CN110647177B - 质量流量控制器的线性度增强方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种质量流量控制器的线性度增强方法及装置，本方案中的线性度增强方法，包括：接收用户设定的第一流量值；基于预设误差修正曲线，将第一流量值修正为第二流量值，预设误差修正曲线在基于预设标准线性曲线设定的误差区间内；将第二流量值输入质量流量控制器。本申请的方法实现了对精度超差的质量流量控制器的线性度增强，提高了质量流量控制器的输出精度，在不对质量流量控制器重新标定的情况下延长了质量流量控制器的使用寿命。

Description

质量流量控制器的线性度增强方法及装置

技术领域

本申请涉及微电子技术领域，具体涉及一种质量流量控制器的线性度增强方法及装置。

背景技术

质量流量控制器被广泛应用于各类工艺气体流量的精密控制上，具有反应速度快和控制精度高等优点。

现有的质量流量控制器在被安装到管道中后，工作人员会对管路整体进行检漏(检漏形式一般为氦质谱检漏或保压检漏)，然后投入正常试验或生产。然而，由于质量流量控制器属于计量器具，随着管路使用时间加长，质量流量控制器必然会存在精度超差的现象，从而造成实验数据失准或工艺失效，此时要想使流量准确，则质量流量控制器厂家都会建议用户将质量流量控制器拆下寄回原厂进行重新标定。

但是，拆下质量流量控制器返回原厂进行标定的过程中，常常难以避免对已经过检漏测试的管路造成破坏，导致质量流量控制器的使用寿命减少。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种质量流量控制器的线性度增强方法及装置。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

本申请的第一方面提供一种质量流量控制器的线性度增强方法，包括：

接收用户设定的第一流量值；

基于预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为第二流量值，所述预设误差修正曲线在基于预设标准线性曲线设定的误差区间内；

将所述第二流量值输入所述质量流量控制器。

可选的，所述将所述第二流量值输入所述质量流量控制器之后，所述方法还包括：

接收所述质量流量控制器反馈的第三流量值；

基于预设误差修正曲线，将所述第三流量值修正为第四流量值；

将所述第四流量值输出。

可选的，所述预设误差修正曲线，包括：

S^*(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+…+a_kx^k

其中，a＝(a₀，a₁，a₂…a_k)^T表示运算常数，x表示自变量，S^*(x)表示因变量。

可选的，所述基于预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为第二流量值，包括：

在理想线性曲线中，第一流量值x₁对应的理想输出Y为S(x₁)，并以理想输出S(x₁)的值作为预设误差修正曲线的因变量，即可得到第二流量值x₁′；

可选的，所述基于预设误差修正曲线，将所述第三流量值修正为第四流量值，包括：

将所述第三流量值作为因变量S^*(x)，代入到所述预设误差修正曲线，将得到的自变量x的值作为第四流量值。

可选的，所述接收用户设定的第一流量值之后，基于预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为第二流量值之前，所述方法还包括：

检测线性度增强功能是否开启。

可选的，所述基于预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为第二流量值，包括：

若检测到所述线性度增强功能开启，基于所述预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为所述第二流量值。

可选的，所述方法还包括：

若所述线性度增强功能未开启，将所述第一流量值输入所述质量流量控制器；

接收所述质量流量控制器反馈的第五流量值；

将所述第五流量值输出。

可选的，还包括：通过开关组件控制线性度增强功能的开启和关闭。

本申请的第二方面提供一种质量流量控制器的线性度增强装置，包括：

处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序，以执行以上本申请的第一方面任一项所述的方法。

本申请采用以上技术方案，具有如下有益效果：

本申请的方案中，基于质量流量控制器，提出了一种线性度增强方法，利用预设误差修正曲线，在接收到用户设定的第一流量值后，对第一流量值进行误差修正，该预设误差修正曲线在基于预设标准线性曲线设定的误差区间内，由此将第一流量值修正为第二流量值，并将第二流量值输入给质量流量控制器，质量流量控制器根据接收到的第二流量值来调节流量，如此，原本要直接输入到质量流量控制器中的第一流量值经过误差修正处理后变为了第二流量值，减少了因为质量流量控制器精度超差而产生的测量误差。如此，实现了对精度超差的质量流量控制器的线性度增强，通过线性度增强功能提高了质量流量控制器的输出精度，在不对质量流量控制器重新标定的情况下延长了质量流量控制器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例提供的一种质量流量控制器的线性度增强方法的流程图。

