KR20230163432A - 진공 붕괴 누출 검출을 위한 동적 신호 처리용 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
누출 검출 장치는 테스트 챔버 및 공압 라인을 통해 테스트 챔버에 연결된 진공 소스를 포함한다. 제1 압력 변환기는 테스트 챔버와 연통한다. 제어기는 전체 테스트 사이클에 걸쳐 미리 결정된 주파수에서 제1 압력 변환기에 의해 생성된 데이터를 수집 및 분석하도록 구성된다. 제어기는 또한 제1 데이터 세트를 축적하기 위해 지정된 수집 데이터를 로그 스케일로 변환하고 제1 데이터 세트에 선형 회귀를 적용하고 회귀 파라미터를 결정하도록 구성된다.
Description
본 개시는 누출 검출을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
패키지 누출 검사는 종종 테스트 챔버에서 패키지 상에서 진공을 뽑는 진공 붕괴 테스트 방법을 사용한다. 테스트 챔버의 진공 수준을 측정하여 패키지의 누출 여부를 결정한다. 예를 들어, 음성 대조군을 사용하여 설정된 미리 결정된 합격/불합격 한계를 초과하는 지정된 시점에서의 압력 증가는 누출을 나타낸다. 정확한 테스트 결과를 얻기 위해서는 정확한 측정과 데이터 해석이 중요하다. 그러나 압력 측정의 신호 대 잡음비를 개선하는 것은 어려운 일이다.
주어진 예에서, 누출 검출 장치는 테스트 챔버 및 공압 라인을 통해 테스트 챔버에 연결된 진공 소스를 포함한다. 누출 검출 장치는 테스트 챔버와 연통하는 제1 압력 변환기를 포함한다. 누출 검출 장치는 또한 제어기를 포함한다. 제어기는 전체 테스트 사이클에 걸쳐 미리 결정된 주파수에서 제1 압력 변환기에 의해 생성된 데이터를 수집 및 분석하도록 구성된다. 제어기는 또한 제1 데이터 세트를 축적하기 위해 지정된 수집 데이터를 로그 스케일로 변환하고 제1 데이터 세트에 선형 회귀를 적용하고 회귀 파라미터를 결정하도록 구성된다.
제어기는 센서를 포함하는 누출 검출 시스템을 사용하여 진공 붕괴 누출 테스트를 수행하도록 구성될 수 있다. 제어기는 센서에 의해 생성된 데이터를 수집하도록 구성된 데이터 획득 모듈을 포함한다. 제어기는 제1 데이터 세트를 축적하기 위해 지정된 수집 데이터를 로그 스케일로 변환하고 제1 데이터 세트에 기초하여 데이터의 선형 회귀 파라미터를 결정하도록 구성된 통계적 신호 처리 모듈을 포함한다.
압력 변환기를 포함하는 누출 검출 시스템을 사용하여 진공 붕괴 누출 테스트를 수행하는 방법이 제공된다. 이 방법은 진공 붕괴 누출 테스트를 시작하고 미리 결정된 배기 기간 및 미리 결정된 정상 상태 기간을 설정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 전체 테스트 사이클에 걸쳐 미리 결정된 주파수에서 압력 변환기로부터 데이터를 수집하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 수집 데이터에 대해 통계적 신호 처리를 수행하는 단계, 및 테스트 조건을 동적으로 업데이트하는 단계를 포함한다.
도 1은 예시적인 진공 붕괴 누출 검출 시스템의 다이어그램을 도시한다.
도 2는 도 1의 진공 붕괴 누출 검출의 예시적인 제어기의 다이어그램을 도시한다.
도 3은 도 1의 진공 붕괴 누출 검출 시스템에 의해 수행되는 예시적인 통계적 분석을 도시한다.
도 4는 도 1의 진공 붕괴 누출 검출 시스템을 사용하는 진공 붕괴 누출 검출을 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도 2는 도 1의 진공 붕괴 누출 검출의 예시적인 제어기의 다이어그램을 도시한다.
도 3은 도 1의 진공 붕괴 누출 검출 시스템에 의해 수행되는 예시적인 통계적 분석을 도시한다.
도 4는 도 1의 진공 붕괴 누출 검출 시스템을 사용하는 진공 붕괴 누출 검출을 위한 예시적인 방법을 도시한다.
도면에 개략적으로 도시된 장치는 시스템 청구범위에 인용된 요소의 예인 구성 요소를 갖고, 방법 청구범위에 인용된 요소의 예인 단계에서 작동될 수 있다. 본 개시의 범위 내에서 기능적으로 등가인 구성 요소 및 단계는 본 명세서에 기술된 것 외에도 다음 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 수정 및 변형은 청구범위 내에 있는 것으로 의도된다.
본 개시는 예를 들어 비다공성 바이알, 앰플, 주사 카트리지, 안과용 제품 패키지, 주사기, 파우치, 블리스터 패키지, 의약품 및/또는 화학 제품을 포함하는 기타 패키지와 같은 패키지 또는 용기를 테스트하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 진공 또는 압력 붕괴 누출 테스트를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 테스트 사이클 시간을 줄이고 신호 대 잡음비 및 결정 신뢰 수준을 개선하기 위한 것이다. 전체 누출 테스트 사이클은 배기 기간과 정상 상태 기간을 모두 포함한다. 배기 및 정상 상태 기간 동안, 시스템 변수는 테스트 챔버에서 발생하는 동적 변화를 관찰하기 위해 지속적으로 모니터링된다. 적어도 테스트 챔버의 압력을 포함하여 모니터링되는 동적 변수는 가능한 한 빠르고 정확하게 측정되며 각각의 측정이 수행되는 시간과 함께 기록된다. 동적으로 변화하는 다른 변수는 가스의 온도, 가스 혼합물 내의 상이한 구성 요소의 농도, 습도, 테스트 챔버의 부피 등을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 또한 모니터링될 수 있다. 배기 및 정상 상태 기간 동안, 본 명세서에 설명된 누출 검출 테스트 시스템은 실험 데이터가 하나 또는 여러 개의 예상되는 적합한 분석 함수에 부합하는 정도를 평가하기 위한 계산을 수행하도록 구성된다. 배기 또는 정상 상태 기간에 대한 예상 함수는 음성 대조군 샘플을 테스트하는 동안 관찰된 대응하는 압력 곡선에 해당한다. 분석 함수는 적어도 정적 방정식 파라미터 및 동적 방정식 파라미터를 포함한다. 누출 검출 시스템은 또한 측정된 파라미터를 저장하고 저장된 파라미터의 특정 세트를 교정 진공 붕괴 누출 검출 응답 곡선(예를 들어, 시간의 함수로서의 압력 프로파일)으로 식별할 수 있다. 적어도 하나의 공지된 비누출 샘플(예를 들어, 음성 대조군 샘플)을 사용하여 교정 곡선을 수집하지만, 교정 곡선은 또한 음성 대조군 샘플의 많은 교정 테스트에 걸친 통계적 계산으로 획득될 수 있다. 예를 들어, 음성 대조군 샘플에 대한 단일 교정 테스트 또는 하나 이상의 음성 대조군 샘플에 대한 일련의 교정 테스트를 수행하여 교정 곡선을 생성할 수 있다. 각각의 측정치의 통계적 분산 또는 통계적 표준 편차의 추정치 및/또는 분석 함수에 대한 각각의 방정식 파라미터의 통계적 분산의 추정치가 기록되고 동작의 동적 결정 및/또는 누출 검출 테스트 결과에 사용될 수 있다. 추가적으로, 교정 값 세트의 파라미터에 대한 표준 편차 및 평균 값이 누출 검출 테스트 결과를 결정하는 데 사용될 수 있다.
