系统，其中所述第一控制电路经编程以基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值且基于所述多种物质中的至少一者的一或多个物理特性而控制所述第一流量控制装置，其中所述一或多个物理特性选自包括以下各项的群组：粘度、密度、比重、化学组成、温度及压力。
14.根据权利要求11所述的混合系统，其中所述第一控制电路经编程以基于所述第一混合物中的所述第一物质的所述浓度值且基于所述混合系统的一或多个物理特性而控制所述第一流量控制装置，其中所述一或多个物理特性选自包括以下各项的群组：所述第一供应导管的大小、所述第一混合导管的类型及所述第一流量控制装置的类型。
15.根据权利要求9所述的混合系统，其中以预定间隔操作所述传感器中的一或多者以在所述第一与第二物质在所述第一混合导管中的混合期间检测所述第一混合物的所述一或多个特性。
16.根据权利要求9所述的混合系统，其进一步包括：
第二流量控制装置，其提供于所述第二供应导管处，所述第二流量控制装置经配置以选择性地调整所述第二供应导管的所述孔的开口；
其中所述第一控制电路可操作地耦合到所述第二流量控制装置，所述第一控制电路经编程以自动控制所述第二流量控制装置以基于在所述第一混合导管处所述第一混合物的所述一或多个所检测到的特性而调整所述第二物质的流率。
17.根据权利要求16所述的混合系统，其中所述第一控制电路经编程以：
基于所述第一混合物的所述一或多个所检测到的特性而确定所述第一混合物中的所述第二物质的浓度值；
将所述第二物质的所述浓度值与所述第二物质的第二目标浓度范围进行比较；及
基于所述第二物质的所述浓度值超出所述第二目标浓度范围的确定，自动控制所述第二流量控制装置。
18.根据权利要求9所述的混合系统，其进一步包括：
第二混合导管，其耦合到所述第一混合导管且安置于所述第一混合导管的下游；
第三供应导管，其耦合到所述第二混合导管且安置于所述第二混合导管的上游，所述第三供应导管包含孔以用于将第三物质供应到所述第二混合导管；
第三流量控制装置，其提供于所述第三供应导管处，所述第三流量控制装置经配置以选择性地控制所述第三供应导管的所述孔的开口；
第二组一或多个传感器，其提供于所述第二混合导管处以用于检测通过所述第一混合物与所述第三物质的混合产生的第二混合物的一或多个特性；及
第二控制电路，其可操作地耦合到所述第二组一或多个传感器及所述第三流量控制装置，所述第二控制电路经编程以自动控制所述第三流量控制装置以基于在所述第二混合导管处所述第二混合物的所述一或多个所检测到的特性而调整所述第三物质的流率。
19.根据权利要求9所述的混合系统，其进一步包括：
流量控制传感器，其提供于所述第二供应导管处，所述流量控制传感器经配置以检测所述第二供应导管中的所述第二物质的流率；及
第二流量控制装置，其提供于所述第二供应导管处，所述第二流量控制装置经配置以基于由所述流量控制传感器检测到的所述流率而选择性地调整所述第二供应导管的所述孔的开口。
20.一种用于混合多种物质的混合设备，所述混合设备包括：
第一输入端口，其用于将第一物质引入到所述混合设备中；
第二输入端口，其用于将第二物质引入到所述混合设备中；
输出端口，其用于从所述混合设备输出所述第一与第二物质的混合物；
第一流动通道，其包含耦合到所述第一输入端口的第一终端，及第二终端；
控制阀，其安置于所述第一流动通道处且经配置以控制所述第一流动通道的在所述控制阀处的孔；
第二流动通道，其包含耦合到所述第二输入端口的第一终端，及第二终端；
交叉区域，其安置于所述第一及第二流动通道的下游，所述交叉区域通过所述第一流动通道的所述第二终端与所述第二流动通道的所述第二终端的交叉而形成；
混合后通道，其安置于所述交叉区域的下游及所述混合设备的所述输出端口的上游；
浓度传感器，其安置于所述混合后通道处，所述浓度传感器经配置以在所述混合后通道处周期性地检测所述第一物质的浓度的指示；及
控制电路，其经配置以可编程地接收所述第一物质的所述浓度的所述指示且自动控制所述控制阀以基于所述浓度的所述指示而调整所述第一物质到所述交叉区域的供应。
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