图2是本申请一个实施例提供的一种误差修正曲线示意图。

图3是本申请另一个实施例提供的一种误差修正曲线示意图。

图4是本申请另一个实施例提供的一种质量流量控制器的线性度增强装置的结构示意图。

图5是本申请另一个实施例提供的一种质量流量控制器的线性度增强装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

实施例

参见图1，图1是本申请一个实施例提供的一种质量流量控制器的线性度增强方法的流程图。

参见图2，图2是本申请一个实施例提供的一种误差修正曲线示意图。

如图1所示，本实施例提供一种质量流量控制器的线性度增强方法，该线性度增强方法由质量流量控制器的线性度增强装置或其中基于软件和/或硬件的功能模块执行，该线性度增强装置与质量流量控制器连接，该方法至少包括如下步骤：

步骤11、接收用户设定的第一流量值。

质量流量控制器是一种流量可调节器件，可以根据输入到质量流量控制器中的用户设定的流量值来调节质量流量控制器的调节阀的开度，从而调节流体的流量，并根据调节后的流量输出反馈流量值，由此，用户可以根据需求自行设定质量流量控制器的流量值。

步骤12、基于预设误差修正曲线，将第一流量值修正为第二流量值，预设误差修正曲线在基于预设标准线性曲线设定的误差区间内。

如图2所示，理论上，质量流量控制器设计的输出的流量值Y与用户设定的流量值X成线性，也就是说，理想状态下的流量输出曲线为一条直线21，理想线性曲线21即为标准线性曲线。但是由于各种环节存在的误差，最终导致质量流量控制器的反馈流量值与用户设定的流量值不会成完全的直线，而是一条近似的曲线。质量流量控制器在厂商出厂时，都要进行关键一步流程：标定，标定后的质量流量控制器的流量输出曲线都会保证在误差区间22之间，不会超差，而标定的根据就是理想线性曲线21，使流量输出曲线尽量接近理想线性曲线21，而在质量流量控制器出厂后，用户使用过程中，随着时间的加长，工况的变化，精度曲线会在某些点逐渐超出出厂误差区间22，变为修正前曲线23，为了减少极小的误差给仪器带来的影响，对误差进行修正，即得到预设误差修正曲线24。

步骤13、将第二流量值输入所述质量流量控制器。

具体的，第二流量值作为第一流量值的误差修正后的流量值输入到质量流量控制器中。

实际应用时，质量流量控制器在使用过程中如果有略微的精度超差，并不能将误差结果体现在使用结果中，因而对质量流量控制器的使用影响并不大，只有常年累积加大的精度超差才会最终体现在使用结果上，而如果仅有略微的精度超差就将质量流量控制器拆下返回原厂重新标定，常常难以避免对已经过检漏测试的管路造成破坏，轻则耽误使用时间，重则管路不能恢复造成不可逆影响，给使用者带来极大的不便。

对于传统的质量流量控制器，质量流量控制器内部的传感器采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量，而线性度是描述传感器静态特性的一个重要指标，是测试系统的输出与输入能否像理想系统那样保持正常值比例关系(线性关系)的一种度量。在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差与满量程输出的百分比，称为线性度(线性度又称为“非线性误差”)，该值越小，表明线性特性越好。

本申请的方案中，基于质量流量控制器，提出了一种线性度增强方法，利用预设误差修正曲线，在接收到用户设定的第一流量值后，对第一流量值进行误差修正，该预设误差修正曲线在基于预设标准线性曲线设定的误差区间内，由此将第一流量值修正为第二流量值，并将第二流量值输入给质量流量控制器，质量流量控制器根据接收到的第二流量值来调节流量，如此，原本要直接输入到质量流量控制器中的第一流量值经过误差修正处理后变为了第二流量值，减少了因为质量流量控制器精度超差而产生的测量误差。如此，实现了对精度超差的质量流量控制器的线性度增强，通过线性度增强功能提高了质量流量控制器的输出精度，在不对质量流量控制器重新标定的情况下延长了质量流量控制器的使用寿命。

