KR20070056092A - 유량계의 교정 시스템 및 방법 - Google Patents

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마크 라버디어
로버트 맥로린
제이 칼 니어메이어
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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

본 발명의 실시예는 유량계(30)의 신속한 교정 시스템(200) 및 방법을 제공한다. 유량계는 제조 업자 또는 제3 자에 의한 (예를 들면, n차 다항식으로 표현되는) 교정 유동 곡선을 구비할 수도 있다. 교정 곡선은 하나 또는 그 이상의 보정 계수를 사용하여 공정 유체(process fluid) 및 유량계가 실제로 설치된 시스템에 적합하게 조정될 수 있다. 보정 계수는 공정 유체의 간단한 실험적인 테스트 또는 유체 특성에 기초하여 유동 곡선에 적합하게 결정될 수 있다. 이후에, 보정된 유동 곡선을 유량계에 저장하여, 추후의 유량 제어를 위해서 사용할 수도 있다.
유체, 동점도, 보정 계수, 다항식, 탈이온수, 유동

Description

유량계의 교정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CALIBRATION OF A FLOW DEVICE}
본 발명은 유량계(flow device)의 교정에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 질량 유량계(mass flow meter) 및 질량 유량 컨트롤러(mass flow controller)의 신속한 교정에 관한 것이다.
다양한 산업계에서 액체와 기체의 유량을 제어하기 위해서 유량 컨트롤러를 사용하고 있다. 유량 컨트롤러에 과도하게 의존하는 산업 분야의 하나는 반도체 제조 분야이다. 이는 반도체의 제조에 있어서 유동 쳄버 내로 분배되어지는 기체나 유체를 정밀하게 제어하는 것이 필요하기 때문이다. 다양한 현재의 유량 컨트롤러는 압력차에 기반하여 유량을 제어한다. 이들 유량 컨트롤러는 반도체 제조 툴(tool) 또는 다른 시스템으로부터 설정값(set point)을 수신하고, 유체 유동로 내에서의 교축부(restriction)에 걸쳐 압력차를 측정하며, 상기 설정값과 상기 압력차 간의 차이에 기초하여 밸브를 개폐하기 위한 제어 알고리즘을 실행한다.
전형적으로, 유량 컨트롤러는 질량(mass) 또는 체적(volumetric) 유량으로 환산된 설정값을 수신한다. 이후에 질량 또는 체적 유량은 교정 곡선에 기초하여 압력차로 변환된다. 따라서, 유량 컨트롤러는 공정 유체(process fluid) 및 이 유 량 컨트롤러가 동작하는 공정 조건용으로 저장된 교정 곡선을 가지고 있어야 하였다. 다양한 종류의 유체 및 다양한 동작 조건에 하에서 사용하기에 적합한 유량 컨트롤러에 대하여, 유량 컨트롤러 제조업자는 전형적으로 유량 컨트롤러를 위한 다수의 교정 곡선을 제공하거나 공정 유체 및 유량 컨트롤러가 동작하게 될 조건에 적합하게 상기 유량 컨트롤러를 개별적으로 교정해야만 하였다. 이는 시간 소모적이고 비능률적인 작업일 수 있다. 따라서, 유량 컨트롤러를 더욱 신속하게 교정하는 시스템 및 방법이 요구된다.
본 발명의 실시예는 종래 기술의 유량계 교정 시스템 및 방법의 단점을 제거하거나, 적어도 실질적으로 감소시킨 유량계의 신속한 교정 시스템 및 방법을 제공한다.
유량계는 제조업자 또는 제3 자에 의한 (예를 들면, n차 다항식으로 표시되는) 교정 유동 곡선을 구비할 수 있다. 교정 곡선은 공정 유체 및 유량계가 실제로 설치된 시스템에 대해서 하나 또는 그 이상의 보정 계수를 사용하여 조정될 수 있다. 보정 계수는 단순한 실험적인 테스트 또는 공정 유체의 유체 특성에 기초하여 유동 곡선에 적합하게 결정될 수 있다. 이후에 보정된 유동 곡선은 유량계에 저장되어 추후의 유량 제어에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 유량계를 통과하는 유체의 유동을 생성하여 유체의 유량을 나타내는 변수가 테스트값을 가지도록 하는 단계를 포함하는 유량계의 교정 방법을 포함하고 있다. 여기에는, 예를 들어 유동을 생성하여 압력차, 시간차, 특정 센서에서의 압력 또는 유체의 유량을 나타내는 다른 계수가 하나의 테스트값 또는 복수의 테스트값 또는 일조의 테스트값을 갖도록 하는 단계가 포함될 수도 있다. 예를 들면, 테스트값은 예측된 최대값의 절반일 수도 있다. 상기 방법은 테스트 기간 동안의 실험적인 유량을 결정하는 단계 및 상기 실험적인 유량에 교정 곡선을 적용하여 상기 유량 변수에 대한 계산된 값을 결정하는 단계를 더 포함하고 있다. 보정 계수는 상기 테스트값과 계산된 값에 기초하여 결정될 수 있다.
다른 실시예는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 일조의 컴퓨터 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함할 수도 있다. 일조의 명령어는 유량을 나타내는 하나의 변수 또는 다수의 변수를 결정하고, 하나 또는 그 이상의 실험적인 유량에 기초하여 유량을 나타내는 변수(들)에 대한 하나 또는 그 이상의 계산된 값 및 교정 곡선에 대응하는 n차 다항식을 결정하며, 또한 유량을 나타낸 변수(들)에 대한 계산된 값(들) 및 테스트값(들)에 기초하여 하나 또는 그 이상의 보정 계수(들)를 결정하도록 실행 가능한 명령어를 포함할 수도 있다. 컴퓨터 명령어는 유량계의 컨트롤러 및/또는 상기 유량계 또는 다른 컴퓨팅 디바이스와 통신하고 있는 교정 컴퓨터에 의해서 실행되어질 수 있음에 주목하여야 한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유동로와, 상기 유동로 내의 유동 교축부 상류측의 상류측 압력 센서와, 상기 유동로 내의 유동 교축부 하류측의 하류측 압력 센서, 및 상기 상류측 압력 센서와 상기 하류측 압력 센서에 결합되어 상기 상류측 압력 센서 및 하류측 압력 센서로부터의 압력 측정값을 수신하는 컨트롤러를 포함하고 있다. 상기 컨트롤러의 제어는 하나 또는 그 이상의 테스트 기간 동안 밸브를 개방시켜, 상기 유량계를 통과하는 유체의 유동을 생성하여, 상기 상류측 압력 센서와 하류측 압력 센서 사이의 하나 또는 그 이상의 테스트 압력차를 생성하고, 실험적인 유량 및 교정 유동 곡선에 대응하는 n차 다항식에 기초하여 하나 또는 그 이상의 계산된 압력차를 결정하며, 상기 계산된 압력차(들) 및 테스트 압력차(들)에 기초하여 하나 또는 그 이상의 보정 계수를 생성하도록 구성되어 있다. 또한 컨트롤러는 복수 회의 테스트 기간 동안 상기 컨트롤러를 개방시켜 동일한 설정값 또는 복수의 설정값에서의 일조의 테스트 압력차를 생성하여, 특정 보정 계수의 정밀도를 개선하거나 또는 복수 개의 보정 계수를 생성한다.
본 발명의 다른 실시예는 교정 유체(calibration fluid)에 대한 교정 곡선에 대응하는 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 로딩(loading)하는 단계와, 공정 유체의 점성도에 기초하여 일조의 계수의 계수를 보정함으로써, 상기 공정 유체에 대한 보정된 n차 다항식에 대한 일조의 보정된 계수를 생성하는 단계, 및 상기 보정된 계수를 기억 장소 내에 저장하는 단계를 포함하는 유량계의 교정 방법을 포함하고 있다.
본 발명의 다른 실시예는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 일조의 컴퓨터 명령어를 포함하는 유량계를 교정하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하고 있다. 상기 일조의 명령어는 프로세서에 의해서, 교정 곡선에 대응하는 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 로드(load)하고, 일조의 점성도 상관 변수를 로드하며, 공정 유체의 점성도를 나타내는 입력값을 수신하며, 상기 일조의 점성도 상관 변수에 기초하여 상기 일조의 계수를 보정하고, 일조의 보정된 계수를 저장하도록 실행 가능한 명령어를 포함하고 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 교정 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체와, 상기 교정 프로그램에 액세스하고 이를 실행하기 위한 프로세서를 포함하는 컨트롤러를 갖는 유량계를 포함하고 있다. 상기 컨트롤러는 교정 유체에 대한 교정 곡선에 대응하는 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 로드하고, 공정 유체의 점성도에 기초하여 상기 일조의 계수의 상기 계수를 보정하여 상기 공정 유체에 대해 보정된 n차 다항식에 대한 일조의 보정된 계수를 생성하며, 상기 보정된 계수를 기억 장소 내에 저장하도록 동작 가능하다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 유량계를 통과하는 유체의 유동을 생성하여 상기 유체의 유량을 나타내는 변수가 일조의 테스트값을 가지도록 하는 단계와, 상기 일조의 테스트값의 각각의 테스트값에 대해서 실험적인 유량을 결정하는 단계, 및 상기 일조의 테스트값과 실험적인 유량을 사용하여 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 결정하는 단계를 포함하는 유량계의 교정 방법을 포함하고 있다.
본 발명의 다른 실시예는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 일조의 컴퓨터 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 일조의 컴퓨터 명령어는, 유량계가 이 유량계를 통과하는 유체의 유동을 생성하여 상기 유체의 유량을 나타내는 변수가 일조의 테스트값을 갖도록 하고, 상기 일조의 테스트값의 각각의 테스트값에 대해서 실험적인 유량을 결정하며, 상기 일조의 테스트값 및 실험적인 유량을 사용하여 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 결정하도록 실행 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유동로와, 상기 유동로 내의 유동 교축부 상류측의 상류측 압력 센서와, 상기 유동로 내의 유동 교축부 하류측의 하류측 압력 센서, 및 상기 상류측 압력 센서와 상기 하류측 압력 센서에 결합되어 상기 상류측 압력 센서 및 하류측 압력 센서로부터의 압력 측정값을 수신하는 컨트롤러를 포함하는 유량계를 포함하고 있다. 상기 컨트롤러는 일조의 테스트 기간 동안 밸브를 개방시켜, 상기 유량계를 통과하는 유체의 유동을 생성하여, 상기 상류측 압력 센서와 하류측 압력 센서 사이의 일조의 테스트 압력차를 생성하고, 각각의 테스트 압력차에 대한 실험적인 유량을 결정하며, 상기 일조의 테스트 압력차와 실험적인 유량을 사용하여 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 결정하도록 동작 가능하다.
첨부 도면(동일한 도면 번호가 동일한 특징 요소를 나타냄)과 연계하였을 때, 후술하는 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명을 더욱 완전하게 이해하고 및 본 발명의 장점들을 습득할 수 있을 것이다.
도 1은 유량 제어 디바이스(flow control device)의 일실시예를 나타낸 개략도.
도 2는 유량 제어 디바이스의 다른 실시예를 나타낸 개략도.
도 3은 컨트롤러의 개략도.
도 4는 유량 제어의 일실시예를 나타낸 흐름도.
도 5는 유량 제어 디바이스를 교정하기 위한 시스템의 일실시예를 나타낸 개략도.
도 6은 유량 제어 디바이스를 교정하는 일실시예를 나타내고 있는 흐름도.
도 7a 내지 도 7d는 교정 프로그램과 인터페이싱하는 스크린을 나타낸 실시예.
도 8은 탈이온수("DIW"), Nl, IPA, S3 및 S6에 대한 압력차 대 유량의 예제 데이터를 나타낸 표.
도 9는 특정 유량 컨트롤러에 대한 제1 계수 대 동점도를 점으로 도시하고 선형 근사시킨 도면.
도 10은 특정 유량 컨트롤러에 대한 제2 계수 대 동점도의 제곱근을 도시한 도면.
도 11은 제1 계수 대 역학 점도를 점으로 도시하고 선형 근사시킨 도면.
도 12는 제2 계수 대 역학 점도의 제곱근을 점으로 도시하고 선형 근사시킨 도면.
도 13은 특정 공정 유체에 대한 유량계를 교정하기 위한 방법의 일실시예를 나타내고 있는 흐름도.
도 14는 유량계를 신속하게 교정하기 위한 다른 방법을 나타낸 흐름도.
본 발명의 바람직한 실시예는 도면에 도시되어 있으며, 다양한 도면에서의 동일 및 대응하는 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
유량 계량기(flow meter) 및 유량 컨트롤러(flow controller)와 같은 유량계는 전형적으로 하나 또는 그 이상의 센서로부터의 판독값을 처리하여 유량계를 통 과하는 유체의 유량을 결정하기 위한 마이크로프로세서 기반의 컨트롤러를 포함하고 있다. 컨트롤러는 유동을 나타내는 일부 변수(예를 들면, 압력차, 압력, 온도 차이 등), 대개는 n차 다항식의 형태로 나타내어지는 변수에 유동 곡선을 적용하여 유량을 결정하고 있다. 측정된 유량이 정확함을 보장하기 위해서, 유동 곡선은 사용되는 공정 유체 및 상기 유량계가 설치되는 시스템을 대해서 반드시 고려해야 한다.
