CN117889932A - 一种液位检测机构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液位检测技术领域，具体为一种液位检测方法，包括以下步骤：包括以下步骤：S1、对内部体积为V瓶的空源瓶进行基准测定：对空源瓶通入定量的氮气，得到基准压力差P瓶；S2、对使用中的源瓶进行检测：对使用中的源瓶通入与步骤S1中相同体积的氮气，得到检测压力差P，计算得到使用中的源瓶内上部空腔的体积V；S3、计算得到使用中的源瓶中化学品的液位高度H。通过空源瓶通入定量的氮气，得到基准压力差P瓶，然后对使用中的源瓶通入与相同体积的氮气，得到检测压力差P，计算得到使用中的源瓶内上部空腔的体积V，计算得到使用中的源瓶中化学品的液位高度H，本发明不会受到化学品液体自身的粘滞特性的影响，更加稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及液位检测技术领域，特别涉及一种液位检测机构及方法。
背景技术
在半导体和光伏领域的镀膜、掺杂等工艺中，越来越多的化学品被应用到。这些化学品通常具有易燃、剧毒等特性，一般储存于密闭的不锈钢源瓶中。在实际使用中，这些化学品往往被惰性气体(如氮气等)以蒸汽的形式携带进入反应腔室。为了工艺的稳定性，需要保证源瓶温度以及源瓶内液体体积的稳定性。
这种密封的不锈钢源瓶使用的液位计通常是利用电气信号随液位变化这个特性来间接测量液位的。如射频导纳液位计，源瓶内液位变化会引起源瓶导纳数值的变化，将导纳值换算为液位信号。但在实际使用中，温度变化、化学品液体自身的粘滞特性，会导致电气信号的异常波动。当异常波动较大时，会导致实际液位高于或低于安全液位，会造成工艺不良，甚至造成安全事故。针对以上问题，本发明旨在提出一种更加稳定可靠的液位检测方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液位检测机构及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明的一方面提供了一种液位检测机构，包括依次连接在源瓶的进气端的第一气动阀和流量计，所述第一气动阀和源瓶之间设置有压力计，源瓶的出气端连接有第二气动阀，所述第一气动阀和所述第二气动阀之间通过旁通管路连通，所述旁通管路上设置有第三气动阀。
优选地，源瓶外壁包裹伴热带。
本发明的另一方面提供了一种液位检测方法，适用于前文所述的液位检测机构，包括以下步骤：
S1、对内部体积为V瓶的空源瓶进行基准测定：对空源瓶通入定量的氮气，得到基准压力差P瓶；
S2、对使用中的源瓶进行检测：对使用中的源瓶通入与步骤S1中相同体积的氮气，得到检测压力差P，计算得到使用中的源瓶内上部空腔的体积V；
S3、计算得到使用中的源瓶中化学品的液位高度H。
优选地，步骤S1包括：
关闭第一气动阀和第二气动阀，开启第三气动阀，设定流量计的数值为Q；
待流量计的数值稳定到Q时，开启第一气动阀，关闭第三气动阀，读取压力计的数值P瓶1，经过时间t后读取压力计的数值P瓶2，得到基准压力差P瓶：
P瓶＝P瓶2-P瓶1。
优选地，步骤S2包括：
关闭第一气动阀和第二气动阀，开启第三气动阀，设定流量计的数值为Q；
待流量计的数值稳定到Q时，开启第一气动阀，关闭第三气动阀，读取压力计的数值P1，经过时间t后读取压力计的数值P2，得到检测压力差P：
P＝P2-P1；
使用中的源瓶内上部空腔的体积V：
V＝P瓶*V瓶/P。
优选地，步骤S3包括：
计算使用中的源瓶中化学品的液位高度H：
H＝(V瓶-V)/S；
其中，S为源瓶的底面积。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的实施方式提供的一种液位检测方法通过液位检测机构对相同规格的空源瓶和使用中的源瓶进行同样操作的检测流程，对空源瓶通入定量的氮气，得到基准压力差P瓶，然后对使用中的源瓶通入与相同体积的氮气，得到检测压力差P，计算得到使用中的源瓶内上部空腔的体积V，计算得到使用中的源瓶中化学品的液位高度H，相比现有液位检测计，本发明不会受到化学品液体自身的粘滞特性的影响，减少了电气信号的异常波动，更加稳定可靠。
附图说明
图1为本发明的实施方式提供的一种液位检测机构的结构示意图；
图2为本发明的实施方式提供的一种液位检测方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明的实施方式提供的一种液位检测机构的结构示意图。本发明的一方面提供了一种液位检测机构，如图1所示，该液位检测机构包括依次连接在源瓶的进气端的第一气动阀1和流量计2，第一气动阀1和源瓶之间设置有压力计3，源瓶的出气端连接有第二气动阀4，第一气动阀1和第二气动阀4之间通过旁通管路连通，旁通管路上设置有第三气动阀5。其中，第一气动阀1用于控制氮气的通断，流量计2用于观测氮气单位时间的流量，压力计3用于观测源瓶内的压力值，第二气动阀4用于检测后排气，而第三气动阀5则是配合旁通管路使得氮气稳定增长到预定的单位时间流量。
在本发明的一种实施方式中，源瓶外壁包裹伴热带。伴热带用于控温，使得源瓶处于恒温状态。