由于用户设定的流量值进入到质量流量控制器后，质量流量控制器根据该流量值控制调节阀的开度来控制质量流量控制器的流量，同样的，质量流量控制器根据实际通过管道的流量，也会输出一个反馈流量值。在对第一流量值进行误差修正得到第二流量值以后，进入到质量流量控制器中的实际用户设定的流量值即为第二流量值，此时，质量流量控制器的实际反馈流量值对应的也是第二流量值，但是，用户设定的流量值为没有进行修正的第一流量值，为了输入与输出保持一致，要对质量流量控制器的实际反馈流量值再进行一次误差还原，所以，一些实施例中，如上述将第二流量值输入质量流量控制器之后，上述方法还可以包括：接收质量流量控制器反馈的第三流量值；基于预设误差修正曲线，将第三流量值修正为第四流量值；将第四流量值输出。

参见图3，图3是本申请另一个实施例提供的一种误差修正曲线示意图。

一些实施例中，预设误差修正曲线包括：

S^*(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+…+a_kx^k

其中，a＝(a₀，a₁，a₂…a_k)^T表示运算常数，x表示自变量，S^*(x)表示因变量。

上述预设误差修正曲线，利用多项式最小二乘法，将用户工艺数据记录的实际偏差值作为参数x带入公式，经过运算得到运算常数a，从而得到拟合曲线的曲线公式，用一个多项式描绘出了一条实际流量曲线。

根据拟合曲线的曲线公式可知，上述基于预设误差修正曲线，将第一流量值修正为第二流量值，如图3所示，具体实现方式可以包括：设定第一流量值为x₁，在理想线性曲线21中，第一流量值x₁对应的理想输出Y为S(x₁)，此时，以理想输出S(x_i)的值作为预设误差修正曲线24的因变量，即可得到第二流量值x′₁。

同样的，基于预设误差修正曲线，将第三流量值修正为第四流量值，具体实现方式可以包括：将第三流量值作为因变量S^*(x)，代入到预设误差修正曲线，将得到的自变量x的值作为第四流量值。

一些实施例中，接收用户设定的第一流量值之后，基于预设误差修正曲线，将第一流量值修正为第二流量值之前，上述方法还可以包括：检测线性度增强功能是否开启。

实际应用中，现有的质量流量控制器在出厂后就被安装在管路中，负责精密控制气体流量，而质量流量控制器的精度超差是随着管路使用时间的加长才会逐渐超出出厂误差范围，一般的质量流量控制器，厂商会建议每年回厂标定一次，而在安装初期使用质量流量控制器时，并不需要对其线性度进行增强，只有在超出标定保质期限之后，才需要用户根据实际使用情况开启线性度增强功能。

由此，基于预设误差修正曲线，将第一流量值修正为第二流量值，质量量流量控制器的线性度增强方法还可以包括：若检测到线性度增强功能开启，基于预设误差修正曲线，将第一流量值修正为第二流量值。

同样的，若线性度增强功能未开启，将第一流量值输入质量流量控制器；接收质量流量控制器反馈的第五流量值；将第五流量值输出。

具体实施时，当质量流量控制器的使用期限超过标定时间一年以后，用户可以选择开启线性度增强功能，这时，用户设定的流量值在经过误差修正以后输入到质量流量控制器，质量流量控制器根据误差修正以后的流量值调节好调节阀，并且输出反馈流量值，输出的反馈流量值再经过误差还原，得到与用户设定的流量值对应的反馈值；而在质量流量控制器的使用期限不超过标定时间一年时，用户可以选择不开启线性度增强功能，这时，用户设定的流量值直接进入到质量流量控制器，并且质量流量控制器输出对应的反馈流量值。例如，在质量流量控制器的精度超差非常微小且误差保持在允许的误差区间内时，不开启线性度增强功能，用户设定的流量值为100，则用户设定的流量值100直接进入到质量流量控制器，质量流量控制器根据用户设定的流量值调节调节阀的开度，并根据实际测量的流量输出反馈流量值100.2；在质量流量控制器的精度超差较大并对工艺造成一定影响时，可以开启线性度增强功能，比如，用户设定100时，实际工艺结果来看，实际流量变大了，约为102，此时，用户设定的流量值100会经过处理变为设定流量值98，设定流量值98直接进入到质量流量控制器，质量流量控制器根据处理后的流量值调节调节阀的开度，并根据实际测量的流量输出对应的反馈流量值98.2，反馈流量值98.2再经过线性度增强装置的处理，变为反馈流量值100.2输出，而此时的实际流量则变为100左右，与给客户显示的反馈流量值100.2基本一致。