본 발명 이전에는, 유량계 제조업자가 유량계가 설치될 시스템과 유사한 테스트 리그(test rig)를 사용하여 의도된 공정 유체에 대한 유동 곡선을 개발해야 하거나, 또는 고객이 상기 유량계를 설치하고 테스트를 수행하여 상기 유동 곡선을 개발하여야 하였다. 그 어떤 경우에도, 특정한 유체에 대한 유량계와 설정된 시스템에 대한 유동 곡선을 개발하는 것은 복수 조의 데이터를 취합하고, 상기 데이터에 곡선 근사 알고리즘(curve fitting algorithm)을 적용하여 n차 다항식을 개발하는 것을 포함하였다. 이는 유량 제어 디바이스를 각각 설치할 때마다 새로운 유동 곡선을 개발해야만 하였기 때문에 비효율적이었다.
본 발명은 유량계를 신속하게 교정하는 시스템을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 예를 들어 유량 컨트롤러의 제조업자가 실제의 설치 조건과는 다른 테스트 조건을 사용하여 유량 컨트롤러에 적합하게 교정 곡선을 설정할 수 있다. 교정 유동 곡선은, 이하에서 설명하겠지만 하나 또는 그 이상의 보정 계수에 기초하여 공정 유체 및 시스템에 적합하게 조정될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 유량 컨트롤러는 동작하게 될 시스템 내에 설치될 수 있으며, 교정 곡선에 대한 보정 계수는 적은 수의 테스트로부터의 실험적인 데이터에 기초하여 계산되어질 수 있다. 보정 계수는 교정 곡선을 조정하여 테스트 유체 및 교정 곡선을 생성하기 위해 사용된 교정 시스템 및 공정 유체와, 유량 컨트롤러가 실제로 동작하는 공정 시스템 및 공정 유체 간의 차이를 고려하고 있다.
다른 실시예에 따르면, 동점도(kinematic viscosity)[또는 역학 점도(dynamic viscosity) 및 밀도 또는 단순히 역학 점도]에 기초한 일조의 보정 계수는 n차 다항식의 계수에 적용될 수 있다. 이는 입력된 공정 유체의 특성에 기초한 특정 공정 유체에 대한 유량계의 신속한 교정을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 2차 다항식을 사용하여 제조업자의 유동 곡선과는 독립적으로 유동 곡선을 특성화할 수 있다. 본 실시예에서, 유동 곡선은 적은 수의 실험적인 테스트로부터 유도될 수 있다. 유량계는 다양한 유량으로 유체의 유동을 생성하도록 구성되어질 수 있다. 실험적인 유량은 주어진 기간에서의 각각의 유량으로 분배되는 유체를 측정하는 것에 의해서 결정될 수 있다. 실험적인 유량을 사용함으로써, 도 14와 연계하여 설명하는 바와 같이, 유동 곡선을 특성화하는 2차 다항식의 계수를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예는 2002년 7월 19일자로 가출원한 발명의 명칭이 "Liquid Flow Controller and Precision Dispense Apparatus and System"인 가출원 번호 제60/397,053호의 우선권을 주장하며, 또한 2000년 1월 20일자로 출원한 발명의 명칭이 "Flow Controller"인 미국 특허 제6,348,098호 및 2002년 7월 19일자로 출원한 발명의 명칭이 "Fluid Flow Measuring and Proportional Fluid Flow Control Device"인 가출원 출원 번호 제60/397,162호와 관련이 있는 2003년 7월 18일자로 출원한 발명의 명칭이 "Liquid Flow Controller and Precision Dispense Apparatus and System('유체 유량 컨트롤러 출원')"인 PCT 출원 번호 제PCT/US03/22579호에 기술된 것을 포함하는 다양한 유량 제어 디바이스의 교정에서 사용될 수 있으며, 상기 각 출원은 참조에 의해서 본 발명에 완전히 합체된다. 유량 제어 디바이스의 다른 예는 2004년 2월 12일자로 출원한 발명의 명칭이 "System and Method for Flow Monitoring and Control"인 미국 특허 출원 제10/777,300호(발명자: Brodeur), 및 2004년 2월 13일자로 출원한 발명의 명칭이 "System and Method for Controlling Fluid Flow"인 미국 특허 출원 제10/779,009호(발명자: Laverdiere)에서도 발견할 수 있으며, 상기 각 특허 출원은 참조에 의해서 본 발명에 완전히 합체된다. 본 발명의 실시예를 구현할 수 있는 예시적인 유량 컨트롤러는 미국 매사추세츠주의 빌레리카(Billerica) 소재의 마이크롤리스 인코포레이티드(Mykrolis, Inc.)에서 제조한 SINGLESENSE, OPTICHEM P 및 OPTICHEM C 유량 컨트롤러를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 제어 디바이스(30)를 나타낸 도면이다. 유량 제어 디바이스(30)는 유동을 수용하기 위한 유입부(32)와, 유동 시스템의 다른 컴포넌트로 유동을 지향시키기 위한 유출부(34)와, 교축 영역(36)(예를 들면, 오리피스 판, 소직경 튜브 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 다른 구성)과, 이 교축 영역(36)의 상류측에서 상류측 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서(38)(이하, "상류측 압력 센서"라고 함)와, 교축 영역(36)의 하류측에서 하류 측 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서(40)(이하, "하류측 압력 센서"라고 함)와, 유체의 유량 결정 및/또는 밸브 제어 신호를 생성하기 위한 프로세서와, 메모리 및 소프트웨어 명령어를 포함할 수 있는 컨트롤러(42), 및 상기 밸브 제어 신호에 응답하여 유체의 유동을 규제하는 밸브(44)[예를 들면, 스로틀 게이트 밸브(throttling gate valve), 포펫 밸브(poppet valve), 버터플라이 밸브(butterfly valve), 공압 구동 밸브 또는 당업계에 공지된 다른 밸브]를 포함할 수 있다.
상류측 압력 센서(38) 및 하류측 압력 센서(40)는 용량식(capacitance type), 압전식(piezoresitive type), 트랜스듀서식(transducer type) 또는 당업계에 공지된 다른 형식의 압력 센서일 수도 있다. 유량 제어 디바이스(30)를 통과하여 유동하는 유체에 노출된 상류측 압력 센서(38) 및 하류측 압력 센서(40) 부분은 상기 유체에 대해서 화학적으로 비활성일 수도 있다. 컨트롤러(42)는, 예를 들면, 전기적인 접속부를 통해서 상류측 압력 센서(38), 하류측 압력 센서(40), 및 밸브(44)에 결합될 수도 있다. 밸브(40)는 밸브 제어 신호를 처리하고, 상기 밸브 제어 신호에 응답하여 밸브(44)를 개폐하는 마이크로 컨트롤러와 같은 컴포넌트를 더 구비할 수도 있다.
유체(기체 또는 액체)는 유입구(32)에서 유량 제어 디바이스(30)로 진입하고, 밸브(44)와 교축부(36)를 통과하여 유출구(34)에서 유량 제어 디바이스(30)를 빠져 나간다. 상류측 압력 센서(38) 및 하류측 압력 센서(40)는, 각각, 상류측 압력 센서(38) 및 하류측 압력 센서(40)에서의 압력 측정값을 나타내고 있는 디지털 또는 아날로그 신호일 수도 있는 상류측 압력 신호(46) 및 하류측 압력 신호(48)를 생성할 수 있다.
컨트롤러(42)는, 예를 들면 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 소프트웨어 명령어를 사용하여 밸브 제어 신호(50)를 생성함으로써, 상류측 압력 센서(38) 및/또는 하류측 압력 센서(40)에 의해서 측정된 압력에 기초하여 소정의 유량을 달성하도록 밸브(44)를 개폐할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨트롤러(42)는 상류측 압력 측정값과 하류측 압력 측정값 간의 차이를 결정할 수도 있다. 상기 차이는 상류측 압력 센서(38)와 하류측 압력 센서(40)에서의 압력 측정값 간의 차이를 나타내는 임의의 것이 될 수도 있다. 예를 들면, 상기 차이는 압력값(예를 들면, 100 Pa) 또는 특정 전압값(예를 들면, 100 mV)을 갖는 신호, 또는 압력 측정값 사이의 차이를 나타내는 임의의 다른 포맷으로 나타내어질 수도 있다. 컨트롤러(42)는 상기 (압력) 차이와 설정값을 비교하여 임의의 제어법[예를 들면, 비례-적분 제어법("PI", proportional-integral), 비례-적분-미분 제어법("PID", proportional-integral-derivative) 또는 당업계에 공지되었거나 개발된 임의의 다른 제어법]에 따라서 밸브 제어 신호(50)를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 설정값은 입력된 질량 또는 체적 유량에 기초하여 교정 곡선의 다항식으로부터 결정될 수 있다. 제어 신호(50)에 기초하여, 밸브(44)를 개폐하여 유량을 규제할 수 있다. 도 1의 유량 컨트롤러는 예를 들어서 제공된 것이라는 점에 주목하여야 한다.
도 2는 유량 제어 디바이스(30)의 일 실시예를 나타낸 개략도이다. 유량 제어 디바이스(30)는 유동을 수용하기 위한 유입부(32)와, 유동 시스템의 다른 컴포 넌트로 유동을 지향시키기 위한 유출부(34)와, 유입부(32)로부터 유출부(34)로 유체를 지향시키기 위한 유동 통로(35)와, 교축 영역(36)과, 상류측 압력 센서(38)와, 하류측 압력 센서(40)와, 밸브 제어 신호를 생성하기 위한 컨트롤러(42), 그리고 상기 밸브 제어 신호에 응답하여 유체의 유동을 규제하기 위한 밸브(44)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(42)는 상류측 압력 센서(38) 및 하류측 압력 센서(40)로부터 각 센서의 측정된 압력을 나타내는 신호를 수신할 수 있다. 이 신호는 측정된 압력을 나타내는 비트(bit) 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 다른 임의의 방식으로 표현되는 것과 같은 전압 레벨에 의해서 측정된 압력을 나타낼 수 있는 아날로그 또는 디지털 신호일 수도 있다. 컨트롤러(42)는, 예를 들면 차이 신호를 생성하거나 및/또는 압력차를 계산하는 것에 의해서 측정된 압력 사이의 차이를 결정할 수 있다. 컨트롤러(42)는 상기 차이에 기초하거나 또는 상류측 압력 센서 및/또는 하류측 압력 센서로부터 수신된 압력 신호에 기초하여 밸브 제어 신호를 생성할 수 있다. 밸브(44)는 수신된 밸브 제어 신호에 응답하여 개폐될 수 있다.
도 3은 컨트롤러(42)의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 컨트롤러(42)는, 상류측 압력 센서 및 하류측 압력 센서로부터의 신호를 수신하여 수신된 신호를 디지털 포맷으로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기(A/D converter)(52)를 포함할 수 있다. 프로세서(54)[예를 들면, 미국 캘리포니아주 산타 클라라(Santa Clara) 소재의 인텔 코포레이션(Intel Corporation)의 8051 프로세서와 같은 CPU, ASIC, 미국 아리조나주 챈들러(Chandler) 소재의 마이크로칩 테 크놀로지스(Microchip Technologies)의 PIC 18c452와 같은 RISC 프로세서, 또는 다른 프로세서]는 A/D 컨버터(52)로부터 측정된 압력을 나타내는 디지털값(digital value)을 수신하여, 차이를 계산할 수 있다. 상기 차이 또는 상류측 압력 센서 또는 하류측 압력 센서로부터 측정된 압력에 기초하여, 프로세서(54)는 유체의 유동을 규제하기 위해서 밸브를 어느 정도 개폐해야 하는지는 나타내는 디지털 제어 신호를 생성할 수 있다. A/D 컨버터(52)는 이 디지털값을 아날로그 밸브 제어 신호로 변환하고, 이 아날로그 밸브 제어 신호를 밸브로 전송한다.
프로세서(54)는, 이 프로세서(54)에 의해서 액세스 가능한 컴퓨터 판독 가능한 메모리(58)(예를 들면, EEPROM, RAM, ROM, 플래시 메모리, 자기 기록 장치, 광학 기록 장치 또는 당업계에 공지된 다른 컴퓨터 판독 가능한 메모리)의 제어 프로그램(56)을 포함할 수 있는 제어 프로그램을 실행하는 것에 의해서 디지털 제어 신호를 생성할 수 있다. 하나의 동작 모드에서, 제어 알고리즘은 입력된 유량 설정값 및 컴퓨터 판독 가능한 매체(58)에 저장된 교정 데이터(60)에 기초하여 압력차 설정값을 계산할 수 있다. 제어 프로그램은 이 특정한 설정값 및 교정 데이터를 사용하여 측정된 압력 간의 차이에 기초한 디지털 제어 신호를 계산할 수 있다. 다른 동작 모드에서, 제어 알고리즘은 미국 특허 출원 제10/777,300호에서 개시되어 있는 바와 같이, 상류측 압력 센서 또는 하류측 압력 센서에서 측정된 압력을 사용하여 디지털 제어 신호를 계산할 수도 있다.