根据理想气体方程P*V＝N*R*T，如果往源瓶通入氮气，由于源瓶处于恒温，即T不变，因此只要保证通入的氮气的量一定，即N不变，那么P*V为恒定值。
图2为本发明的实施方式提供的一种液位检测方法的流程图。如图2所示，本发明的另一方面提供了一种液位检测方法，适用于前文的液位检测机构，包括以下步骤：
S1、对内部体积为V瓶的空源瓶进行基准测定：对空源瓶通入定量的氮气，得到基准压力差P瓶；
S2、对使用中的源瓶进行检测：对使用中的源瓶通入与步骤S1中相同体积的氮气，得到检测压力差P，计算得到使用中的源瓶内上部空腔的体积V；
S3、计算得到使用中的源瓶中化学品的液位高度H。
本发明的实施方式提供的一种液位检测方法通过液位检测机构对相同规格的空源瓶和使用中的源瓶进行同样操作的检测流程，使得空源瓶和使用中的源瓶通入相同体积的氮气，由于源瓶处于恒温状态，根据理想气体方程可知P*V为恒定值，据此可以利用获得的基准压力差P瓶、空源瓶的内部体积V瓶以及检测压力差P计算得到使用中的源瓶内上部空腔的体积V，进而计算得到使用中的源瓶中化学品的液位高度H。
具体地，在本发明的一种实施方式中，步骤S1包括：
关闭第一气动阀1和第二气动阀4，开启第三气动阀5，设定流量计2的数值为Q；
待流量计2的数值稳定到Q时，开启第一气动阀1，关闭第三气动阀5，读取压力计3的数值P瓶1，经过时间t后读取压力计3的数值P瓶2，得到基准压力差P瓶：
P瓶＝P瓶2-P瓶1。
在步骤S1中，要选择与使用中的源瓶相同规格的空源瓶进行基准测定。
进一步地，在本发明的一种实施方式中，步骤S2包括：
关闭第一气动阀1和第二气动阀4，开启第三气动阀5，设定流量计2的数值为Q；
待流量计2的数值稳定到Q时，开启第一气动阀1，关闭第三气动阀5，读取压力计3的数值P1，经过时间t后读取压力计3的数值P2，得到检测压力差P：
P＝P2-P1；
使用中的源瓶内上部空腔的体积V：
V＝P瓶*V瓶/P。
在步骤S2中，流量计2的设定数值Q以及读取压力计数值的时间间隔t必须与步骤1中保持一致，从而确保基准测定和实际检测通入氮气的体积一致。另外，在步骤1的基准测定和步骤2的实际检测中，保持空源瓶与使用中的源瓶的温度相同。
在本发明的一种实施方式中，步骤S3包括：
计算使用中的源瓶中化学品的液位高度H：
H＝(V瓶-V)/S；
其中，S为源瓶的底面积。
通过空源瓶体积减去上部空腔的体积V得到源瓶中化学品的体积，利用源瓶已知的或者测量计算得知的底面积，即可计算得到使用中的源瓶中化学品的液位高度H。
本发明的实施方式提供的一种液位检测方法通过液位检测机构对相同规格的空源瓶和使用中的源瓶进行同样操作的检测流程，对空源瓶通入定量的氮气，得到基准压力差P瓶，然后对使用中的源瓶通入与相同体积的氮气，得到检测压力差P，计算得到使用中的源瓶内上部空腔的体积V，计算得到使用中的源瓶中化学品的液位高度H，相比现有液位检测计，本发明不会受到化学品液体自身的粘滞特性的影响，减少了电气信号的异常波动，更加稳定可靠。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种液位检测机构，其特征在于，包括依次连接在源瓶的进气端的第一气动阀(1)和流量计(2)，所述第一气动阀(1)和源瓶之间设置有压力计(3)，源瓶的出气端连接有第二气动阀(4)，所述第一气动阀(1)和所述第二气动阀(4)之间通过旁通管路连通，所述旁通管路上设置有第三气动阀(5)。
2.根据权利要求1所述的液位检测机构，其特征在于，源瓶外壁包裹伴热带。
3.一种液位检测方法，其特征在于，适用于权利要求1-2中任意一项所述的液位检测机构，包括以下步骤：
S1、对内部体积为V瓶的空源瓶进行基准测定：对空源瓶通入定量的氮气，得到基准压力差P瓶；
S2、对使用中的源瓶进行检测：对使用中的源瓶通入与步骤S1中相同体积的氮气，得到检测压力差P，计算得到使用中的源瓶内上部空腔的体积V；
S3、计算得到使用中的源瓶中化学品的液位高度H。
4.根据权利要求3所述的液位检测方法，其特征在于，步骤S1包括：
关闭第一气动阀(1)和第二气动阀(4)，开启第三气动阀(5)，设定流量计(2)的数值为Q；
待流量计(2)的数值稳定到Q时，开启第一气动阀(1)，关闭第三气动阀(5)，读取压力计(3)的数值P瓶1，经过时间t后读取压力计(3)的数值P瓶2，得到基准压力差P瓶：
P瓶＝P瓶2-P瓶1。
5.根据权利要求4所述的液位检测方法，其特征在于，步骤S2包括：
关闭第一气动阀(1)和第二气动阀(4)，开启第三气动阀(5)，设定流量计(2)的数值为Q；
待流量计(2)的数值稳定到Q时，开启第一气动阀(1)，关闭第三气动阀(5)，读取压力计(3)的数值P1，经过时间t后读取压力计(3)的数值P2，得到检测压力差P：
P＝P2-P1；
使用中的源瓶内上部空腔的体积V：
V＝P瓶*V瓶/P。
6.根据权利要求5所述的液位检测方法，其特征在于，步骤S3包括：
计算使用中的源瓶中化学品的液位高度H：
H＝(V瓶-V)/S；
其中，S为源瓶的底面积。
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