교정 응답 곡선(배기 기간 및 정상 상태 기간 모두에서) 및 관련 파라미터가 설정되면, 미지의 샘플 테스트가 동일한 계산으로 수행된다. 교정 응답 곡선으로부터 새로운 측정치의 편차는 교정 통계 잔차의 표준 편차 또는 교정 판독값 세트에 대한 파라미터 값의 표준 편차를 기반으로 평가될 수 있다. 누출 검출 테스트를 중단할지 또는 계속할지 여부를 결정하기 위해 통계적 가설이 사용된다. 예를 들어, 통계적 가설에 기초하여, 측정치와 대응하는 교정 응답 곡선 사이의 편차가 미리 결정된 값보다 큰 경우, 테스트 시스템은 테스트를 중단하고 샘플을 거부하도록 결정할 수 있다. 통계적 가설을 사용하여 테스트 조건을 동적으로 결정하고 업데이트할 수도 있다.
누출 검출 테스트가 완료되면, 측정된 응답 곡선의 파라미터가 계산되고 교정 응답 곡선의 파라미터와 비교된다(배기 기간 및 정상 상태 기간 모두에서). 테스트 샘플의 합격/불합격 상태를 결정하기 위해 교정 파라미터의 표준 편차를 기반으로 차이를 평가한다. 비표준 테스트 조건을 스크리닝하기 위해 정적 방정식 파라미터 간의 상당한 차이가 사용될 수 있다. 비표준 테스트 조건의 존재는 결정 신뢰도에 영향을 미칠 수 있으며, 위음성 또는 위양성 결과의 가능성 증가에 대한 경고로 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 진공 또는 압력 붕괴 누출 테스트를 위한 시스템 및 방법은 시간 경과에 따른 압력 곡선을 특성화하고 압력 측정치를 로그 도메인에서 해석할 수 있으며, 이는 동적 압력 변화의 정확한 처리를 허용한다(한 시점에서 측정된 압력과 대조적임). 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 이상 기체 법칙과 통기 챔버로부터의 질량 흐름 사이의 관계로부터 유도된 수학적 모델(들)을 사용하여 동적 압력 거동을 분석한다. 압축성 흐름 텍스트(예를 들어, 등온 및 단열 가스 팽창)에서 유도된 것과 유사한 방정식이 사용되어 시간 경과에 따른 압력 모델에 대한 예상 함수를 개발한다. 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 테스트 챔버의 붕괴 또는 가압 동안 압력을 신속하게 측정하고 그 거동을 예상 모델에 매핑한다.
이상 기체 법칙은 부피, 온도 및 물질의 양(질량)에 비례하는 압력을 정의하기 때문에, 모든 변수는 정규 분포가 아닌 로그 정규 분포를 따른다. 따라서, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 분석을 수행하기 위해 로그 정규 도메인 변수를 사용한다. 이는 테스트 데이터의 선형 회귀에 대한 진정한 정규 분포 분석을 가능하게 한다. 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 압력 붕괴 곡선의 동적 거동을 중심으로 새로운 모델을 제공하고 테스트 결과의 구별에서 증가된 통계적 정확성을 달성할 수 있다.
도 1은 패키지 또는 용기(102)를 검사하도록 구성된 예시적인 테스트 시스템(예를 들어, 진공 붕괴 누출 검출 시스템)(100)을 도시한다. 도시된 예에서, 패키지(102)는 예를 들어, 화학약품 및/또는 의약품 포함 바이알, 파우치, 블리스터 팩, 앰플, 주사기, 주사 카트리지 또는 안과용 패키지와 같은 비다공성 용기이다. 테스트 시스템(100)은 공압 라인(108)에 의해 연결된 진공 공급기 또는 소스(104) 및 테스트 챔버(106)를 포함한다. 선택 밸브(110)가 진공 공급기(104)와 챔버 밸브(116) 사이의 공압 라인(108)과 연통하도록 배치된다. 통기를 위한 압축 공기 공급기(112)(예를 들어, 깨끗하고 건조한 압축 공기) 및 주변 공기 배출기(114)가 선택 밸브(110)에서 공압 라인(108)과 연통한다. 챔버 밸브(116)가 선택 밸브(110)와 테스트 챔버(106) 사이의 공압 라인(108)과 연통하도록 배치된다. 선택 밸브(110)는 챔버 밸브(116)에 연결된 공압 라인(108)에 공급되는 소스를 변경하도록 구성된다. 예를 들어, 선택 밸브(110)는 챔버 밸브(116)에 대한 공압 라인(108)에 (진공 공급기(104)로부터의) 진공, (압축 공기 공급기(112)로부터의) 압축 공기, 또는 (주변 공기 배출기(114)로부터의) 주변 공기를 선택적으로 공급하기 위해 사용될 수 있다. 압축 공기 공급기(112)가 생략된 실시예에서, 주변 공기 배출기(114)는 통기를 위해 사용된다.
바이패스 또는 바이패스 공압 라인(118)이 바이패스(118)와 연통하도록 배치된 바이패스 밸브(120)에 의해 공압 라인(108)과 연통한다. 정밀 제한 오리피스(121)가 챔버 밸브(116)와 테스트 챔버(106) 사이 또는 챔버 밸브(116)와 바이패스 공압 라인(118) 사이의 공압 라인(108)과 연통하도록 배치된다. 정밀 제한 오리피스(121)는 흐름 특성을 보다 일관되게 하도록 구성되며, 이는 테스트 시스템이 다른 유사하게 구성된 테스트 시스템의 결과에 보다 강력하게 대응하는 능력 또는 정확성을 증가시킬 수 있다.
테스트 시스템(100)은 제1 압력 변환기(124), 차압 변환기(126), 제2 압력 변환기(128) 및 날씨 센서(들)(130)를 포함하는 센서(122)를 포함한다. 제1 압력 변환기(124)는 테스트 챔버(106) 내부의 압력에 대응하는 압력을 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 압력 변환기(124)는 절대 압력 변환기 또는 게이지 압력 변환기일 수 있다. 제1 압력 변환기(124)는 테스트 챔버(106)와 연통하도록 배치된다. 제1 압력 변환기(124)는 챔버 밸브(116)와 테스트 챔버(106) 사이의 공압 라인(108)과 연통할 수 있다. 대안적으로, 제1 압력 변환기(124)는 공압 라인(108)을 통해 테스트 챔버(106)에 연결되는 대신에 테스트 챔버(106)에 직접 연결될 수 있다. 차압 변환기(126)는 챔버 밸브(116)와 차압 변환기(126) 사이의 바이패스 밸브(120)를 사용하여 바이패스(118)와 연통하도록 배치된다. 날씨 센서(들)(130)는 주변 공기 배출기(114)에서의 가스의 압력, 온도, 습도 및/또는 조성을 측정하기 위해 주변 공기 배출기(114)와 연통하도록 배치된다. 날씨 센서(들)(130)는 압력 센서(예를 들어, 기압 센서), 온도 센서, 습도 센서, 가스 센서(예를 들어, 수증기 센서, 산소 센서, 이산화탄소 센서, 헬륨 또는 기타 추적 가능한 가스 분석기), 질량 유량계 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
테스트 시스템(100)에 센서(122)의 통합은 제1 압력 변환기(124)와 같은 누출 검출에 필수적인 요소를 포함하며, 테스트 결과의 정확성, 반복성 및/또는 재현성을 증가시키는 다른 요소를 포함할 수 있다. 일례로서, 차압 변환기(126)는 10 내지 100배 더 작은 압력 스팬에 초점을 맞출 수 있고 따라서 측정의 분해능을 증가시킨다. 이는 전자기 간섭 잡음 및 디지털화 오류를 효과적으로 줄인다.