제어 알고리즘은, PID, 오프셋을 갖는 변형된 PID, 또는 당업계에 공지된 다른 제어 알고리즘을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는, 당업계에 공지된 임의의 제어법을 사용하여 특정한 모드에 적합한 디지털 제어 신호를 계산할 수 있다. 기본적인 동작은 에러 신호를 생성한다. 이후에 에러 신호는 특정한 값으로 보정된다. 보정된 에러 신호는 A/D 컨버터(52)에 의해 디지털 포맷에서 아날로그 포맷으로 변환되며, 이렇게 변환된 아날로그 신호는 제어 밸브를 새로운 위치로 구동시키는 전압-전류 컨버터(voltage-to-current converter)로 전송된다.
교정 데이터(60)는, 예를 들면 교정 곡선을 나타내는 하나 또는 그 이상의 다항식(polynomial expression)에 대한 계수 및 특정 조건에 대해 상기 다항식을 적용하기 위한 하나 또는 그 이상의 보정 계수를 포함할 수 있다. 다항식은 (압력) 차이 유량 제어에 대한 교정 곡선 및/또는 단일 압력 센서 제어에 대힌 교정 곡선을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨트롤러(42)는, 도 6과 연계하여 이하에서 설명하는 바와 같이, 교정 데이터를 갱신하기 위한 교정 프로그램(62)을 포함할 수 있다.
컨트롤러(42)는 추가적인 입력/출력 기능을 포함할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(42)는 제어 프로그램(56), 교정 데이터(60) 또는 교정 프로그램(62)의 갱신과 같은 관리 기능을 지원하는 인터페이스를 가질 수 있다. 부가적으로, 컨트롤러(42)는 다른 유량 제어 디바이스나, 관리 컴퓨터 또는 네트워크를 통해서 통신할 수 있는 다른 디바이스와의 통신을 위한 네트워크 인터페이스[예를 들면, 인터페이스(64)]를 포함할 수 있다. 제어 프로그램(56) 및 교정 프로그램(60)은 독립적인 프로그램이거나, 동일한 프로그램의 모듈(module)이거나 또는 당업자가 이해하는 바와 같은 임의의 적절한 프로그래밍 아키텍처에 따라서 구현되며, 단일 집합의 컴 퓨터 명령어를 포함할 수 있다. 또한, 도 3의 컨트롤러는 예를 들어서 제공된 것이며, 다른 컨트롤러들을 사용할 수도 있다는 점에 주목하여야 한다.
도 4는, 예를 들면 컨트롤러의 프로세서에 의해서 실행 가능한 일조의 컴퓨터 판독 가능한 명령어로 구현될 수 있는 제어 루틴(control routine)의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 단계 102에서, 컨트롤러는 달성해야 될 목표 질량 유량 또는 체적 유량을 수신할 수 있다. 컨트롤러는 수신된 유량에 교정 데이터를 적용하여(단계 104), 설정값을 얻을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 컨트롤러는 상기 유량에 n차 다항식을 적용하여 설정값을 결정할 수 있다. n차 다항식의 적용은 교정 곡선에 기초한 다항식 및 보정 계수를 적용하여 유량 제어 디바이스가 기능하고 있는 조건에 대한 수식을 보정하도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 보정 계수를 결정하는 일 실시예는 도 6과 연계하여 설명된다.
단계 106에서, 컨트롤러는 예를 들면, 아날로그-디지털 컨버터로부터 상류측 압력 신호 및 하류측 압력 신호를 판독할 수 있다. 이 시점에서, 상류측 압력 신호 및 하류측 압력 신호는 압력 센서에 의해서 생성된 아날로그 전압을 나타내는 전압 샘플링값(즉, 디지털 샘플링값)일 수 있다. 컨트롤러는 이 수신된 샘플링값을 압력값으로 변환할 수 있다. 단계 108에서, 컨트롤러는 상류측 및 하류측 압력 판독값으로부터 압력차를 계산할 수 있다.
단계 110에서, 컨트롤러는 압력차와 설정값을 비교할 수 있다. 압력차가 설정값과 동일하지 않은 경우, 컨트롤러는 단계 112에서, 압력차와 설정값 간의 차이 에 기초하여 에러 신호를 생성하고, 특정 센서로부터의 압력(예를 들면, 하류측 센서로부터의 측정된 압력)에 기초하는 에러 게인(error gain)을 계산할 수 있다. 반대로, 유량이 설정값과 동일한 경우, 컨트롤러는 측정된 압력 간의 차이에 기초하여 에러 게인을 계산할 수 있다(단계 114). 에러 게인은 에러 신호에 추가되어, 저압일 때의 낮은 신호값을 보상할 수 있다.
단계 122에서, 컨트롤러는 밸브 게인(valve gain)을 결정할 수 있다. 밸브 게인은 현재의 위치에 대해서 비례하여 밸브로 공급되어지는 신호의 게인을 조정한다. 이 게인은, 예를 들면, 메모리 내에 저장된 게인 곡선으로부터 결정될 수 있다. 게인 곡선은 시스템이 밸브마다의 변동을 보정할 수 있도록 한다. 특정 밸브에서의 변동을 보정하는 것뿐만 아니라, 밸브 게인 곡선은 또한 오버슈트(overshoot), 언더슈트(undershoot), 및 반응 시간을 보상할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 게인 곡선에 감도 계수를 적용하여 밸브의 응답을 느리게 또는 빠르게 할 수 있다.
컨트롤러는 단계 124에서, 에러 신호, 밸브 게인 및 당업자가 이해할 수 있는 것과 같은 다른 계수에 기초하여 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어 신호는 밸브를 개폐하도록 지시하여 압력차가 설정값에 더 근접하도록 할 수 있다. 청구항 4의 제어 알고리즘은 예로서만 제공되었으며, 당업계에 공지된 임의의 제어 알고리즘을 사용할 수도 있다는 점에 주목하여야 한다. 더욱이, 압력차에 기초한 유량 제어 또한 예로서 제공되었으며, 본 발명의 다른 실시예는 단일 센서에서의 압력 또는 다른 제어법에 기초하여 유량을 제어하고 있다. PCT 출원 번호 제 PCT/US03/22579호, 미국 특허 출원 제10/777,300호, 및 미국 특허 출원 제10/779,009호는 본 발명의 실시예에서 채택할 수 있는 다른 제어 알고리즘을 개시하고 있다.
도 5는 유량계(30)를 교정하기 위한 시스템(200)의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 시스템(200)에서, 유량계(30)는 동작하게 될 시스템 내에 설치되거나, 또는 동작하게 될 시스템을 시뮬레이팅하는 테스트 시스템 내에 설치될 수 있다. 유량계(30)는, 예를 들면 펌프, 필터 또는 다른 유동 컴포넌트를 포함하고 있는 상류측 유체 유동로, 및 마찬가지로 유동 컴포넌트를 포함하고 있는 하류측 유체 유동로에 연결될 수 있다. 시스템(200)은 데이터 전송 매체[예를 들면, 버스(bus), 커넥터, 네트워크 또는 당업계에 공지된 다른 데이터 전달 매체]를 통해서 유량 컨트롤러(30)에 접속되는 교정 컴퓨터(202)(예를 들면, 노트북, 데스크톱, PDA 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 다른 컴퓨팅 디바이스)를 더 포함할 수도 있다. 유량 제어 디바이스(30)의 컨트롤러[예를 들면, 컨트롤러(42)]는 상기한 데이터 전달 매체를 통해서 교정 컴퓨터(202)와 데이터를 송수신 통신할 수 있다.
유량계(30)는, 예를 들면, 교정 데이터(60)의 일부로서 저장될 수 있는 보정 계수를 계산하기 위한 교정 프로그램[예를 들면, 도 3의 교정 프로그램(62)]을 포함할 수 있다. 교정 컴퓨터(202)는 그래픽 유저 인터페이스("GUI", graphic user interface)(206)를 디스플레이하기 위한 인터페이스 프로그램 또는 교정 프로그램용의 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 교정 컴퓨터(202)는 사용자로부터 수신된 입력을 교정 프로그램으로 전달하고 출력을 사용자에게 디스플레이한다. 본 발명의 본 실시예에 있어서, 교정 컴퓨터(202)는 유량계(30)에 저장된 교정 프로그램용의 인터페이스를 단순히 제공하고 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 교정 컴퓨터(202)는 교정 프로그램을 포함할 수 있으며, 단순히 교정 데이터를 유량계(30)로 업로드(upload)한다. 보정 계수, 감도 계수 또는 다른 교정 데이터가 계산된 경우에는, 특정 구현에 필요하거나 바람직하다면 변경될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 교정 곡선은 유량 컨트롤러(30)가 시스템(200) 내에 설치되기 전에 유량 컨트롤러(30)에 대해 구현될 수 있다. 이는, 예를 들면 이소프로필 알코올("IPA", isopropyl alcohol)과 같은 테스트 유체 또는 다른 테스트 유체, 및 테스트 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 교정 곡선은 당업계에 공지된 임의의 방법을 사용하여 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 다양한 압력차에 대한 유량을 결정할 수 있다. 예를 들면, 유량 컨트롤러(30)에 대해서, 다양한 압력차에 대해 15 개의 샘플을 취하여 표 1에 나타낸 데이터를 생성하였다.
[표 1]
Figure 112007019908479-PCT00001
표 1의 예로부터, 교정 곡선은 n차 다항식으로 표현될 수 있다. 2차 다항식으로의 곡선 근사를 위해서는, 표 1의 교정 곡선은 대략적으로 다음 수학식과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112007019908479-PCT00002
더욱 구체적으로는 다음 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure 112007019908479-PCT00003
상기 다항식의 계수(즉, a, b, 및 c)는 제조업자나, 제3 자에 의해서 유량 제어 디바이스(30) 내에 저장될 수 있으며, 다른 방식으로 제공될 수도 있다. 교정 곡선은 당업계에 공지된 곡선 근사법을 포함하는 임의의 방식으로 유도될 수 있으며, 또한 다른 n차 다항식으로 표현될 수도 있음에 주목하여야 한다. 부가적으로, 다항식은 y 축 절편이 제로(0)가 되도록 설정될 수 있다. 이 경우에, c 항(項)(예를 들면, -0.00111737883)은 소거될 수 있으며, a 및 b 항은 곡선 근사에 적합하게 조정된다. 다항식의 y축 절편이 0이 되면, 점성도가 높은 공정 유체 또는 압력 강하가 큰 디바이스에 대한 곡선의 불균일한 근사를 최소화하는데 도움이 된다.
실제로는, 공정 유체 및 유량 제어 디바이스(30)가 설치되는 시스템은 테스트 유체와 테스트 시스템과는 다르게 된다. 이를 보상하기 위해서, 교정 프로그램은 유량 제어 디바이스를 위한 보정 계수를 결정할 수 있다. 도 6은 다양한 공정 파라메터 및 공정 유체를 고려하여 교정 데이터를 갱신하는 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다. 도 6에 한정하면, 유량 컨트롤러는 동작하게 될 시스템 또는 실질적으로 유사한 시스템(예를 들면, 동작하게 될 시스템을 모방한 테스트 장비) 내에 설치된다고 가정한다. 도 6의 공정은 유량 컨트롤러 또는 유량 컨트롤러와 통신할 수 있는 컴퓨터[예를 들면, 교정 컴퓨터(202)]에 존재하는 교정 프로그램에 의해서 구현될 수 있다.
단계 302에서, 최대 압력차 테스트를 수행하여 유량 컨트롤러가 동작할 것이라고 기대되는 최대 압력차를 결정할 수 있다. 단계 302를 위해서, 교정 프로그램은 유체 유동의 압력차가 안정적으로 되기에 충분한 제1 기간(t1)(예를 들면, 10 초 또는 다른 임의적으로 선택된 시간) 동안 유량 컨트롤러의 밸브를 최대 개방 위치로 개방하여, 분배 시간과 관련하여 전체 질량 또는 체적의 판독값에 영향을 미칠 수 있는 최초 및 최종 분배 효과를 최소화한다. 밸브가 최대로 개방되었을 때의 상류측 압력 센서에서의 압력 및 하류측 압력 센서에서의 압력 간의 차이가 최대 압력차(ΔPmax)이다. ΔPmax는 유량 컨트롤러가 동작 중에 경험하게 될 최대 압력차를 나타낸다.