参见图4，图4是本申请另一个实施例提供的一种质量流量控制器的线性度增强装置的结构示意图。

一些实施例中，质量流量控制器的线性度增强方法还包括：通过开关组件控制线性度增强功能的开启和关闭。

线性度增强装置包括装置主体、开关组件。其中的装置主体具有线性度增强功能。其中，开关组件可以包括继电器，还可以为其它的开关组件，此处不再一一列举。若开关组件为继电器，如图4所示，继电器09为双刀双掷功能的继电器，包括第一动触头01和第二动触头02，称为双刀，还包括2组常开和常闭触点，第一常开触点03和第二常开触点04，第一常闭触点05和第二常闭触点06。其中，继电器断电状态下，第一动触头01与第一常闭触点05接触，同时第二动触头02与第二常闭触点06接触，当继电器08通电时，第一动触头01与第一常开触点03接触，同时第二动触头02与第二常开触点04接触，称为双掷。实施中，质量流量控制器10的输入端口分别与第一常闭触点05和装置主体08连接，输出端口分别与第二常闭触点06和装置主体08连接。第一动触头01和第二动触头02分别连接二次仪表00。当继电器不通电时，线性度增强功能处于关闭状态，二次仪表00发送来的用户设定的流量值直接输入质量流量控制器10，质量流量控制器10的反馈流量值直接输出至二次仪表00；当继电器通电时，线性度增强功能处于开启状态，二次仪表00发送来的用户设定的流量值输入装置主体08经过处理后输入质量流量控制器10，质量流量控制器10的反馈流量值再次经过装置主体08输出至二次仪表00。

参见图5，图5是本申请另一个实施例提供的一种质量流量控制器的线性度增强装置的结构示意图。

如图5所示，一种质量流量控制器的线性度增强装置，包括：

处理器501，以及与所述处理器501相连接的存储器502；

所述存储器502用于存储计算机程序；

所述处理器501用于调用并执行所述存储器502中的所述计算机程序，以执行以上任意实施例所述的线性度增强方法。

可选的，上述线性度增强方法中的开关组件可以与处理器连接，由处理器控制开关组件的通断。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种质量流量控制器的线性度增强方法，其特征在于，包括：

接收用户设定的第一流量值；

基于预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为第二流量值，所述预设误差修正曲线在基于预设标准线性曲线设定的误差区间内；

其中，所述基于预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为第二流量值，包括：

在理想线性曲线中，第一流量值x₁对应的理想输出Y为S(x₁)，并以理想输出S(x₁)的值作为预设误差修正曲线的因变量，即可得到第二流量值x₁′；

将所述第二流量值输入所述质量流量控制器；

其中，所述将所述第二流量值输入所述质量流量控制器之后，所述方法还包括：

接收所述质量流量控制器反馈的第三流量值；

基于预设误差修正曲线，将所述第三流量值修正为第四流量值；

将所述第四流量值输出；

其中，所述预设误差修正曲线，包括：

S^*(x)＝a₀+a₁x+a₂x²+…+a_kx^k

其中，a＝(a₀，a₁，a₂…a_k)^T表示运算常数，x表示自变量，S^*(x)表示因变量；

其中，所述基于预设误差修正曲线，将所述第三流量值修正为第四流量值，包括：

将所述第三流量值作为因变量S^*(x)，代入到所述预设误差修正曲线，将得到的自变量x的值作为第四流量值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收用户设定的第一流量值之后，基于预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为第二流量值之前，所述方法还包括：

检测线性度增强功能是否开启。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为第二流量值，包括：

若检测到所述线性度增强功能开启，基于所述预设误差修正曲线，将所述第一流量值修正为所述第二流量值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述线性度增强功能未开启，将所述第一流量值输入所述质量流量控制器；

接收所述质量流量控制器反馈的第五流量值；

将所述第五流量值输出。

5.根据权利要求2～4任一项所述的方法，其特征在于，还包括：通过开关组件控制线性度增强功能的开启和关闭。

6.一种质量流量控制器的线性度增强装置，其特征在于，包括：

处理器，以及与所述处理器相连接的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序，以执行如权利要求1-5任一项所述的方法。

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