또 다른 예로서, 진공 공급이 안정적이지 않은 경우(테스트 시스템의 여러 비동기화 요소가 동일한 진공 소스 또는 압축 공기에 대해 경쟁할 때 발생할 수 있음), 연속적인 누출 테스트 결과에서 우수한 반복성을 얻는 것이 어려울 수 있다. 제2 압력 변환기(128)의 통합은 진공 공급기(104)에서 압력의 직접 측정을 가능하게 한다. 이 정보는 테스트 결과의 반복성을 개선하는 데 유용하다. 예를 들어, 제2 압력 변환기(128)는 절대 압력 변환기 또는 게이지 압력 변환기일 수 있다.
또 다른 예로서, 상이한 주변 환경에서 수행되는 누출 테스트는 테스트 결과의 재현성에 영향을 미칠 수 있다. 날씨 센서(들)(130)의 통합은 주변 공기 배출기(114)에서의 압력, 온도, 습도 등의 직접 측정에 대한 접근을 제공한다. 이 정보는 테스트 결과의 재현성을 개선하는 데 유용하다.
테스트 시스템(100)은 테스트 시스템(100)을 작동시키고 그 동작을 조정하도록 구성된 제어기 또는 제어 시스템(132)을 포함한다. 제어기(132)는 컴퓨터일 수 있거나 임의의 적합한 프로세서(들), 마이크로프로세서(들), 트랜시버(들), 메모리, 타이머, 아날로그-디지털 변환기(들)(ADC), 프로그래밍 가능한 로직 제어기(들)(PLC), 휴먼 머신 인터페이스(HMI) 등을 포함하여 그 기능을 활성화할 수 있다. 제어기(132)는 테스트 결과의 출력을 허용하고 사용자가 테스트 시스템(100)의 동작을 프로그래밍하거나 제어할 수 있도록 하는 임의의 적합한 사용자 인터페이스 및/또는 디스플레이를 포함할 수 있다. 제어기(132)는 미리 프로그래밍된 절차에 따라 누출 테스트를 수행할 수 있으며 및/또는 현장에서 테스트 절차를 업데이트하기 위해 동적 분석을 수행할 수 있다. 특히, 제어기(132)는 동적 신호 처리를 수행하고 테스트 시스템(100)의 동작을 업데이트하는 특수 모듈을 포함한다.
대안적인 실시예에서, 테스트 시스템(100)의 하나 이상의 구성 요소가 생략될 수 있다. 예를 들어, 정밀 제한 오리피스(121)는 생략될 수 있다. 예를 들어, 테스트 시스템(100)은 바이패스(118), 바이패스 밸브(120), 차압 변환기(126) 및 제2 압력 변환기(128)를 생략할 수 있다. 이 경우, 테스트 시스템(100)은 제1 압력 변환기(124)로부터의 압력 신호에 기초하여 기본 모드 하에서 누출 테스트를 수행할 수 있다.
예를 들어, 테스트 시스템(100)은 제2 압력 변환기(128)를 생략할 수 있다. 이 경우, 테스트 시스템(100)은 제1 압력 변환기(124) 및 차압 변환기(126)로부터의 압력 신호에 기초하여 듀얼 센서 모드 하에서 누출 테스트를 수행할 수 있다.
예를 들어, 테스트 시스템(100)은 바이패스(118), 바이패스 밸브(120) 및 차압 변환기(126)를 생략할 수 있고, 테스트 시스템(100)은 제1 압력 변환기(124) 및 제2 압력 변환기(128)로부터의 압력 신호에 기초하여 반복성 개선 모드 하에서 누출 테스트를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 테스트 시스템(100)은 바이패스(118), 바이패스 밸브(120) 및 차압 변환기(126)를 생략할 수 있고, 테스트 시스템(100)은 제1 압력 변환기(124) 및 제2 압력 변환기(128)로부터의 압력 신호 및 날씨 센서(들)(130)로부터의 신호(예를 들어, 주변 공기 배출기(114)에서의 가스의 압력, 온도, 습도 및/또는 조성에 해당하는 신호)에 기초하여 재현성 개선 모드 하에서 누출 테스트를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 테스트 시스템(100)은 전술한 테스트 모드(예를 들어, 기본 모드, 듀얼 센서 모드, 반복성 개선 모드, 재현성 개선 모드) 중 둘 이상의 조합 하에서 누출 테스트를 수행할 수 있다.
도 2는 진공 붕괴 누출 검출 테스트를 위한 동적 신호 처리를 수행하도록 구성된 예시적인 제어기(132)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 제어기(132)는 자동 제어 모듈(200), 데이터 획득 모듈(202), 통계적 신호 처리 모듈(204), 통계적 가설 평가 모듈 또는 귀무 가설(null hypothesis) 모듈(206) 및 메모리(208)를 포함한다. 자동 제어 모듈(200)은 테스트 시스템(100)의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 신호를 전송할 수 있다.
데이터 획득 모듈(202)은 센서(122)로부터 데이터 또는 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, 데이터 획득 모듈(202)은 특정 순간(예를 들어, 테스트 사이클 시작 시, 테스트 사이클 종료 시, 통기 시 등)에만 데이터를 수집하는 것과는 대조적으로 전체 테스트 사이클(예를 들어, 배기 기간 및 정상 상태 기간 모두) 동안 데이터를 수집한다. 예를 들어, 데이터 획득 모듈(202)은 배기 기간 및 정상 상태 기간을 포함하는 전체 테스트 사이클에 걸쳐 제1 압력 변환기(124), 차압 변환기(126) 또는 둘 다로부터 전체 신호를 수집한다. 제1 압력 변환기(124) 및 차압 변환기(126)는 특정 주파수에서 데이터를 샘플링하도록 설계된다. 배기 기간 및 정상 상태 기간을 포함하는 전체 테스트 사이클에 걸쳐 설계 주파수에서 샘플링된 모든 데이터는 데이터 획득 모듈(202)에 의해 수집된다. 수집된 신호는 통계적 신호 처리 모듈(204)로 전달되고, 처리된 신호는 귀무 가설 모듈(206)로 전달되며, 이는 테스트를 계속할지 또는 중단할지 여부, 테스트 결과(예를 들어, 합격/불합격, 신뢰 수준 등) 및/또는 적합한 테스트 조건(예를 들어, 기본 모드, 듀얼 센서 모드, 반복성 개선 모드, 재현성 개선 모드, 조정된 테스트 조건 또는 이들의 조합)을 결정한다. 바람직하게는, 밸브(선택 밸브(110), 챔버 밸브(116) 및 바이패스 밸브(120))의 응답 시간, 변환기(예를 들어, 제1 압력 변환기(124), 차압 변환기(126) 및 제2 압력 변환기(128))의 응답 시간 및 데이터 획득 샘플링의 응답 시간 각각은 배기 시간보다 적어도 100배 더 빠르다.