유량 컨트롤러의 압력 센서가 설계된 최대 압력("최대 동작 압력")을 가지는 경우에, 구성 프로그램(configuration program)은, 최대 압력차 테스트에서 이와 같은 점을 고려하여, 최대 압력차가 센서의 최대 동작 압력을 초과되지 않는 레벨로 설정할 수 있다. 예를 들어서, 상류측 압력 센서의 최대 동작 압력이 30 psi이지만, 유량 컨트롤러의 밸브가 완전히 개방되어 상류측 압력 센서에서의 압력이 30 psi를 초과하게 되는 경우에, 상기 구성 프로그램은 상류측 압력 센서에서의 압력이 30 psi를 하회하도록, 즉, 28 psi가 되도록 하는 밸브 설정을 선택할 수 있다. 이 경우에, 구성 프로그램은 상류측 압력을 감시하고, 상류측 압력이 28 psi 또는 다른 소정의 압력 한계값이 될 때까지 밸브를 개방한다. 상류측 압력이 28 psi일 때의 압력차 또는 다른 압력 한계값이 최대 압력차(ΔPmax)로서 선택된다. 또한, 유 량계는 임의의 유량에서의 유량계에 대한 최대 유량이 ΔPmax의 백분율의 일부가 되도록 설정될 수도 있다. 예를 들면, 구성 프로그램은 상기 유량에서의 최대 유량을 0.95 ΔPmax에서 발생되는 유량으로 설정할 수 있다.
따라서, 구성 프로그램은 밸브가 완전히 개방된 위치에 있을 때 경험하게 되는 압력차 또는 상류측 또는 하류측 센서에서의 압력을 소정의 압력 한계값 아래로 유지하는 압력차를 최대 압력차로 선택할 수 있다. 설정값이 최대 압력차를 초과하게 되도록 추후에 유량을 선택하는 경우에, 유량 컨트롤러는 에러를 반환하거나 또는 단순히 상기한 최대 압력차의 유량을 설정값으로서 사용할 수 있다.
단계 304에서, 유량 컨트롤러에 적합한 실험적인 유량을 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 교정 프로그램은 제2 기간(t2) 동안 밸브를 개방하여 최대 압력차보다 작은 비(非)최대 압력차(ΔPtest)를 갖는 유동을 생성할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, ΔPtest는 ΔPmax의 대략 절반이 될 수 있다. 본 예에서, 밸브는 10 초 또는 유동을 평형으로 하기에 충분한 다른 기간 동안 ΔPtest가 ΔPmax의 절반이 되도록 개방될 수 있다. t2의 마지막에, 유량 컨트롤러에 의해서 분배된 유체의 양(z)이 결정될 수 있다. 실험적인 유량(xemp)은 다음 수학식 3에 따라서 결정될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112007019908479-PCT00004
교정 프로그램은, 단계 306에서, n차 다항식에 대한 유량으로서 xemp를 사용하여 계산된 압력차(ΔPcalc)를 결정할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112007019908479-PCT00005
수학식 2에서 예제로 사용한 계수를 사용하면, 상기 수학식은 다음 수학식 5로 된다.
[수학식 5]
Figure 112007019908479-PCT00006
예를 들어서, 단계 304에서, ΔPtest = 13에 대해서 xemp = 2.72 g/s가 되면, ΔPca lc는 33.81이 될 것이다.
교정 곡선에 대한 보정 계수는, 단계 308에서 다음 수학식 6에 따라서 결정될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112007019908479-PCT00007
이전의 예를 계속 사용하면, 보정 계수는 대략 0.38이 될 수 있다. 보정 계 수는 테스트 유체를 사용하여 생성된 n차 다항식을 조정하는데 사용될 수 있다. 보정 계수는 테스트 유체와 공정 유체 간의 차이, 및 유량 컨트롤러가 교정된 시스템으로부터 유량 컨트롤러가 설치된 시스템의 차이를 보상할 수 있다. 보정 계수는, 예를 들면, 소정의 유량에 대해서, 설정값과 같은 압력차를 결정할 때 적용될 수 있다. 유량 컨트롤러는 보정된 압력차(ΔPcorr)를 다음 수학식 7에 따라서 결정할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112007019908479-PCT00008
단계 310에서, 교정 프로그램은 교정 데이터를 저장할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, n차 다항식의 계수가 이미 저장되어 있기 때문에, 상기 단계는 단순히 보정 계수를 저장하는 것에 의해서 수행될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 교정 곡선에 대한 신규한 계수들(예를 들면, Fa, Fb 및 Fc)을 저장할 수 있다. 또한, 보정된 교정 곡선은 당업자가 이해할 수 있는 임의의 다른 방식으로도 저장될 수 있다. 또한, 복수의 보정 계수 및/또는 다항식을 단일한 유량 컨트롤러 내에 저장하여, 유량 컨트롤러가 다양한 조건에서 사용될 수 있음에 주목하여야 한다. 추가적으로, 교정 프로그램은 상기 디바이스에 대한 최대 유량(예를 들면, .95 ΔPmax에서 발생하는 유량 또는 다른 최대 유량)을 저장할 수 있다. 한편, 상술한 예에서 F를 계산하기 위한 단 하나만의 실험적인 테스트에 대해서 설명하였지만, 복수의 테스트를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 유량계는 ΔPtest1, ΔPtest2 및 ΔPtest3에서 유동을 발생시켜, 각각, F1, F2 및 F3를 계산하도록 구성될 수도 있다. 이후에, F1, F2 및 F3의 평균을 내어 (또는 다르게 사용하여) F를 생성한다. 다른 실시예에 따르면, F1, F2 및 F3는 유량계가 유동을 제어하거나 감시할 때 서로 다른 범위의 ΔP에 적용될 수 있다. 따라서, 복수의 테스트를 수행하여 보정 계수 또는 복수의 보정 계수를 계산할 수 있다. 부가적으로, 복수의 실험적인 테스트를 수행하여 각각의 계수에 대한 보정 계수를 찾아낼 수도 있다.
[수학식 8]
Figure 112007019908479-PCT00009
또한, 도 14와 연계하여 설명하겠지만, 복수의 테스트를 수행하여 보정 계수가 없는 곡선을 생성할 수도 있다.
어떤 경우에, 입력된 유량을 임의의 설정값으로 변환하기 위해서 수학식 7을 이용하게 되면, 입력된 유량과 실제 달성된 유량 사이에는 약간의 오프셋이 발생할 수도 있다. 예를 들면, 목표 유량이 100 mL/s라고 가정한다면, 보정 계수를 적용한 이후라 할지라도, 유량 컨트롤러는 103 mL/s의 유량으로 분배한다. 이 경우에, 유량의 보정은 이와 같은 오프셋을 감안하여 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 유량의 보정은 유량 컨트롤러에 목표 유량을 제공하는 것에 의해서 결정될 수 있다. 유량 컨트롤러는, 수학식 7에 기초하여, 설정값 압력차를 결정하고, 이 설정값 압력차에 제어 알고리즘을 적용하여 밸브를 개방함으로써, 상기 설정값 압력차를 달성할 수 있다. 밸브는 제3 기간(t3) 동안, 말 하자면 10 초 동안 개방될 수 있으며, 유량 컨트롤러에 의해서 분배된 유체의 양이 측정될 수 있다. 이것으로부터, 실제의 유량을 결정할 수 있다. 교정 프로그램은 상기 유량과 목표 유량을 비교하여 유량의 보정을 결정할 수 있다. 상기 예에서는, 유량의 보정은 -3 mL/s가 될 것이다. 이후에, 유량의 보정은 유량 컨트롤러로 제공된 각각의 목표 유량에 적용될 수 있다.
교정 프로그램의 일실시예는 또한 감도 계수를 제시할 수도 있다. 이 감도 계수는 제어 루프(control loop)에 의해서 사용되는 밸브 게인 곡선에 적용되어 유량 컨트롤러의 반응 시간을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 반응 시간은 신호가 유량계로 전달되었을 때부터 유량 컨트롤러가 설정값에 도달할 때까지의 시간이다. 감도 계수는 밸브에 대한 게인값으로서, 반응 시간에 종속적이다. 감도 계수가 높으면, 반응 시간이 빨라진다. 컨트롤러는 베이스라인 감도 계수(SCbase)를 가지도록 구성될 수도 있다. 유량 컨트롤러의 반응 시간(tresp)이 제1 반응 시간(예를 들면, 0.4 초 또는 다른 임의적으로 규정되는 반응 시간)보다 짧게 되거나, 또는, 제2 반응 시간(예를 들면, 0.8 초 또는 다른 임의적으로 규정되는 반응 시간)보다 길게 되면, 교정 프로그램은 유량 컨트롤러의 반응 시간이 상기 제1 및 제2 반응 시간 내에 들어가도록 신규한 감도 계수(SCsug)를 제시할 수 있다. 감도 계수를 사용하여 제어 알고리즘의 단일 파라메터 또는 다양한 파라메터를 조정함으로써 감도를 증가 또는 감소시킬 수 있음에 주목하여야 한다.
제1 및 제2 반응 시간은, 예를 들면 유량 컨트롤러의 특성에 기초하여 유량 컨트롤러의 제조업자에 의해서 결정될 수 있다. 제1 반응 시간은 충분히 길어서, tresp가 이 제1 반응 시간보다 길거나 동일한 경우에, 유량 컨트롤러가 유동 내의 심각한 진동을 경험하지 않게 될 것이다. 제2 반응 시간은 충분히 짧아서, tresp가 이 제2 반응 시간보다 짧거나 동일한 경우에, 유량은 설정값 압력차에 충분히 신속하게 도달하게 되어 상기 반응 시간이 유량 컨트롤러에 의해 배출되는 액체의 체적에 현저하게 영향을 미치지 않게 된다.
SCsug를 결정하는 데 사용된 알고리즘은, 예를 들면 유량 컨트롤러 제조 업자에 의해 실험적으로 결정되는 데이터에 기초하여 설정될 수 있다. SCsug를 결정하기 위한 수학식의 예로는, 예컨대 tresp가 0.4 초 미만인 경우에는,
[수학식 9]
Figure 112007019908479-PCT00010
가 포함될 수 있으며,
tresp가 0.8 초보다 큰 경우에는
[수학식 10]
Figure 112007019908479-PCT00011
가 포함될 수 있다.
따라서, 본 발명의 교정 프로그램은 특정한 공정 시스템을 위한 유량 컨트롤 러를 신속하고 용이하게 교정할 수 있다. 본 발명의 실시예는 ① 측정된 유량(xemp)과 교정 곡선의 다항식(예를 들면, ΔPcalc)을 사용하여 계산된 압력차, 및 ② xemp가 되는 압력차(ΔPtest)에 기초하여 보정 계수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 부가적으로, 교정 프로그램은 유량의 보정을 결정하고 감도 계수를 제시할 수 있다.
사용자는 GUI 또는 인간 기계 인터페이스(MMI, Man Machine Interface)를 사용하여 교정 프로그램과 상호 작용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 교정 프로그램이 유량 제어 디바이스의 컨트롤러 내에서 실행되고 있지만, GUI는, 도 5와 연계하여 설명되는 바와 같이, 유량 제어 디바이스에 결합된 노트북이나 데스크톱과 같은 다른 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 도 7a는 교정 공정을 초기화하기 위한 스크린(700)의 일 실시예를 제공하고 있는 도면이다. 스크린(700)은 사용자에게 유량 제어 디바이스가 10 초(예를 들면, t1) 동안 유체를 분배하는 것을 보여 주고, 사용자가 "계속"(GO) 버튼을 클릭("click")함으로써 계속 진행하도록 할 수 있다. 도 7b는 주기(t2) 동안 분배를 실행하고, 이 주기(t2) 이후에 분배되는 액체의 양(z)을 입력하는 스크린(702)의 일례를 제공하고 있는 도면이다. z로부터, 교정 디바이스는 xemp를 결정하고, ΔPcalc를 계산하여, F를 결정할 수 있다. 추가적으로, 스크린(702)은 사용자로 하여금 감도 계수를 조정하도록 허용한다.
도 7c 및 도 7d는 각각 스크린 704 및 706을 도시한 도면이다. 스크린(704 및 706)은, 사용자가 분배 공정을 시작하도록 하고 또한 z를 입력하도록 허용하는, 스크린(702)의 다른 실시예를 나타내고 있다. 또한, 스크린(704 및 706)은 제안된 감도 계수(SCsugg)를 표시하고, 사용자가 이 제안된 감도 계수를 수용 또는 거부하는 것을 허용한다. 스크린(704)은 반응 시간이 너무 긴 경우에 제안된 감도 계수를 나타내고 있는 도면이고, 스크린(706)은 반응 시간이 너무 짧은 경우에 제안된 감도 계수를 나타내고 있는 도면이다. 도 7a 내지 도 7d의 스크린은 예로서만 제공되었을 뿐이며, 임의의 다른 적절한 인터페이스를 제공할 수 있음에 주목하여야 한다. MMI는 또한 교정 프로그램에 의해서 결정된 최대 유량 및 다른 교정 정보를 포함하는 다른 정보를 사용자에게 보고할 수도 있음에 주목하여야 한다.