제어기(132)는 동적 신호 처리를 수행하고 테스트 시스템(100)의 동작을 동적으로 업데이트할 수 있다. 일반적인 진공 붕괴 누출 검출 테스트에서, 압력은 가스의 흐름을 나타내는 지수 변화를 나타내는 반면 압력 판독값의 진동은 잡음이다. 이러한 잡음은 누출 검출 테스트와 무관한 변수에 의해 발생하며 테스트 결과의 정확성을 낮출 수 있다. 통계적 신호 처리 모듈(204)은 가스의 흐름에 비례하는 압력 판독값으로부터 잡음을 필터링하기 위해 통계적 기술을 사용한다. 멱법칙이나 방정식 또는 지수 모델이나 방정식에 따라 압력 판독값이 근사화될 수 있다는 이점을 취하고, 압력 판독값을 근사화하는 멱 방정식 또는 지수 방정식의 자연 로그를 취하면, 잡음, 반정적 변수 및 비례하는 동적 압력 변화를 유발하는 변수의 구별을 허용한다. 통계적 신호 처리 모듈(204)은 또한 동적 변수를 하나 이상의 예상 압력 곡선에 매핑할 수 있다. 이러한 경우, 주어진 모델의 곡선에 대한 자연 로그는 정규 분포를 따르는 시스템이 되어야 한다.
특히, 압력 판독값은 지수 함수 또는 기타 유사한 함수로 근사화될 수 있는 공지된 계단 응답 함수를 따를 것으로 예상된다. 수학식 1은 지수 함수를 보여준다:
여기서 p(t)는 시간의 함수로서의 압력, A는 반정적 변수를 반영한 계수, b는 비례하는 동적 압력 변화를 유발하는 변수를 반영한 계수, ξ는 잡음이다.
수학식 1의 자연 로그는 수학식 2를 제공한다:
y = ln(P), α = ln(A), x = t, β = b 및 ε = ln(ξ)를 대입하면 수학식 3이 제공된다:
따라서, 수학식 3은 압력 판독값의 정규 분포 회귀이다. 파라미터 α는 A와 관련되며, 정적 또는 준정적 구성 요소, 예를 들어 진공 공급기(104)에서의 시작 압력 조건 및 통기 챔버(예를 들어, 압축 공기 공급기(112))에서의 기압과 연관된다. 파라미터 β는 b와 동일하며, 시스템의 동적 거동에 영향을 미치는 구성 요소, 예를 들어 테스트 챔버(106)의 공기 부피 및 패키지(102)의 오리피스(예를 들어, 누출)와 연관된다. 파라미터 εi는 잡음 또는 오류 항이다. 단일 파라미터 또는 파라미터의 수학적 조합이 누출 테스트 사이클 평가에 사용될 수 있다.
다른 예로서, 계단 응답 함수는 멱함수로 근사화될 수 있다. 수학식 4는 멱함수를 보여준다:
누출 테스트 사이클 동안 n개의 데이터 쌍 {(xi, yi), i = 1, …, n)}이 생성되면 잡음 또는 오류 항 εi을 포함하는 yi와 xi 사이의 기본 관계를 선형 회귀 모델을 사용하여 추정할 수 있다. 목표는 모든 데이터 포인트 {(xi, yi), i = 1, …, n)}에 대해 최적합을 제공하는 수학식 3의 값 α 및 β인 파라미터 a1 및 b1을 찾는 것이다. 교차점, 기울기, 교차점의 표준 편차, 기울기의 표준 편차 및 잔차의 표준 편차에 대한 해는 각각 수학식 5 내지 9에 나열되어 있다.
여기서 a는 교차점, b는 기울기, Sa는 교차점의 표준 편차, Sb는 기울기의 표준 편차, Se는 잔차의 표준 편차이다. 제어기(132)는 공지된 음성 대조군 샘플(예를 들어, 누출이 없는 공지된 패키지)에 기초하여 교정 회귀 파라미터 a0 및 b0을 결정하도록 구성된다. 제어기(132)는 테스트 시스템(100)을 작동시켜 기준 샘플(예를 들어, 음성 대조군 샘플 및/또는 양성 대조군 샘플, 예를 들어, 누출을 포함하는 공지된 패키지)에 대한 교정 테스트를 실행하고 수집 데이터를 사용하여 수학식 1 내지 6에 기초하여 교정 회귀 파라미터 a0 및 b0을 결정할 수 있다. 교정 회귀 파라미터의 경우, a0 및 b0은 단일 테스트에 의해 또는 일련의 교정 테스트의 평균 값에 의해 결정될 수 있다. 테스트 세트로부터 a0 및 b0이 결정되는 경우, 각각의 테스트에 대한 최적합 값 a0 및 b0의 표준 편차를 계산하여 이후 점수 분석(예를 들어, t-값 또는 t-점수 분석)에 사용할 수 있다. 테스트에는 배기 기간과 정상 상태 기간이 포함되므로, 각각의 테스트 기간에 대응하는 적어도 두 세트의 교정 파라미터 a0 및 b0이 있다. 배기 기간에 대한 교정 회귀 파라미터 a0 및 b0은 정상 상태 기간에 대한 a0 및 b0과 상이하다.
음성 대조군 샘플로부터의 데이터 - 교정 회귀 파라미터 a0 및 b0, 및 교정 응답 함수 또는 곡선(y0 = a0 + b0x) - 는 메모리(208)에 저장된다. 일부 실시예에서, (음성 대조군 샘플로부터의) 교정 데이터는 배기 초기 단계 동안의 압력 데이터를 제외할 수 있다. 한 예에서, 교정 응답 곡선의 모델링 또는 계산은 압력이 미리 결정된 진공 임계값, 예를 들어 약 800밀리바에 도달한 후에만 발생하며 이 지점 이전의 압력 데이터는 무시된다. 교정 데이터(예를 들어, 교정 회귀 파라미터 a0 및 b0, 및 Sa, Sb 등과 같은 다른 중요한 통계적 값)가 설정되면, 제어기(132)는 통계적 방법을 사용하여 테스트를 계속할지 중단할지 여부를 결정하고, 테스트 결과를 결정하며, 및/또는 적합한 테스트 조건을 결정한다.
도 3은 통계적 신호 처리 모듈(204) 및 귀무 가설 모듈(206)에 의해 수행되는 예시적인 통계적 분석(300)을 도시한다. 본 명세서에 논의된 데이터는 센서(122)로부터의 임의의 데이터일 수 있다. 논의를 위해, 시간에 따라 수집된 압력 데이터(예를 들어, 시간의 함수로서의 압력 데이터)가 통계적 분석(300)을 도시하는 데 사용된다. 통계적 분석(300)은 기본 모드 하에서의 테스트 결과(예를 들어, 합격/불합격)를 결정하며, 귀무 가설 평가에 기초하여 적합한 테스트 모드(예를 들어, 기본 모드, 듀얼 센서 모드, 반복성 개선 모드, 조정된 테스트 조건, 및 재현성 개선 모드)를 또한 선택한다. 통계적 분석(300)은 테스트 사이클의 배기 기간 및 정상 상태 기간에 대해 수행될 수 있다.
기본 모드 하에서의 테스트 결과(예를 들어, 합격/불합격)를 결정하기 위해 통계적 분석(300)이 수행되는 경우, 통계적 분석(300)은 기본 모드 테스트 데이터를 수신하는 단계(단계 302) 및 제1 데이터 세트를 축적하기 위해 지정된 수집 데이터를 로그 스케일로 변환하는 단계(단계 304)를 포함한다. 지정된 수집 데이터는 수집 데이터의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 응답 곡선(시간의 함수로서의 압력 판독값)이 지수 함수(예를 들어, 수학식 1)로 근사화되는 경우, 단계 304에서 시간 값은 정규 스케일로 유지되는 반면 압력 값만 로그 스케일로 변환된다. 대안적으로, 응답 곡선이 멱함수(예를 들어, 수학식 4)에 의해 근사화되는 경우, 단계 304에서 압력 및 시간 값 모두가 로그 스케일로 변환된다.
통계적 분석(300)은 회귀 파라미터 a1 및 b1을 결정하기 위해 제1 데이터 세트에 선형 회귀를 적용하는 단계(단계 306)를 포함한다. 제1 데이터 세트는 일반적으로 수학식 3의 선형 관계를 따를 것으로 예상된다. 상이한 계단 응답 함수가 사용되는 경우, 데이터는 이 대체 계단 함수의 로그 도메인 분석과 연관된 적절한 관계를 따를 것으로 예상된다.
통계적 분석(300)은 교정 데이터를 저장하는 단계(단계 308)를 포함한다. 테스트되는 샘플이 음성 대조군 샘플인 경우, 응답 곡선, 단계 304에서 축적된 제1 데이터 세트 및/또는 회귀 파라미터 a1 및 b1을 포함하는 데이터가 교정 데이터로 저장된다(배기 기간 및 정상 상태 기간 중 적어도 하나에 대해). 예를 들어, 음성 대조군 샘플의 배기 응답 곡선으로부터의 회귀 파라미터 a1 및 b1은 배기 기간에 대한 교정 회귀 파라미터 또는 기준선 파라미터 a0 및 b0으로 메모리(208)에 저장된다. 음성 대조군 샘플의 배기 응답 곡선은 또한 테스트 샘플에 대한 적합한 배기 시간 또는 배기 시간 컷오프를 결정하기 위한 교정 데이터로 저장된다. 음성 대조군 샘플의 정상 상태 응답 곡선은 또한 테스트 샘플에 대한 적합한 정상 상태 기간을 결정하기 위한 교정 데이터로 저장될 수 있다. 교정 데이터는 예를 들어 잔차의 표준 편차가 사용되는 단일 테스트 실행으로부터의 데이터를 포함할 수 있거나, 예를 들어 일련의 교정 테스트가 수행되고 표준 편차 및 평균 a0 및 b0이 결정되는 데이터 세트를 포함할 수 있다.
통계적 분석(300)은 귀무 가설 평가를 수행하는 단계(단계 310)를 포함한다. 귀무 가설 평가는 테스트 샘플에 대해 수행된 누출 테스트와 음성 대조군 샘플 또는 공지된 샘플, 예를 들어, 기본 모드 하에서 테스트된 샘플과 같은 기준 샘플에 대해 수행된 누출 테스트 사이에 상당한 통계적 차이가 있는지 여부를 결정하도록 설정 또는 구성된다. 귀무 가설 평가는 제어기(132)의 귀무 가설 모듈(206)에 의해 수행된다. 귀무 가설 모듈(206)은 기준 샘플과 테스트 샘플의 테스트 데이터의 평균이 동일한지 여부를 테스트하기 위해 2 샘플 t-테스트(two sample t-test)를 사용할 수 있다. 귀무 가설 평가는 테스트 샘플 및 기준 샘플의 개별 측정치, 정적 파라미터, 또는 동적 응답, 또는 이러한 파라미터의 임의의 적절한 조합 또는 변환의 비교를 기반으로 할 수 있다.
단계 310에서, 귀무 가설 평가는 분석된 테스트 데이터(단계 306 종료 시 획득된 데이터)와 교정 데이터(교정 테스트 동안 단계 308에서 저장된 데이터) 간의 비교에 기초하여 테스트를 계속할지 또는 중단할지를 결정하도록 설정될 수 있다. 테스트 샘플의 측정치 y1(x)와 교정 응답 함수의 측정치 y0 = a0 + b0x 사이에 어떠한 상당한 차이도 없으면, 이 가설은 수락된다. 귀무 가설 모듈(206)은 수학식 10에 기초하여 t-값 Te를 계산하고, 응답 곡선 n 및 자유도 n - 2에서 주어진 측정 수에 대한 T-통계 값과 Te를 비교할 수 있다.
수학식 10에 기초하여 귀무 가설이 수락되면, 단계 312에서 누출 테스트는 계속되고 데이터를 업데이트한다. 누출 테스트가 계속됨에 따라, 단계 302 내지 310에서 논의된 것과 동일한 방식으로 테스트 데이터가 수신되고 처리되어, 단계 312에서 업데이트된 데이터는 전체 테스트 사이클로부터의 데이터를 포함한다.
귀무 가설이 거부되면, 단계 314에서 테스트는 중단되며, 이는 또한 테스트 샘플이 불합격됨(예를 들어, 샘플에 누출이 있음)을 나타낸다.
단계 310에서의 귀무 가설은 테스트 사이클이 완료되기 전에 테스트 사이클 동안 언제라도 수행될 수 있다. 예를 들어, 단계 310에서의 귀무 가설은 테스트를 계속할지 또는 중단할지 여부를 결정하기 위해 배기 기간이 만료될 때 수행될 수 있다. 다른 예에서, 단계 310에서의 귀무 가설은 배기 기간의 초기 단계(예를 들어, 처음 1/3), 배기 기간의 중기 단계(예를 들어, 중간 1/3), 배기 기간의 후기 단계(예를 들어, 후반 1/3), 정상 상태 기간의 초기 단계(예를 들어, 처음 1/3), 정상 상태 기간의 중기 단계(예를 들어, 중간 1/3) 또는 정상 상태 기간의 후기 단계(예를 들어, 후반 1/3)에서 그리고 및 테스트 사이클의 종료 전에 수행될 수 있다. 샘플 응답이 음성 대조군 샘플의 응답에서 크게 벗어날 때 누출 테스트를 중단하는 조기 결정 기능은 시간을 절약하고 누출로 인한 챔버 오염 가능성을 줄일 수 있다.
통계적 분석(300)은 귀무 가설 평가를 수행하는 단계(단계 316) 및 지정된 테스트 기간 동안 기본 모드 하에서의 테스트 결과를 결정하는 단계(단계 318)를 포함한다. 지정된 테스트 기간은 배기 기간, 정상 상태 기간 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 단계 316 및 318에서, 귀무 가설 모듈(206)은 테스트 사이클 종료 시 수집 및 분석된 데이터와 음성 대조군 샘플로부터의 교정 데이터 간의 비교의 귀무 가설 평가에 기초하여 테스트 샘플의 합격 또는 불합격을 결정할 수 있다. 테스트 샘플과 음성 대조군 샘플의 동적 응답 사이에 상당한 통계적 차이가 있는 경우, 귀무 가설 모듈(206)은 테스트 샘플의 불합격 상태를 결정할 수 있고; 그렇지 않으면, 테스트 샘플은 합격한다.
응답 곡선이 지수 함수(예를 들어, 수학식 1)에 의해 근사화되는 실시예에서, 귀무 가설 모듈(206)은 수학식 11에 기초하여 t-값 Tb를 계산하고, 응답 곡선 n 및 자유도 n - 2에서 주어진 측정 수에 대한 T-통계 값과 Tb를 비교할 수 있다.