상술한 본 발명의 실시예는 대부분 압력차의 제어라는 측면에서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 또한 단일 압력 센서 제어에도 사용될 수 있음에 주목하여야 한다. 이는 특정 센서에서의 압력을 도 6의 공정에서의 압력차로 교체하는 것에 의해서 수행될 수 있다. 이 경우에, 교정 곡선은 테스트 조건하에서의 테스트 유체에 대한 특정 압력 센서(예를 들면, 상류측 또는 하류측 압력 센서)에 의해서 판독되는 압력(P)에 기초하여 구현된다. 압력차 교정 곡선에서와 마찬가지로, 단일 압력 교정 곡선도 n차 다항식으로 표현될 수 있다. 현장에서, 교정 프로그램이 Pmax를 결정할 수 있다. 교정 프로그램은 또한 Pmax 미만인 Ptest에서 t2 동안 분배 공정을 수행하여 분배된 체적의 양(z)을 결정할 수도 있다. z 및 t2를 사용하여 xemp를 결정할 수 있다. xemp에 n차 다항식을 적용하여 Pcalc를 결정할 수 있다. 보정 계 수(F)는 Ptest와 Pcalc의 비율에 기초하여 결정될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 실시예는, 제어법이 상류측 및 하류측 송신기(transmitter) 사이의 송신 시간의 차이에 기초하는 초음파 유량 컨트롤러에도 적용될 수 있음에 주목하여야 한다. 교정 프로그램은 주기(t1) 동안 유량 제어 밸브를 최대 설정값까지 개방시켜 유량 컨트롤러에 대한 송신 시간에서의 최대 차이(Δtmax)를 결정할 수 있다. 또한, 교정 프로그램은 설정된 송신 시간차(Δttest)에서의 설정 시간(t2) 동안 분배를 실행하고, 분배된 액체의 양(z)을 결정할 수 있다. z 및 t2로부터, xemp를 결정할 수 있다. 유량 컨트롤러에 적합한 교정 곡선을 나타내는 n차 다항식을 xemp에 적용하여 상기 유량에 대한 계산된 시간차(Δtcalc)를 결정할 수도 있다. 보정 계수는 Δttest와 Δtcalc의 비율에 기초할 수 있다.
따라서, 일실시예에 따르면 유량계는 유량을 생성하도록 밸브를 개방시켜, ΔP, P, Δt와 같은 유량을 나타내는 변수 또는 유량을 나타내는 다른 변수가 테스트값(예를 들면, ΔPtest, Ptest, Δttest)을 가지도록 할 수 있다. 임의의 기간 동안의 유동에 대해 실험적인 유량이 결정될 수 있다. 교정 곡선을 상기 실험적인 유동에 적용하여 상기 변수(예를 들면, ΔPtest, Ptest, Δttest)에 대한 계산된 값을 결정한다. 따라서, 교정 곡선에 대한 보정 계수는 상기 변수의 테스트값과 계산된 값에 기초하여 결정될 수 있다.
상기한 예에서는, 보정 계수가 일정하게 유지된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보정 계수는 유량에 따라서 변동될 수 있다. 이 경우에, 교정 프로그램은 복수의 실험적인 유량에서의 압력차(ΔPtest)를 결정할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러에 대한 유량 범위의 상단과 하단에 근접한 유량에 대해서 ΔPtest를 결정하여 ΔPtest1과 ΔPtest2를 생성할 수 있다. F1 및 F2는 대응하는 실험적인 유량에 대해서 ΔPcalc1과 ΔPcalc2를 사용하여 수학식 7로부터 결정될 수 있다. 선형 근사 또는 곡선 근사를 수행하여 유량에 걸친 F의 변동에 대한 수학식을 전개할 수 있다. 이 수학식, 또는 상기 수학식에 대한 계수는 소정의 유량에 대해서 보정 계수가 결정될 수 있도록 유량 컨트롤러 내에 저장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유량 제어 디바이스는 유체의 역학 점도(μ)와 밀도(ρ), 또는 유체의 동점도(υ = μ/ρ)에 기초하여 신속하게 교정될 수 있다. 유동 제어 디바이스는 또한 공정 유체의 역학 점도만을 기초로 하여 교정될 수도 있다. 교정 유동 곡선이 다음의 n차 다항식으로 표현된다고 가정한다.
[수학식 11]
Figure 112007019908479-PCT00012
교정 유동 곡선의 계수는 역학 점도, 역학 점도 및 밀도, 또는 동점도에 따라서 조정되어 다음 수학식 12의 보정된 유동 곡선을 생성할 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112007019908479-PCT00013
수학식 11의 계수는 보정 계수에 기초한 점성도(viscosity)를 사용하여 보정된다. 먼저, 동점도, 또는 역학 점도 및 밀도를 사용한 교정에 대해서 살펴보면, 교정 유동 곡선의 계수는 다음 수학식 13 내지 16에서와 같이 조정된다.
[수학식 13]
Figure 112007019908479-PCT00014
[수학식 14]
Figure 112007019908479-PCT00015
또는,
[수학식 15]
Figure 112007019908479-PCT00016
[수학식 16]
Figure 112007019908479-PCT00017
여기에서, D0, D1, E0 및 E1은 점성도 상관 변수들이다. 점성도 상관 계수들은 본질적으로 교정 유동 곡선의 계수에 적용되어 특정 공정 유체에 대한 교정 유동 곡선을 조정하는 일조의 보정 계수이다. 점성도 상관 변수들을 전개하는 일 실시예는 이하에서 도 8 내지 도 10과 관련하여 설명한다.
도 8은 압력차 대 유량에서의 탈이온수("DIW"), Nl(교정 오일), IPA(이소프로필 알코올), S3(교정 오일), 및 S6(교정 오일)의 예제 데이터의 표(800)를 나타낸 도면이다. 각각의 유체에 대해서, 표(800)는 역학 점도(μ)(DIW에 대해서는 802 참조), 밀도(ρ)(DIW에 대해서는 804 참조), 및 예로서의 압력차값(행 번호 806 참조)과 대응하는 예로서의 유량(행 번호 808 참조)을 나타내고 있다. 표 2는 곡선 근사에 기초하여 각각의 유체에 대해서 0으로 강제한 n차 다항식의 계수(a 및 b)를 나타내고 있다.
[표 2]
Figure 112007019908479-PCT00018
표 2의 예로서의 계수를 사용하면, DIW에 대한 유동 곡선은 다음 수학식 17과 같이 표현된다.
[수학식 17]
Figure 112007019908479-PCT00019
상기 계수들은 도 8의 데이터에 기초하여 2차 다항식에 대해서 마이크로소프트(Microsoft)의 엑셀(Excel) 프로그램의 "LINEST" 함수를 사용하여 유도되었음에 주목하여야 한다. 그러나, 당업계에 공지된 임의의 다른 곡선 근사법을 사용할 수도 있다.
예를 위해서, 지금부터, DIW에 대한 유동 곡선이 교정 유동 곡선이라고 가정 한다. 각각의 화학 물질의 유동 곡선의 일차 및 이차 계수의 각각은 교정 유동 곡선의 각각의 일차 또는 이차 계수에 의해서 나누어질 수 있다. 다른 방식으로, aother는 aDIW로 나누고, bother는 bDIW로 나누어서, 예로서 다음과 같은 결과를 구하였다.
Figure 112007019908479-PCT00020
Figure 112007019908479-PCT00021
Figure 112007019908479-PCT00022
Figure 112007019908479-PCT00023
도 9는 aother/aDIW 대 동점도(υ 또는 μ/ρ)를 점으로 도시하고 선형 근사시킨 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 상술한 예로서의 데이터에 대해서, 다음 수학식 18이 성립한다.
[수학식 18]
Figure 112007019908479-PCT00024
상기한 수학식 13 및 15로 되돌아가면, 점성도 상관 변수(D0 및 D1)는, 본 예에 있어서는, 각각 0.5159 및 0.1497이 된다.
도 10은 bother/bDIW 대 동점도의 제곱근[υ.5 또는 (μ/ρ).5]을 도시한 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 제공된 예로서의 데이터에 대해서는, 수학식 19가 성립한다.
[수학식 19]
Figure 112007019908479-PCT00025
따라서, 상기한 수학식 14 및 16에서, 점성도 상관 변수(E0 및 E1)는, 본 예에 대해서는, 각각 -1.0848 및 1.8138이 된다.
상기한 수학식 18 및 19는 임의의 적절한 선형 근사법(예를 들면, 최소 제곱법 또는 다른 선형 근사법)을 사용하여 유도될 수 있음에 주목하여야 한다.
교정 유동 곡선의 계수 및 점성도 상관 변수는 제조업자, 제3 자에 의해서 유량 제어 디바이스[예를 들면, 유량 제어 디바이스(30)] 내에 저장되거나 다르게 제공될 수 있다. 상기한 도 5에서의 예에서와 마찬가지로, 유량 제어 디바이스(30)에 교정 컴퓨터(200)를 접속시켜, 사용자가 GUI를 사용하여 유량 제어 디바이스(30)를 구성할 수 있게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자는 동점도 또는 역학 점도를 입력할 수 있다. 교정 컴퓨터(200) 또는 유량 제어 디바이스(30)는 상기한 점성도 상관 변수들을 적용하여 유동 곡선에 대한 보정된 계수를 결정한다. 공정 유체의 동점도에 기초하여 조정된 신규한 유동 곡선은 (예를 들면, n차 다항식의 보정된 계수를 저장하는 것에 의해서) 유동 제어 디바이스(30)에 저장될 수 있다. 따라서, 유동 제어 디바이스(30)는 상기한 보정된 유동 곡선을 사용하여 공정 유체의 유동을 결정할 수 있다.
마찬가지로, 제조업자의 유동 곡선은 역학 점도에 기초하여 보정될 수 있다. 이 경우에, 점성도 상관 변수는 동점도가 아니라 역학 점도의 곡선 근사에 기초하여 전개된다. 따라서, 보정된 계수는 다음 수학식 20 및 21로 표현될 수 있다.
[수학식 20]
Figure 112007019908479-PCT00026
[수학식 21]
Figure 112007019908479-PCT00027
도 11은 acor/aDIW 대 역학 점도를 점으로 도시하고 선형 근사시킨 도면이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 본 예에 대해서는 수학식 22로 나타내어진다.
[수학식 22]
Figure 112007019908479-PCT00028
상기 수학식 20으로 되돌아가면, 점성도 상관 변수(D0 및 D1)는, 본 예에 대해서는, 각각 0.6855 및 0.3152와 같다. 도 11에서, 어떤 유체(예를 들면, S6)는 곡선에서 벗어나 위치할 수도 있음에 주목하여야 한다. 이들 테스트 지점은 상기 곡선 근사에 맞춰지거나 버려질 수도 있다.
도 12는 bcor/bDIW 대 역학 점도의 제곱근을 점으로 도시하고 선형 근사시킨 도면이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 본 예에 대해서는 수학식 23으로 나타내어진다.
[수학식 23]
상기한 수학식 21로 되돌아가면, 점성도 상관 변수(E0 및 E1)는, 본 예에 대해서는, 각각 1.4075 및 2.3438과 같다. 다시, 곡선에서 벗어나서 위치하는 테스트 지점은, 구현에 따라서, 곡선 근사에 맞춰지거나 버려질 수도 있다. 도 11 및 도 12에 대한 데이터는 내경 20 인치 × 0.063 인치(0.508 미터 × 0.00160 미터)의 압력 강하 코일을 갖는 유량 컨트롤러를 사용하여 생성되었음에 주목하여야 한다.
도 13은 특정한 공정 유체에 대한 유량계를 교정하기 위한 방법의 일 실시예를 나타내고 있는 흐름도이다. 본 발명의 실시예는 유량 제어 디바이스 및/또는 교정 컴퓨터에서 동작하고 있는 하나 또는 그 이상의 프로세서에 의해서 실행될 수 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체(예를 들면, 자기 디스크, 광학 디스크, 플래시 메모리, RAM, ROM 또는 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체) 상에 저장된 소프트웨어 프로그램으로서 구현될 수 있다.
교정 유동 곡선은, 예를 들면 대응하는 n차 다항식의 계수(단계 1102) 및 점성도 상관 변수를 로딩(loading)하는 것에 의해서 로드된다. 사용자는, 예를 들면 동점도, 역학 점도, 역학 점도 및 밀도를 포함하는 유체 파라메터를 입력한다(단계 1104). 따라서, 교정 유동 곡선은 공정 유체의 점성도에 기초하여 조정된다(단계 1106). 이는, 예를 들면 교정 유동 곡선의 계수에 점성도 상관 변수를 적용하여 보정된 유동 곡선을 생성하는 것에 의해서 수행될 수 있다. 보정된 유동 곡선은 유량 제어 디바이스에 저장(단계 1108)되어, 유량 제어 디바이스가 보정된 유동 곡선을 사용하여 유체의 유량을 결정할 수 있도록 한다. 추가적으로, 보정된 유동 곡선은 교정 컴퓨터에 저장되어, 신규한 유량 컨트롤러에 업로드될 수 있는 보정된 유동 곡선이 이미 교정된 유량 컨트롤러를 교체할 수도 있다. 도 13에서의 단계는 필요에 따라서 또는 원하는 만큼 반복될 수 있다.
본 발명의 실시예는 유량 계량기 및 질량 유량 컨트롤러와 같은 유량계를 신속하게 교정하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예는 특정 공정 유체 및 시스템에 대해서 유량 컨트롤러가 신속하게 교정될 수 있도록 한다. 이상에서는 분배 공정을 제어하는 유량 컨트롤러에 대해서 주로 설명하였지만, 본 발명의 실시예는 임의의 유량 컨트롤러에도 적용될 수 있다. 유량 컨트롤러를 신속하게 교정하는 능력은 특정 시스템에서 지연을 최소로 하여 유량 컨트롤러를 교체할 수 있게 한다.
또한, 시스템 내의 유량 컨트롤러에 대해서 보정 계수, 유동 보정 및/또는 감도 계수가 결정되면, 이들은, 예를 들면 교정 컴퓨터 내에 저장될 수 있다. 유량 컨트롤러가 공정 시스템 내에서의 유사한 구성의 신규한 유량 컨트롤러로 교체되는 경우에는, 교정 공정을 수행하지 않고 신규한 유량 컨트롤러에 유량 보정 및/또는 감도 계수를 업로드할 수 있다. 이는 유량 컨트롤러의 신속한 교체를 가능하게 한다.
상술한 실시예에서, 제조업자의 유동 곡선은 공정 유체에 대한 실험적인 테스트 또는 점성도 상관 변수에 기초하여 조정되었다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 실험적인 테스트를 수행하여 제조업자의 유동 곡선과는 독립적인 유동 곡선에 적합한 이차 다항식(또는 다른 n차 다항식)을 생성할 수 있다.
도 14는 유량계에 대한 유동 곡선을 결정하는 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다. 도 14로 한정하면, 유량 컨트롤러는 동작하게 될 시스템 내 또는 실질적으로 유사한 시스템(예를 들면, 동작하게 될 시스템을 모방하는 테스트 장비) 내에 설치된다. 도 14에서의 공정은 유량 컨트롤러에 존재하는 교정 프로그램[예를 들면, 교정 프로그램(62)] 또는 유량 컨트롤러와 통신할 수 있는 컴퓨터[예를 들면, 교정 컴퓨터(202)]에 의해서 구현될 수 있다.
단계 1402에서, 최대 압력차 테스트를 수행하여 유량 컨트롤러가 동작할 것이라고 기대되는 최대 압력차를 결정한다. 단계 1402에 있어서, 교정 프로그램은 유체 유동의 압력차가 안정적으로 되기에 충분한 제1 기간(t1)(예를 들면, 10 초 또는 다른 임의적으로 선택된 시간) 동안 유량 컨트롤러의 밸브를 최대 개방 위치로 개방하여, 분배 시간과 관련하여 전체 질량 또는 체적의 판독값에 악영향을 미칠 수도 있는 최초 및 최종 분배 효과를 최소화한다. 밸브가 최대로 개방되었을 때의 상류측 압력 센서에서의 압력 및 하류측 압력 센서에서의 압력 사이의 차이가 최대 압력차(ΔPmax)이다. ΔPmax는 유량 컨트롤러가 동작 중에 경험하게 될 최대 압력차를 나타낸다.
유량 컨트롤러의 압력 센서가 설계된 최대 압력("최대 동작 압력")을 가지는 경우에, 구성 프로그램은, 최대 압력차 테스트에서 이와 같은 점을 고려하여, 최대 압력차가 센서의 최대 동작 압력을 초과되지 않는 레벨로 설정할 수 있다. 예를 들어서, 상류측 압력 센서의 최대 동작 압력이 30 psi이지만, 유량 컨트롤러의 밸브가 완전히 개방되어 상류측 압력 센서에서의 압력이 30 psi를 초과하게 되는 경우에, 상기 구성 프로그램은 상류측 압력 센서에서의 압력이 30 psi를 하회하도록, 즉 28 psi가 되도록 하는 밸브 설정을 선택할 수 있다. 이 경우에, 구성 프로그램은 상류측 압력을 감시하고, 상류측 압력이 28 psi 또는 다른 소정의 압력 한계값이 될 때까지 밸브를 개방한다. 상류측 압력이 28 psi일 때의 압력차 또는 다른 압력 한계값이 최대 압력차(ΔPmax)로서 선택될 수 있다. 또한, 유량계는 임의의 유량에서의 유량계에 대한 최대 유량이 ΔPmax의 백분율의 일부가 되도록 설정될 수도 있다. 예를 들면, 구성 프로그램은 상기 유량에서의 최대 유량을 .95 ΔPmax에서 발생되는 유량으로 설정할 수 있다.
단계 1404에서, 서로 다른 테스트(ΔPs)에 대해서 복수의 실험적인 테스트가 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 각각의 테스트(ΔP)는 유량계의 동작 범위의 서로 다른 영역(예를 들면, 완전히 폐쇄된 위치 부근, 0.5 ΔPmax 부근 및 ΔPmax 부근) 내에 위치할 수 있지만, 임의의 테스트(ΔP)를 사용할 수도 있다. 예를 위해서, 세 개의 테스트(ΔP)를 사용할 수 있다(ΔPtest1, ΔPtest2, 및 ΔPtest3). 유량계 는, 각각의 테스트에 대해서 동일하거나 다를 수도 있는 특정 테스트 기간(t1, t2, 및 t3) 동안 각각의 ΔPtest에서 유동을 생성하도록 구성될 수 있다. 도 6과 연계시켜 설명한 바와 같이, 실험적인 테스트에 대한 유량은 분배된 유체의 양(z) 및 테스트 기간에 기초하여 측정될 수 있다. 따라서, 다음 수학식 24 내지 26과 같이 된다.
[수학식 24]
Figure 112007019908479-PCT00030
[수학식 25]
Figure 112007019908479-PCT00031
[수학식 26]
Figure 112007019908479-PCT00032
단계 1406에서, 교정 프로그램은 실험적인 테스트 데이터를 사용하여 유동 곡선의 계수를 찾아낼 수 있다. 이차 다항식의 예를 이용하여 유동 곡선을 표현하면, 다음 수학식 27 내지 29와 같다.
[수학식 27]
Figure 112007019908479-PCT00033
[수학식 28]
Figure 112007019908479-PCT00034
[수학식 29]
Figure 112007019908479-PCT00035
수학식 29를 사용하여 C에 대해서 풀면, 다음 수학식 30과 같다.
[수학식 30]
Figure 112007019908479-PCT00036
수학식 30의 C를 수학식 28에 대입하여 B를 풀면, 다음 수학식 31과 같다.
[수학식 31]
Figure 112007019908479-PCT00037
수학식 29의 C 및 수학식 30의 B를 사용하여 수학식 26의 A를 풀면 다음 수32와 같다.
[수학식 32]
Figure 112007019908479-PCT00038
단계 1408에서, 교정 프로그램은 신규한 유동 곡선, 및 예를 들면 디바이스를 위한 최대 유량을 저장할 수 있다. 따라서, 유량계는 이 유동 곡선을 사용하여 유동을 제어할 수 있다. 제조업자의 유동 곡선이 제공되는 경우에, 상기한 수학식 30 내지 32에서 결정된 계수는 (예를 들면, 수학식 8에 나타낸 것과 같이) 제조업자의 유동 곡선의 각각의 계수로 곱한 보정 계수(F1, F2, 및 F3)로서 표현될 수 있음에 주목하여야 한다.
이상과 같이, 상기한 계수를 풀기 위한 특정한 순서에 대해서 설명하였지만, 계수는 계수를 풀기 위한 임의의 방법을 사용하여 계수가 결정될 수도 있음에 주목하여야 한다. 또한, 고차 다항식을 풀기 위해서 또는 정밀도를 높이기 위해서 추가적인 실험적인 테스트를 수행할 수도 있음에 주목하여야 한다. 또한, 곡선이 0 절편을 지나는 경우에는, C = 0이므로, 단지 두 개의 실험적인 테스트만이 실행될 필요가 있다.
유량계는 복수의 교정 방법을 허용하는 교정 프로그램을 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들면 교정 프로그램은 하나의 실험적인 테스트를 사용하여 보정 계수를 유도할 수도 있고, 복수의 실험적인 테스트를 사용하여 도 14와 연계하여 설명한 바와 같이 이차 다항식을 유도할 수도 있으며, 또는 점성도 상관 계수를 사용하여 유체의 점성도에 기초하여 유량계를 교정하도록 구성될 수도 있다. 이는 사용자가 선호하는 방법에 따라서 사용자가 유량 제어 디바이스를 교정할 수 있도록 허용한다. 예를 들면, 사용자가 시간이 없거나 복수의 실험적인 테스트를 실행시킬 마음이 없는 경우에, 하나의 실험적인 테스트를 수행하여 보정 계수를 전개하는 방법을 채택할 수 있는 반면에, 다른 사용자는 복수의 실험적인 테스트를 수행하여 제조 업자의 유동 곡선과는 독립적으로 유동 곡선을 전개하는 방법을 채택할 수도 있다.
본 발명의 실시예는, 상류측 및 하류측의 공정 컴포넌트가 변경되는 경우, 유동 컨트롤러가 재구성되는 경우, 튜브가 변경되거나 공정 시스템 또는 유량 컨트롤러에 다른 변경이 가해지는 경우에 유동 컨트롤러가 신속하게 재교정될 수 있도록 한다. 이는 공정 시스템이 다양한 유동 범위를 수용하도록 신속하게 재구성될 수 있도록 한다. 다른 실시예에 따르면, 유량계는 단순히 유체의 동점도 또는 역학 점도와 밀도를 사용하여 신속하게 재교정될 수 있다.
특정한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 실시예는 예시적인 것으로, 본 발명의 범위는 이들 실시예로만 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 상술한 실시예에 대해서 다양한 변형, 변경, 추가 및 개선이 가능하다. 이들 변형, 변경, 추가 및 개선은 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 간주된다.