응답 곡선이 멱법칙 함수(예를 들어, 수학식 4)에 의해 근사화되는 실시예에서, 귀무 가설 모듈(206)은 수학식 12에 기초하여 t-값 T를 계산하고, 응답 곡선 n 및 자유도 n - 2에서 주어진 측정 수에 대한 T-통계 값과 T를 비교할 수 있다.
가설이 거부되면, 테스트 샘플은 불합격된다(예를 들어, 누출 존재). 귀무 가설이 수락되면, 테스트 샘플은 합격된다(예를 들어, 누출 없음).
단계 318로부터의 테스트 결과 및 통계적 분석(300)을 통해 결정된 통계적 값 또는 파라미터(예를 들어, a0 및 b0, a1 및 b1, t-값, 및 Sa, Sb 등과 같은 다른 중요한 통계적 값)는 교정 데이터(예를 들어, 기본 모드 하에서 수행된 테스트의 교정 데이터)로 메모리(208)에 저장될 수 있다.
대안적으로, 단계 310, 312 및 314는 생략될 수 있다. 이 경우에, 통계적 분석(300)은 단계 302에서 기본 모드 하에서 누출 테스트를 수행하고 테스트 사이클이 완료될 때 테스트 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. 지정된 수집 데이터는 단계 304 및 306에 따라 처리/분석된다. 정상 상태 기간과 배기 기간 모두에 대해 a1과 a0, b1과 b0 간의 통계적 비교를 수행하여 기본 모드 하에서 테스트된 샘플의 테스트 결과(예를 들어, 합격/불합격)를 결정하기 위해 상당한 통계적 차이가 있는지 여부를 평가한다(예를 들어, 단계 316 및 318).
적합한 테스트 모드를 결정하기 위해 통계적 분석(300)이 수행되는 실시예에서, 통계적 분석(300)은 단계 303에서 비기본 모드 테스트 데이터(예를 들어, 조정된 테스트 조건, 듀얼 센서 모드, 반복성 개선 모드 및 재현성 개선 모드)를 수신하는 단계를 포함한다. 그런 다음, 분석은 단계 304 내지 316에서 논의된 것과 동일한 방식으로 진행된다.
단계 319에서, 귀무 가설 모듈(206)은 테스트 사이클 종료 시 수집 및 분석된 데이터와 음성 대조군 샘플로부터의 교정 데이터 간의 비교의 귀무 가설 평가에 기초하여 비기본 모드 하에서 테스트된 테스트 샘플의 합격 또는 불합격을 결정할 수 있다. 이 평가는 단계 316 및 318에서 논의된 것과 동일한 방식으로 행해질 수 있다. 테스트 샘플과 음성 대조군 샘플의 동적 응답 사이에 상당한 통계적 차이가 있는 경우, 귀무 가설 모듈(206)은 테스트 샘플의 불합격 상태를 결정할 수 있고; 그렇지 않으면, 테스트 샘플은 합격한다.
단계 303, 304 내지 316 및 319는 각각의 모드(예를 들어, 조정된 테스트 조건, 듀얼 센서 모드, 반복성 개선 모드, 재현성 개선 모드) 하에서 수행되는 테스트에 대해 반복될 수 있다. 각각의 테스트 모드 또는 조건으로부터의 결과는 교정 데이터로 메모리(208)에 저장될 수 있다.
단계 320에서, 귀무 가설 모듈(206)은 귀무 가설 평가에 기초하여 테스트 샘플에 적합한 테스트 모드를 결정하기 위해 상이한 모드(예를 들어, 기본 모드, 조정된 테스트 조건, 듀얼 센서 모드, 반복성 개선 모드 및 재현성 개선 모드)의 테스트 결과를 비교한다. 귀무 가설 모듈(206)은 t-값을 계산 및 비교하여 더 적합한 테스트 모드를 결정할 수 있다.
예를 들어, 귀무 가설 모듈(206)은 조정된 테스트 조건 하에서 수행된 테스트에 대해 수학식 13에 기초하여 t-값 Ta를 계산하고, 응답 곡선 n 및 자유도 n - 2에서 주어진 측정 수에 대해 기본 모드 하에서 테스트된 T-통계 값과 Ta를 비교할 수 있다.
수학식 13에 기초하여 귀무 가설이 수락되면, 귀무 가설 모듈(206)은 기본 모드를 적합한 모드로 결정한다. 귀무 가설이 거부되면, 귀무 가설 모듈(206)은 테스트 조건을 조정하는 것이 더 적합하다고 결정한다.
예를 들어, 귀무 가설 모듈(206)은 듀얼 센서 모드 하에서 수행된 테스트(들)에 대해 수학식 11에 기초하여 t-값 Tb를 계산할 수 있다. 귀무 가설 모듈(206)은 응답 곡선 n 및 자유도 n - 2에서 주어진 측정 수에 대해 기본 모드 하에서 획득된 T-통계 값과 Tb를 비교할 수 있다. 귀무 가설이 수락되면, 귀무 가설 모듈(206)은 기본 모드를 적합한 모드로 결정한다. 귀무 가설이 거부되면, 귀무 가설 모듈(206)은 듀얼 센서 모드를 적합한 모드로 결정한다.
예를 들어, 귀무 가설 모듈(206)은 반복성 개선 모드 하에서 수행된 테스트(들)에 대해 Ta를 계산하고, 이를 기본 모드 하에서 획득된 T-통계 값과 비교할 수 있다. 귀무 가설이 수락되면, 귀무 가설 모듈(206)은 기본 모드를 적합한 모드로 결정한다. 귀무 가설이 거부되면, 귀무 가설 모듈(206)은 반복성 개선 모드를 적합한 모드로 결정한다.
예를 들어, 귀무 가설 모듈(206)은 재현성 개선 모드 하에서 수행된 테스트(들)에 대해 Ta를 계산하고, 이를 기본 모드 하에서 획득된 T-통계 값과 비교할 수 있다. 귀무 가설이 수락되면, 귀무 가설 모듈(206)은 기본 모드를 적합한 모드로 결정한다. 귀무 가설이 거부되면, 귀무 가설 모듈(206)은 재현성 개선 모드를 적합한 모드로 결정한다.
예를 들어, 귀무 가설 모듈(206)은 테스트 샘플에 적합한 테스트 모드를 결정하기 위해 Ta, Tb 또는 둘 다(선택된 테스트 모드, 예를 들어, 조정된 테스트 조건, 듀얼 센서 모드, 반복성 개선 모드, 재현성 개선 모드에 대해 획득됨)를 기본 모드로부터 획득된 T-통계 값과 비교할 수 있다.
또한, 귀무 가설 모듈(206)은 날씨 센서(들)(130)로부터의 데이터를 사용하여 기본 모드, 듀얼 센서 모드 또는 반복성 개선 모드를 재현성 개선 모드로 업그레이드하도록 결정할 수 있다. 귀무 가설 평가에 기초하여, 귀무 가설 모듈(206)은 질량 흐름 센서, 변위 센서, 변형 또는 체적 변화 센서(예를 들어, 레이저 삼각측량, 머신 비전 등 사용), 응력 센서 또는 이들의 조합을 포함하는 센서(122)로부터의 데이터를 사용하여 기본 모드, 듀얼 센서 모드, 반복성 개선 모드, 재현성 개선 모드 또는 이들의 조합 중 임의의 것을 업그레이드하도록 결정할 수 있다.