Claims (62)

  1. 유량계의 교정 방법에 있어서,
    상기 유량계를 관통하는 유체의 유동을 생성하여 상기 유체의 유량을 나타내는 변수가 테스트값을 가지도록 하는 단계와,
    테스트 기간 동안의 상기 유체의 실험적인 유량을 결정하는 단계와,
    교정 곡선 및 상기 실험적인 유량에 기초하여 유량을 나타내는 상기 변수에 대한 계산된 값을 결정하는 단계와,
    상기 테스트값 및 계산된 값에 기초하여 보정 계수를 결정하는 단계, 및
    상기 보정 계수에 기초하여 상기 교정 유동 곡선을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 테스트 기간에 걸쳐서 결정된 복수의 테스트값에 기초하여 상기 보정 계수를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 추가적인 테스트값을 사용하여 적어도 하나의 추가적인 보정 계수를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체의 유동은 상기 교정 곡선을 개발하는데 사용된 교정 유체와는 다른 공정 유체(process fluid)를 사용하여 상기 유량계를 관통하여 생성되는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유량을 나타내는 변수는 압력차(ΔP)인 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 테스트값(ΔPtest)은 상기 유량 제어 디바이스에 대한 최대 압력차(ΔPmax)의 대략 절반인 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 보정 계수(F)는 테스트값을 상기 계산된 값(ΔPcalc)에 의해서 나누어 F = ΔPte st / ΔPcalc가 되는 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 교정 유동 곡선을 보정하는 단계는 상기 교정 유동 곡선에 대응하는 n 차 다항식을 상기 보정 계수로 곱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 n차 다항식에 대해 보정된 계수를 상기 유량계에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유량계가 소정 기간보다 긴 반응 기간을 갖는 경우에 신규한 감도 계수를 제안하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유량계가 소정 기간보다 짧은 반응 기간을 갖는 경우에 신규한 감도 계수를 제안하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유량을 나타내는 변수는 압력인 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유량을 나타내는 변수는 시간차인 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  14. 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 일조의 컴퓨터 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는 프로세서(processor)에 의해서,
    유량을 나타내는 변수의 하나 또는 그 이상의 테스트값을 결정하고,
    하나 또는 그 이상의 실험적인 유량 및 교정 곡선에 대응하는 n차 다항식에 기초하여 상기 유량을 나타내는 변수에 대한 하나 또는 그 이상의 계산된 값을 결정하며,
    상기 하나 또는 그 이상의 계산된 값 및 상기 유량을 나타내는 변수에 대한 상기 하나 또는 그 이상의 테스트값에 기초하여 하나 또는 그 이상의 보정 계수를 결정하도록 실행 가능한 명령어를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는 하나 또는 그 이상의 보정 계수를 유량 제어 디바이스의 기억 장소 내에 저장하도록 실행 가능한 명령어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는,
    n차 다항식에 대한 일조의 계수를 로드(load)하고,
    각각의 상기 계수와 적어도 하나의 상기 하나 또는 그 이상의 보정 계수를 곱하여 보정된 계수를 생성하며,
    상기 보정된 계수를 유량 제어 디바이스의 기억 장소 내에 저장하도록 실행 가능한 명령어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 유량을 나타내는 변수는 압력차(ΔP)인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 테스트값의 테스트값(ΔPtest)은 유량 제어 디바이스에 대한 최대 압력차(ΔPmax)의 대략 절반인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 보정 계수의 각각의 보정 계수(F)는 상기 하나 또 는 그 이상의 테스트값을 상기 하나 또는 그 이상의 계산된 값의 계산된 값(ΔPcalc)에 의해서 나누어 F = ΔPtest / ΔPcalc가 되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 유량을 나타내는 변수는 압력인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 유량을 나타내는 변수는 시간차인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는 센서 측정값에 기초하여 상기 테스트값을 결정하도록 실행 가능한 명령어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는 유량계가 소정 기간보다 긴 반응 기간을 갖는 경우에 신규한 감도 계수를 결정하기 위한 명령어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는 유량계가 소정 기간보다 짧은 반응 기간을 갖는 경우에 신규한 감도 계수를 결정하기 위한 명령어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는 유량계에 대한 최대 유량을 저장하도록 추가로 실행 가능한 명령어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  26. 유량계에 있어서,
    유동로와,
    상기 유동로 내의 유동 교축부(flow restriction)의 상류측의 상류측 압력 센서와,
    상기 유동로 내의 유동 교축부의 하류측의 하류측 압력 센서, 및
    상기 상류측 압력 센서와 상기 하류측 압력 센서에 결합되어 상기 상류측 압력 센서 및 하류측 압력 센서로부터의 압력 측정값을 수신하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    하나 또는 그 이상의 테스트 기간 동안 밸브(valve)를 개방시켜, 상기 유량계를 관통하는 유체의 유동을 생성하여, 상기 상류측 압력 센서와 하류측 압력 센서 사이의 하나 또는 그 이상의 테스트 압력차를 생성하고,
    각각의 테스트 기간에 대한 실험적인 유량 및 교정 유동 곡선에 대응하는 n차 다항식에 기초하여 하나 또는 그 이상의 계산된 압력차를 결정하며,
    하나 또는 그 이상의 계산된 압력차 및 하나 또는 그 이상의 테스트 압력차를 사용하여 하나 또는 그 이상의 보정 계수를 생성하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량계.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 또한,
    상기 밸브가 완전하게 개방되도록 하고,
    상기 유량계에 대한 최대 압력차를 결정하도록 동작 가능하며,
    상기 적어도 하나의 상기 하나 또는 그 이상의 테스트 압력차는 상기 최대 압력차의 대략 절반인 것을 특징으로 하는 유량계.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 적어도 하나의 상기 하나 또는 그 이상의 보정 계수와 상기 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 곱하여 일조의 보정된 계수를 생성하고, 또한, 상기 보정된 계수를 기억 장소에 저장하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유량계.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한 상기 보정된 계수를 사용하여 상기 유량계를 관통하는 유체의 유동을 규제하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유량계.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한 입력 체적 및 대응하는 테스트 기간을 사용하여 각각의 상기 하나 또는 그 이상의 실험적인 유량을 결정하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유량계.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 또한,
    상기 유량계에 대한 반응 시간을 결정하고,
    상기 반응 시간이 특정 시간보다 긴 경우에, 신규한 감도 계수를 생성하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유량계.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 또한,
    상기 유량계에 대한 반응 시간을 결정하고,
    상기 반응 시간이 특정 시간보다 짧은 경우에, 신규한 감도 계수를 생성하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유량계.
  33. 유량계의 교정 방법에 있어서,
    교정 유체(calibration fluid)에 대한 교정 곡선에 대응하는 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 로딩(loading)하는 단계와,
    공정 유체(process fluid)의 점성도에 기초하여 일조의 계수의 계수를 보정함으로써, 상기 공정 유체에 대해 보정된 n차 다항식에 대한 일조의 보정된 계수를 생성하는 단계, 및
    상기 보정된 계수를 기억 장소 내에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    공정 유체의 점성도에 기초하여 상기 일조의 계수의 상기 계수를 보정하는 단계는 하나 또는 그 이상의 점성도 상관 변수를 각각의 계수에 적용하여 대응하는 보정된 계수를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  35. 제33항에 있어서,
    공정 유체의 점성도에 기초하여 상기 일조의 계수의 상기 계수를 보정하여 상기 공정 유체에 대해 보정된 n차 다항식을 생성하는 단계는,
    제1 계수(a)에 대해서는, acor = a * ((υ * D1) + D0)에 따르는 제1 보정된 계수(acor)를 생성하는 단계로서, 여기에서, a는 제2 차 계수, υ은 상기 공정 유체의 동점도(kinematic viscosity), D1은 제1 점성도 상관 변수, 및 D0는 제2 점성도 상관 변수인 단계와,
    제2 계수(b)에 대해서는, bcor = b * (b * ((υ).5 * E1) + E0)에 따르는 제2 보정된 계수를 생성하는 단계로서, 여기에서, b는 제1 차 계수, υ은 상기 공정 유체의 동점도, E1은 제3 점성도 상관 변수, 및 E0는 제4 점성도 상관 변수인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    D1 및 D0는 일조의 제2 차 계수를 a로 나눈 값과 상기 공정 유체의 상기 동점도를 곡선 근사(curve fit)시킨 것으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  37. 제35항에 있어서,
    E1 및 E0는 일조의 제1 차 계수를 b로 나눈 값과 상기 공정 유체의 상기 동점도의 제곱근을 곡선 근사시킨 것으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  38. 제33항에 있어서,
    공정 유체의 점성도에 기초하여 상기 일조의 계수의 상기 계수를 보정하여 상기 공정 유체에 대해 보정된 n차 다항식을 생성하는 단계는,
    제1 계수(a)에 대해서는, acor = a * (((μ / ρ) * D1) + D0)에 따르는 제1 보정된 계수(acor)를 생성하는 단계로서, 여기에서, a는 제2 차 계수, μ는 상기 공정 유체의 역학 점도(dynamic viscosity), ρ는 상기 공정 유체의 밀도, D1은 제1 점성도 상관 변수, 및 D0는 제2 점성도 상관 변수인 단계와,
    제2 계수(b)에 대해서는, bcor = b * (b * ((μ / ρ).5 * E1) + E0)에 따르는 제2 보정된 계수를 생성하는 단계로서, 여기에서, b는 제1 차 계수, μ는 상기 공정 유체의 역학 점도, ρ는 상기 공정 유체의 밀도, E1은 제3 점성도 상관 변수, 및 E0는 제4 점성도 상관 변수인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  39. 제33항에 있어서,
    공정 유체의 점성도에 기초하여 상기 일조의 계수의 상기 계수를 보정하여 상기 공정 유체에 대해 보정된 n차 다항식을 생성하는 단계는,
    제1 계수(a)에 대해서는, acor = a * (((μ) * D1) + D0)에 따르는 제1 보정된 계수(acor)를 생성하는 단계로서, 여기에서, a는 제2 차 계수, μ는 상기 공정 유체의 역학 점도, D1은 제1 점성도 상관 변수, 및 D0는 제2 점성도 상관 변수인 단계와,
    제2 계수(b)에 대해서는, bcor = b * (b * ((μ).5 * E1) + E0)에 따르는 제2 보정된 계수를 생성하는 단계로서, 여기에서, b는 제1 차 계수, μ는 상기 공정 유체의 역학 점도, E1은 제3 점성도 상관 변수, 및 E0는 제4 점성도 상관 변수인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량계의 교정 방법.
  40. 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 일조의 컴퓨터 명령어를 포함하는 유량계를 교정하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는 프로세서(processor)에 의해서,
    교정 곡선에 대응하는 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 로드(load)하고,
    일조의 점성도 상관 변수를 로드하고,
    공정 유체의 점성도를 나타내는 입력값을 수신하며,
    상기 일조의 점성도 상관 변수에 기초하여 상기 일조의 계수를 보정하고, 또한, 일조의 보정된 계수를 저장하도록 실행 가능한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 입력값은 상기 공정 유체의 역학 점도(μ) 및 상기 공정 유체의 밀도(ρ)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는,
    제1 계수(a)에 대해서는, acor = a * (((μ / ρ) * D1) + D0)에 따르는 제1 보정된 계수(acor)를 생성하고,
    제2 계수(b)에 대해서는, bcor = b * (b * ((μ / ρ).5 * E1) + E0)에 따르는 제2 보정된 계수를 생성하도록 실행 가능한 명령어를 더 포함하며,
    여기에서, a는 제2 차 계수, D1은 제1 점성도 상관 변수, 및 D0는 제2 점성도 상관 변수이며,
    b는 제1 차 계수, E1은 제3 점성도 상관 변수, 및 E0는 제4 점성도 상 관 변수인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  43. 제40항에 있어서,
    상기 입력값은 상기 공정 유체의 동점도(υ)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는,
    제1 계수(a)에 대해서는, acor = a * (((υ) * D1) + D0)에 따르는 제1 보정된 계수(acor)를 생성하는 단계로서, 여기에서, a는 제2 차 계수, D1은 제1 점성도 상관 변수, 및 D0는 제2 점성도 상관 변수인 단계와,
    제2 계수(b)에 대해서는, bcor = b * (b * ((υ).5 * E1) + E0)에 따르는 제2 보정된 계수를 생성하는 단계로서, 여기에서, b는 제1 차 계수, E1은 제3 점성도 상관 변수, 및 E0는 제4 점성도 상관 변수인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  45. 제40항에 있어서,
    상기 입력값은 상기 공정 유체의 역학 점도(μ)를 포함하고 있는 것을 특징 으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  46. 제43항에 있어서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는,
    제1 계수(a)에 대해서는, acor = a * (((μ) * D1) + D0)에 따르는 제1 보정된 계수(acor)를 생성하고,
    제2 계수(b)에 대해서는, bcor = b * (b * ((μ).5 * E1) + E0)에 따르는 제2 보정된 계수를 생성하도록 실행 가능한 명령어를 더 포함하며,
    여기에서, a는 제2 차 계수, D1은 제1 점성도 상관 변수, 및 D0는 제2 점성도 상관 변수이며,
    b는 제1 차 계수, E1은 제3 점성도 상관 변수, 및 E0는 제4 점성도 상관 변수인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  47. 교정 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 매체와,
    상기 교정 프로그램에 액세스하고 이를 실행하기 위한 프로세서(processor)를 포함하는 컨트롤러를 갖는 유량계에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    교정 유체에 대한 교정 곡선에 대응하는 n차 다항식에 대한 일조의 계 수를 로드(load)하고,
    공정 유체의 점성도에 기초하여 상기 일조의 계수의 상기 계수를 보정하여 상기 공정 유체에 대해 보정된 n차 다항식에 대한 일조의 보정된 계수를 생성하며,
    상기 보정된 계수를 기억 장소 내에 저장하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유량계.
  48. 제47항에 있어서,
    공정 유체의 점성도에 기초하여 상기 일조의 계수의 상기 계수를 보정하는 단계는 하나 또는 그 이상의 점성도 상관 변수를 각각의 계수에 적용하여 대응하는 보정된 계수를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러를 갖는 유량계.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    제1 계수(a)에 대해서는, acor = a * ((υ * D1) + D0)에 따르는 제1 보정된 계수(acor)를 생성하며,
    제2 계수(b)에 대해서는, bcor = b * (b * ((υ).5 * E1) + E0)에 따르는 제2 보정된 계수를 생성하도록 동작 가능하며,
    여기에서, a는 제2 차 계수, υ은 상기 공정 유체의 동점도, D1은 제1 점성도 상관 변수, 및 D0는 제2 점성도 상관 변수이며,
    b는 제1 차 계수, υ은 상기 공정 유체의 동점도, E1은 제3 점성도 상관 변수, 및 E0는 제4 점성도 상관 변수인 것을 특징으로 하는 컨트롤러를 갖는 유량계.