도 4는 테스트 시스템(100)을 사용하는 진공 붕괴 누출 검출을 위한 방법(400)을 도시한다. 본 명세서에 논의된 단계는 제어기(132)에 의해 제어되고 실행된다. 방법(400)은 테스트 시스템을 준비하는 단계(단계 402)를 포함한다. 단계 402에서, 테스트 챔버(106)는 주변 공기 배출기(114)를 통해 통기되고, 테스트 샘플(예를 들어, 패키지(102))은 테스트 챔버(106) 내부에 배치되며, 테스트 챔버(106)는 폐쇄된다.
방법(400)은 진공 붕괴 누출 테스트를 시작하고 미리 결정된 배기 기간 및 미리 결정된 정상 상태 기간을 설정하는 단계(단계 404)를 포함한다. 이 미리 결정된 시간은 통계적 평가 교정에서 수행되는 자동 프로세스에 의해 설정되고 교정 데이터로 저장될 수 있다(도 3의 단계 308). 단계 404에서, 자동 제어 모듈(200)은 선택 밸브(110)를 진공 공급기(104)에 연결하고 챔버 밸브(116)를 개방하도록 제어 신호를 전송하여 진공 공급기(104)가 테스트 챔버(106)와 연통하고 테스트 챔버(106)에서 진공을 뽑기 시작한다. 테스트 챔버(106)에서 진공을 뽑자마자, 테스트 시스템(100)의 타이머가 트리거된다. 이것은 배기 기간의 시작이다.
방법(400)은 데이터 획득 및 통계적 신호 처리를 수행하는 단계(단계 406)를 포함한다. 단계 406에서, 데이터 획득 모듈(202)은 센서(122)로부터 판독값 또는 데이터를 수신한다. 예를 들어, 데이터 획득 모듈(202)은 시간 측정치와 함께 제1 압력 변환기(124) 및/또는 제2 압력 변환기(128)로부터 판독값을 수신한다. 그런 다음, 통계적 신호 처리 모듈(204)은 이 데이터의 일부 또는 전부를 로그 스케일로 변환하고 도 3의 단계(304)에서 앞서 논의된 바와 같이 회귀 계산을 위해 이러한 데이터를 축적한다.
방법(400)은 미리 결정된 배기 기간이 만료될 때 테스트를 계속할지 여부를 결정하는 단계(단계 408)를 포함한다. 단계 408에서, 자동 제어 모듈(200)은 챔버 밸브(116)를 닫고 선택 밸브(110)를 주변 공기 배출기(114)에 연결하도록 제어 신호를 전송한다. 일부 실시예에서, 자동 제어 모듈(200)은 바이패스 밸브(120)를 닫도록 제어 신호를 전송한다(테스트가 듀얼 센서 모드 하에서 진행되는 경우). 통계적 신호 처리 모듈(204)은 배기 기간 동안 수신된 제1 압력 변환기(124)로부터의 데이터의 통계적 신호 처리를 완료하고, 귀무 가설 모듈(206)은 정상 상태 기간으로 진행할지 여부를 결정한다. 도 3의 단계 310, 312 및 314에서 앞서 논의된 바와 같이, 귀무 가설이 거부되면, 귀무 가설 모듈(206)은 패키지(102)가 배기 테스트 기간에 불합격(예를 들어, 큰 누출이 검출됨)된 것으로 결정하고, 방법(400)은 테스트를 종료하기 위해 단계 416으로 진행한다. 단계 416에서, 자동 제어 모듈(200)은 누출 테스트를 중단하고 통기를 시작하도록 제어 신호를 전송한다. 귀무 가설이 수락되면, 귀무 가설 모듈(206)은 정상 상태 기간으로 계속하기로 결정한다. 단계 408은 테스트 사이클을 단축하고 누출 패키지로부터의 챔버 오염의 정도 또는 변화를 실질적으로 줄일 수 있다.
대안적으로, 단계 408은 전체 테스트 사이클이 완료되기 전에 언제라도 수행될 수 있다. 예를 들어, 테스트를 계속하거나 중단하는 결정은 배기 기간의 초기 단계(예를 들어, 처음 1/3), 배기 기간의 중기 단계(예를 들어, 중간 1/3), 배기 기간의 후기 단계(예를 들어, 후반 1/3), 정상 상태 기간의 초기 단계(예를 들어, 처음 1/3), 정상 상태 기간의 중기 단계(예를 들어, 중간 1/3) 또는 정상 상태 기간의 후기 단계(예를 들어, 후반 1/3)에서 그리고 및 테스트 사이클의 종료 전에 발생할 수 있다.
방법(400)은 미리 결정된 정상 상태 기간 동안 테스트 조건을 동적으로 업데이트하는 단계(단계 410)를 포함한다. 도 3의 단계 316, 319 및 320에서 앞서 논의된 바와 같이, 귀무 가설 모듈(206)은 기본 모드(표준 또는 조정된 조건 사용), 듀얼 센서 모드, 반복성 개선 모드, 재현성 개선 모드 또는 이들의 조합 하에서 누출 테스트를 계속하기로 결정할 수 있다. 이 결정에 기초하여, 제어기(132)는 테스트 조건을 업데이트하고 대응하는 센서(122)로부터 데이터를 수집한다. 기본 모드 동작 하에서, 테스트 조건은 동일하게 유지되기 때문에(표준 조건) 단계 410이 생략되거나, 단계 410에서 테스트 조건이 업데이트되지 않는다.
방법은 데이터 획득 및 통계적 신호 처리를 수행하는 단계(단계 412)를 포함한다. 단계 412에서, 데이터 획득 모듈(202)은 센서(122)로부터 데이터를 수신한다. 전체 테스트 사이클 동안, 데이터 획득 모듈(202)은 항상 시간 측정치와 함께 제1 압력 변환기(124)로부터 데이터를 수신한다. 테스트가 듀얼 센서 모드 하에서 계속되는 경우, 제1 압력 변환기(124)로부터의 데이터 외에, 데이터 획득 모듈(202)은 또한 시간 측정치와 함께 차압 변환기(126)로부터 데이터를 수신한다. 테스트가 반복성 개선 모드 하에서 계속되는 경우, 제1 압력 변환기(124)로부터의 데이터 외에, 데이터 획득 모듈(202)은 또한 시간 측정치와 함께 제2 압력 변환기(128)로부터 데이터를 수신한다. 테스트가 재현성 개선 모드 하에서 계속되는 경우, 제1 압력 변환기(124)로부터의 데이터 외에, 데이터 획득 모듈(202)은 또한 날씨 센서(들)(130) 및/또는 질량 흐름 센서, 변위 센서, 변형 또는 체적 변화 센서(예를 들어, 레이저 삼각측량, 머신 비전 등 사용), 응력 센서 또는 이들의 조합과 같은 기타 센서(122)로부터 데이터를 수신하고 시간 측정치와 함께 제2 압력 변환기(128)로부터 데이터를 수신한다. 단계 412에서, 통계적 신호 처리 모듈(204)은 도 3의 단계 304 및 306에서 앞서 논의된 바와 같이 미리 결정된 테스트 기간 동안 수집된 지정된 데이터를 로그 스케일로 변환하고 회귀 계산을 위해 이러한 데이터를 축적한다.
방법(400)은 미리 결정된 정상 상태 기간이 만료될 때 정상 상태 기간의 테스트 결과, 예를 들어 합격/불합격을 결정하는 단계(단계 414)를 포함한다. 단계 414에서, 귀무 가설 모듈(206)은 단계(412)로부터 계산된 회귀 응답 곡선 및 도 3의 단계 316 및 318 또는 단계 316, 319 및 320에서 앞서 논의된 바와 같은 귀무 가설 평가에 기초하여 테스트 샘플(예를 들어, 패키지(102))의 합격 또는 불합격을 결정한다. 합격/불합격 상태 외에, 테스트 결과는 합격/불합격 상태와 연관된 신뢰 수준을 포함할 수 있다.