  50. 제47항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    제1 계수(a)에 대해서는, acor = a * (((μ / ρ) * D1) + D0)에 따르는 제1 보정된 계수(acor)를 생성하고,
    제2 계수(b)에 대해서는, bcor = b * (b * ((μ / ρ).5 * E1) + E0)에 따르는 제2 보정된 계수를 생성하도록 동작 가능하며,
    여기에서, a는 제2 차 계수, μ는 상기 공정 유체의 역학 점도, ρ는 상기 공정 유체의 밀도, D1은 제1 점성도 상관 변수, 및 D0는 제2 점성도 상관 변수이며,
    b는 제1 차 계수, μ는 상기 공정 유체의 역학 점도, ρ는 상기 공정 유체의 밀도, E1은 제3 점성도 상관 변수, 및 E0는 제4 점성도 상관 변수인 것을 특 징으로 하는 컨트롤러를 갖는 유량계.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    제1 계수(a)에 대해서는, acor = a * (((μ) * D1) + D0)에 따르는 제1 보정된 계수(acor)를 생성하고,
    제2 계수(b)에 대해서는, bcor = b * (b * ((μ).5 * E1) + E0)에 따르는 제2 보정된 계수를 생성하도록 실행 가능하며,
    여기에서, a는 제2 차 계수, μ는 상기 공정 유체의 역학 점도, D1은 제1 점성도 상관 변수, 및 D0는 제2 점성도 상관 변수이며,
    b는 제1 차 계수, μ는 상기 공정 유체의 역학 점도, E1은 제3 점성도 상관 변수, 및 E0는 제4 점성도 상관 변수인 것을 특징으로 하는 컨트롤러를 갖는 유량계.
  52. 유량 제어 디바이스를 교정하기 위한 방법에 있어서,
    상기 유량계를 관통하는 유체의 유동을 생성하여 상기 유체의 유량을 나타내는 변수가 일조의 테스트값을 가지도록 하는 단계와,
    상기 일조의 테스트값의 각각의 테스트값에 대해서 실험적인 유량을 결정하는 단계, 및
    상기 일조의 테스트값과 실험적인 유량을 사용하여 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 디바이스의 교정 방법.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 n차 다항식은 제2 차 다항식인 것을 특징으로 하는 유량 제어 디바이스의 교정 방법.
  54. 제53항에 있어서,
    유량계를 관통하는 유체의 유동을 생성하여 유량을 나타내는 상기 변수가 일조의 테스트값을 갖도록 하는 단계는 유체의 유동을 생성하여 적어도 두 개의 테스트값을 생성하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 디바이스의 교정 방법.
  55. 제53항에 있어서,
    상기 유량계를 관통하는 유체의 유동을 규제하는데 상기 일조의 계수를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 디바이스의 교정 방법.
  56. 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 일조의 컴퓨터 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 일조의 컴퓨터 명령어는,
    유량계가 상기 유량계를 관통하는 유체의 유동을 생성하여 상기 유체의 유량을 나타내는 변수가 일조의 테스트값을 갖도록 하고,
    상기 일조의 테스트값의 각각의 테스트값에 대해서 실험적인 유량을 결정하며,
    상기 일조의 테스트값 및 실험적인 유량을 사용하여 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 결정하도록 실행 가능한 명령어를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 n차 다항식은 제2 차 다항식인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  58. 제56항에 있어서,
    상기 유량계가 유량계를 관통하는 유체의 유동을 생성하도록 하여 상기 유량을 나타내는 변수가 적어도 두 개의 테스트값을 가지도록 실행 가능한 명령어를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  59. 제56항에 있어서,
    상기 유량계를 관통하는 유체의 유동을 규제하는데 상기 일조의 계수를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  60. 유량계에 있어서,
    유동로와,
    상기 유동로 내의 유동 교축부의 상류측의 상류측 압력 센서와,
    상기 유동로 내의 유동 교축부의 하류측의 하류측 압력 센서, 및
    상기 상류측 압력 센서와 상기 하류측 압력 센서에 결합되어 상기 상류측 압력 센서 및 하류측 압력 센서로부터의 압력 측정값을 수신하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    일조의 테스트 기간 동안 밸브(valve)를 개방시켜, 상기 유량계를 관통하는 유체의 유동을 생성하여, 상기 상류측 압력 센서와 하류측 압력 센서 사이의 일조의 테스트 압력차를 생성하고,
    각각의 테스트 압력차에 대한 실험적인 유량을 결정하며,
    상기 일조의 테스트 압력차와 실험적인 유량을 사용하여 n차 다항식에 대한 일조의 계수를 결정하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유량계.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한 적어도 세 개의 테스트 기간 동안 밸브를 개방시켜 적어도 두 개의 테스트 압력차를 생성하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유량계.
  62. 제60항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한 일조의 계수를 사용하여 상기 유량계를 관통하는 유체의 유동을 규제하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유량계.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140135185A (ko) * 2012-03-07 2014-11-25 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 감쇠율 측정에서 열적으로 유도되는 에러를 최소화하도록 열 모델을 이용함으로써 질량 유량 제어기 또는 질량 유량계에서 실시간 정정을 위해 감쇠율 측정의 정확도를 개선하기 위한 시스템 및 방법

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7295934B2 (en) * 2006-02-15 2007-11-13 Dresser, Inc. Flow meter performance monitoring system
EP1975576A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-01 Dresser Wayne AB Flow meter system calibration
US8639464B2 (en) * 2008-01-18 2014-01-28 Dresser, Inc. Flow meter diagnostic processing
US7856335B2 (en) * 2008-01-25 2010-12-21 Micromed Technology, Inc. Device, method, and system for calibration of a flow meter used in conjunction with a ventricular assist device
EP2283331B1 (en) * 2008-05-23 2021-06-30 Rosemount Inc. Improved configuration of a multivariable process fluid flow device
US7769557B2 (en) * 2008-07-01 2010-08-03 Honeywell International Inc. Multi-gas flow sensor with gas specific calibration capability
WO2010114408A1 (en) 2009-03-31 2010-10-07 Rosemount Inc. Field device configuration system
JP2011031679A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Sanden Corp 車両用空調装置
CN101995315A (zh) * 2009-08-18 2011-03-30 华东电力试验研究院有限公司 差压变送器精度现场检测方法
US9057739B2 (en) * 2009-09-08 2015-06-16 Sensortechnics GmbH Sensor response calibration for linearization
JP5255660B2 (ja) * 2011-01-18 2013-08-07 東京エレクトロン株式会社 薬液供給方法及び薬液供給システム
CN103748391B (zh) * 2011-06-02 2016-04-27 高级阀私人有限公司 手动平衡阀
CN103162771B (zh) * 2011-12-19 2017-11-07 新奥科技发展有限公司 流体计量装置的标定方法
US9057636B2 (en) 2012-09-21 2015-06-16 Horiba Stec, Co. Ltd. Self-calibrating mechanism and self-calibrating method for flow rate sensor, and diagnostic mechanism and diagnostic method for fluid sensor
TWI587115B (zh) * 2013-08-27 2017-06-11 Acm Res (Shanghai) Inc Cleaning fluid flow control system and control method
WO2015048160A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 Bray International, Inc. Self-learning closed-loop control valve system
US20160085241A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Chin-Tsung Lee Flow detection device and numerical modeling method
CN104990605A (zh) * 2015-07-13 2015-10-21 成都国光电子仪表有限责任公司 一种天然气流量修正仪
US10514712B2 (en) * 2015-08-31 2019-12-24 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for pressure-based flow measurement in non-critical flow conditions
US10684159B2 (en) * 2016-06-27 2020-06-16 Applied Materials, Inc. Methods, systems, and apparatus for mass flow verification based on choked flow
IT201700006901A1 (it) * 2017-01-23 2018-07-23 Pietro Fiorentini Spa Metodo per il monitoraggio di un dispositivo di regolazione del flusso di un gas e sistema di regolazione impiegante tale metodo
WO2018156707A1 (en) * 2017-02-23 2018-08-30 The Trustees Of Princeton University System and method for monitoring injection site pressure
CN106969812A (zh) * 2017-04-05 2017-07-21 深圳市美好创亿医疗科技有限公司 流量传感器校准方法及系统
US10935407B2 (en) * 2017-07-25 2021-03-02 Ecolab Usa Inc. Fluid flow meter with viscosity correction
CN110058054A (zh) * 2018-01-18 2019-07-26 张晨光 一种呼吸测量设备的校准装置和方法
EP3779372A4 (en) * 2018-03-28 2021-03-31 Kobata Gauge Mfg. Co. Ltd. FLOW RATE MEASURING DEVICE AND FLOW RATE MEASURING METHOD
US11105512B2 (en) 2018-03-30 2021-08-31 Midea Group Co., Ltd Method and system for controlling a flow curve of an electromechanical gas valve
US10476549B1 (en) * 2018-05-04 2019-11-12 Futurewei Technologies, Inc. Transmitter linearity built-in-self-test
DE102018126230A1 (de) * 2018-10-22 2020-04-23 Truedyne Sensors AG Verfahren zum Verifizieren eines Dichte- und/oder Viskositätsmessgerätes in einer Messstelle
CN110617057B (zh) * 2019-09-17 2023-05-02 中海艾普油气测试（天津）有限公司 一种全管式井下测试管柱及其测试方法
CN110823323B (zh) * 2019-09-17 2021-01-19 中国航发沈阳发动机研究所 一种涡轮转子叶片水流量测量值的修正方法
US11262069B2 (en) 2020-06-25 2022-03-01 Midea Group Co., Ltd. Method and system for auto-adjusting an active range of a gas cooking appliance
EP3995791B1 (de) * 2020-11-04 2024-05-29 Focus-On V.O.F. Computerimplementiertes verfahren zum betreiben eines fluid-absperrorgans und entsprechendes fluid-absperrorgan
FR3118662A1 (fr) * 2021-01-04 2022-07-08 Sagemcom Energy & Telecom Sas Correction des mesures en fonction de l’orientation du compteur
CN113778141B (zh) * 2021-08-05 2023-10-13 浙江省机电设计研究院有限公司 一种分段pid控制的流体管道流量控制系统
CN114235111B (zh) * 2022-02-24 2022-07-15 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种基于模型优化的超声波水表流量校准方法
CN114459554B (zh) * 2022-04-11 2022-07-15 杭州先锋电子技术股份有限公司 基于压力数据提高超声波燃气表瞬时流量计量精度的方法
CN114942060A (zh) * 2022-05-26 2022-08-26 国家石油天然气管网集团有限公司 一种天然气计量标准装置在线核查的方法
WO2023235495A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 University Of Wyoming Devices for characterizing the response of pressure measurement systems
FR3140163A1 (fr) * 2022-09-22 2024-03-29 Vitesco Technologies Procédé de détermination d’un débit de fluide dans un système de motorisation de véhicule

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61204521A (ja) * 1985-03-08 1986-09-10 Hitachi Ltd 電磁流量計
GB2195448B (en) * 1986-09-19 1990-07-25 Spirax Sarco Ltd Flowmeter calibration
US4961348A (en) * 1988-12-16 1990-10-09 Ulrich Bonne Flowmeter fluid composition correction
US5479812A (en) * 1994-07-15 1996-01-02 Honeywell Inc. On-site calibration device and method for nonlinearity correction for flow sensor/transmitter
US5710370A (en) * 1996-05-17 1998-01-20 Dieterich Technology Holding Corp. Method for calibrating a differential pressure fluid flow measuring system
US5911238A (en) * 1996-10-04 1999-06-15 Emerson Electric Co. Thermal mass flowmeter and mass flow controller, flowmetering system and method
US6348098B1 (en) * 1999-01-20 2002-02-19 Mykrolis Corporation Flow controller
JP3627564B2 (ja) * 1999-03-15 2005-03-09 株式会社日立製作所 吸入空気流量計測装置
TW421710B (en) * 1999-04-13 2001-02-11 Inst Of Nuclear Energy Res Roc Method and device for bi-directional low-velocity flow measurement
US6449571B1 (en) * 1999-07-09 2002-09-10 Mykrolis Corporation System and method for sensor response linearization
CN1546953A (zh) * 1999-10-29 2004-11-17 三井金属矿业株式会社 流量计
EP1314966A4 (en) * 2000-07-31 2006-08-30 Mitsui Mining & Smelting Co FLOW MEASURING METHOD AND FLOWMETER
JP2002054964A (ja) * 2000-08-10 2002-02-20 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 流量測定方法及び流量計
AU2003254011A1 (en) * 2002-07-19 2004-02-09 Mykrolis Corporation Fluid flow measuring and proportional fluid flow control device
US7740024B2 (en) * 2004-02-12 2010-06-22 Entegris, Inc. System and method for flow monitoring and control
US6973375B2 (en) * 2004-02-12 2005-12-06 Mykrolis Corporation System and method for flow monitoring and control
US7107128B2 (en) * 2004-02-13 2006-09-12 Entegris, Inc. System for controlling fluid flow
TW200834275A (en) * 2006-09-05 2008-08-16 Celerity Inc Multi-gas flow device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140135185A (ko) * 2012-03-07 2014-11-25 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 감쇠율 측정에서 열적으로 유도되는 에러를 최소화하도록 열 모델을 이용함으로써 질량 유량 제어기 또는 질량 유량계에서 실시간 정정을 위해 감쇠율 측정의 정확도를 개선하기 위한 시스템 및 방법

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US20080221822A1 (en) 2008-09-11

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