마지막으로, 방법(400)은 테스트 사이클 종료하고 통기하는 단계(단계 416)를 포함한다. 자동 제어 모듈(200)은 챔버 밸브(116)를 개방하고 통기를 위해 선택 밸브(110)를 압축 공기 공급기(112)에 연결하도록 제어 신호를 전송한다.
방법(400)은 기본 모드 하에서 샘플을 테스트하기 위해 단계 402, 404, 406, 412, 414 및 416(단계 408 및 410은 생략됨)을 포함할 수 있고, 테스트 챔버(106)는 정상 상태 테스트를 허용하기 위해 단계 406과 412 사이에서 폐쇄된다.
당업자는 본 명세서에 개시된 이것 및 다른 프로세스 및 방법에 대해, 프로세스 및 방법에서 수행되는 기능이 상이한 순서로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 개략적인 단계 및 동작은 예로서만 제공되며, 개시된 실시예의 본질을 손상시키지 않고 단계 및 동작 중 일부는 선택적이거나, 더 적은 단계 및 동작으로 결합되거나, 추가 단계 및 동작으로 확장될 수 있다.
Claims (20)
- 누출 검출 장치에 있어서,
테스트 챔버;
공압 라인을 통해 상기 테스트 챔버에 연결된 진공 소스;
상기 테스트 챔버와 연통하는 제1 압력 변환기; 및
제어기
를 포함하며,
상기 제어기는:
전체 테스트 사이클에 걸쳐 미리 결정된 주파수에서 상기 제1 압력 변환기에 의해 생성된 데이터를 수집 및 분석하고;
제1 데이터 세트를 축적하기 위해 지정된 수집 데이터를 로그 스케일로 변환하고;
상기 제1 데이터 세트에 선형 회귀를 적용하고 회귀 파라미터를 결정하도록 구성되는 것인, 누출 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 테스트 챔버로부터 상기 진공 소스를 선택적으로 격리하기 위해 상기 공압 라인에 연결된 선택 밸브;
상기 선택 밸브와 상기 테스트 챔버 사이의 상기 공압 라인에 연결된 챔버 밸브; 및
상기 공압 라인에 연결된 주변 공기 배출기
를 더 포함하는 누출 검출 장치. - 제2항에 있어서,
상기 선택 밸브는 제1 응답 시간을 갖고, 상기 챔버 밸브는 제2 응답 시간을 갖고, 상기 제1 압력 변환기는 제3 응답 시간을 갖고, 상기 제어기는 데이터 획득 샘플링의 제4 응답 시간을 가지며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 응답 시간은 모두 상기 누출 검출 시스템의 배기 시간보다 약 100배 더 빠른 것인, 누출 검출 장치. - 제2항에 있어서,
상기 공압 라인에 연결된 정밀 제한 오리피스
를 더 포함하는 누출 검출 장치. - 제2항에 있어서,
상기 챔버 밸브와 상기 테스트 챔버 사이의 상기 공압 라인에 연결된 바이패스 공압 라인;
상기 바이패스 공압 라인에 연결된 바이패스 밸브; 및
차압 변환기와 상기 테스트 챔버 사이의 상기 바이패스 밸브를 사용하여 상기 바이패스 공압 라인에 연결된 차압 변환기
를 더 포함하는 누출 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 진공 소스에 대응하는 압력을 측정하도록 구성된 제2 압력 변환기
를 더 포함하는 누출 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 회귀 파라미터의 귀무 가설(null hypothesis) 평가에 기초하여 누출 테스트를 계속할지 또는 중단할지를 결정하도록 구성되는 것인, 누출 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 기초하여 테스트 결과를 결정하도록 구성되는 것인, 누출 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 기초하여 테스트 조건을 동적으로 결정하도록 구성되는 것인, 누출 검출 장치. - 센서를 포함하는 누출 검출 시스템을 사용하여 누출 테스트를 수행하도록 구성된 제어기에 있어서,
상기 센서에 의해 생성된 데이터를 수집하도록 구성된 데이터 획득 모듈; 및
제1 데이터 세트를 축적하기 위해 지정된 수집 데이터를 로그 스케일로 변환하고 상기 제1 데이터 세트에 기초하여 상기 데이터의 선형 회귀 파라미터를 결정하도록 구성된 통계적 신호 처리 모듈
을 포함하는 제어기. - 제10항에 있어서,
상기 선형 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 기초하여 상기 누출 테스트를 계속할지 또는 중단할지를 결정하도록 구성된 귀무 가설 모듈
을 포함하는 제어기. - 제10항에 있어서,
상기 귀무 가설 모듈은 상기 선형 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 기초하여 테스트 조건을 동적으로 결정하도록 구성되는 것인, 제어기. - 제10항에 있어서,
상기 귀무 가설 모듈은 상기 선형 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 기초하여 테스트 결과를 결정하도록 구성되는 것인, 제어기. - 압력 변환기를 포함하는 누출 검출 시스템을 사용하여 누출 테스트를 수행하는 방법에 있어서,
상기 누출 테스트를 시작하고 미리 결정된 배기 기간 및 미리 결정된 정상 상태 기간을 설정하는 단계;
전체 테스트 사이클에 걸쳐 미리 결정된 주파수에서 상기 압력 변환기로부터 데이터를 수집하는 단계;
상기 수집 데이터에 대해 통계적 신호 처리를 수행하는 단계; 및
테스트 조건을 동적으로 업데이트하는 단계
를 포함하는 누출 테스트 수행 방법. - 제14항에 있어서,
상기 통계적 신호 처리는,
제1 데이터 세트를 축적하기 위해 지정된 수집 데이터를 로그 스케일로 변환하는 단계; 및
상기 제1 데이터 세트의 선형 회귀 파라미터를 결정하는 단계
를 포함하는 것인, 누출 테스트 수행 방법. - 제15항에 있어서,
상기 테스트 조건을 동적으로 업데이트하는 단계는 상기 선형 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 응답하여 기본 모드 하에서 상기 누출 테스트를 수행하는 단계를 포함하는 것인, 누출 테스트 수행 방법. - 제15항에 있어서,
상기 테스트 조건을 동적으로 업데이트하는 단계는 상기 선형 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 응답하여 듀얼 센서 모드 하에서 상기 누출 테스트를 수행하는 단계를 포함하는 것인, 누출 테스트 수행 방법. - 제15항에 있어서,
상기 테스트 조건을 동적으로 업데이트하는 단계는 상기 선형 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 응답하여 반복성 개선 모드 하에서 상기 누출 테스트를 수행하는 단계를 포함하는 것인, 누출 테스트 수행 방법. - 제15항에 있어서,
상기 테스트 조건을 동적으로 업데이트하는 단계는 상기 선형 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 응답하여 재현성 개선 모드 하에서 상기 누출 테스트를 수행하는 단계를 포함하는 것인, 누출 테스트 수행 방법. - 제15항에 있어서,
상기 선형 회귀 파라미터의 귀무 가설 평가에 기초하여 상기 누출 테스트를 계속할지 또는 중단할지를 결정하는 단계
를 포함하는 누출 테스트 수행 방법.
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