專利名稱：自動標定檢驗系統(tǒng)及其標定檢驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及質(zhì)量流量控制器領(lǐng)域，尤其涉及一種質(zhì)量流量控制器的自動標定檢驗
系統(tǒng)及其標定檢驗方法。
背景技術(shù)：
質(zhì)量流量控制器(Mass Flow Controller, MFC)用于對氣體質(zhì)量流量進行精密測量及控制。其測量及控制精度不受一定范圍的氣壓及溫度變化影響。質(zhì)量流量計(MassFlow Meter, MFM)用于對氣體的質(zhì)量流量進行精密測量。 如圖1所示，MFC由分流器、傳感器、電路板及調(diào)節(jié)閥四個部分組成。分流器、傳感器及電路板的測量部分組成了質(zhì)量流量控制器的流量測量單元，它們也組成了MFM。調(diào)節(jié)閥與電路板的控制部分組成了 MFC的控制單元，它們只存在于MFC中。因此，每臺MFC都包含一臺MFM。 其測量原理為傳感器將流經(jīng)的氣體一分為二，一部分流入傳感器，其質(zhì)量流量的實際大小由傳感器測量；其它部分流過分流器，其大小由分流器限制。分流器的規(guī)格與量程范圍的大小成比例。傳感器輸出的電壓與流經(jīng)傳感器的氣體質(zhì)量流量大小成正比，該流量的大小與分流器的設(shè)計有關(guān)，與通過質(zhì)量流量計或質(zhì)量流量控制器的總流量成正比。電路板放大了傳感器測得的信號并將其線性化，所以電路板的輸出值也就是顯示值，與通過MFC或MFM的氣體的質(zhì)量流量大小成比例。輸出信號為0-5V電壓當信號為零時，表示沒有氣體流過；當信號為5V時，表示流過的氣體質(zhì)量流量達到滿量程。滿量程為設(shè)計及標定時的最大質(zhì)量流量大小。流量監(jiān)測輸出和設(shè)定信號的輸入均可以從電路板獲得。
目前，MFC的生產(chǎn)大都采用由專人進行裝配、標定等一系列流程的方式，最后再進行檢驗出廠。這樣做大大浪費了人力物力，生產(chǎn)效率也因此大大降低。
發(fā)明新型內(nèi)容 本發(fā)明的目的是提供一種自動標定檢驗系統(tǒng)及其標定檢驗方法，該系統(tǒng)及方法利用數(shù)字通訊技術(shù)完成對質(zhì)量流量控制器的自動標定檢驗，大大提高了生產(chǎn)效率，可克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。 —種自動標定校驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括氣源，用于提供自動標定檢驗所用的待測氣體；校準模塊，與所述氣源相連，為標定檢驗質(zhì)量流量控制器提供標定檢驗基準；標定檢驗臺，與所述校準模塊相連，用于放置待標定檢驗質(zhì)量流量控制器，與PC機相連，使所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器與PC機通信；PC機，與所述校準模塊以及標定檢驗臺相連，用于實時讀取所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，以及所述校準模塊的流量讀數(shù)，并將讀取的信息寫入所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器，控制并完成對所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器的標定檢驗。 其中，所述校準模塊包括與所述氣源及所述標定檢驗臺相連的校準標準元件molbloc，以及與所述校準標準元件molbloc相連的支持元件molbox，所述校準標準元件
3molbloc檢測系統(tǒng)中的氣體流量，并將結(jié)果發(fā)送給所述支持元件molbox，所述支持元件molbox與所述PC機相連，將所述校準標準元件molbloc的檢測數(shù)據(jù)顯示并發(fā)送到所述PC機。 其中，所述氣源與所述校準標準元件molbloc之間還連接有減壓器，用于調(diào)整進入系統(tǒng)的氣體的壓力，使壓力保持在待標定檢驗質(zhì)量流量控制器以及校準標準元件molbloc的工作壓力范圍內(nèi)。 其中，所述標定檢驗臺還與電源連接，為放置的所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器供電。 其中，所述PC機與所述標定檢驗臺通過RS485接口通信。 本發(fā)明還提供了一種基于上述系統(tǒng)的自動標定檢驗方法，該方法包括步驟 SI.將待標定檢驗質(zhì)量流量控制器放置在標定檢測臺，打開氣源，使其達到滿量
程； S2.讀取達到滿量程時所述質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，并將此時校準標準元件mobloc的流量讀數(shù)以及所述流量檢測電壓寫入所述待標定質(zhì)量流量控制器；
S3.隨機設(shè)定通過系統(tǒng)的氣體的流量，將所述校準標準元件molbloc的每個流量讀數(shù)，以及在每個流量讀數(shù)下的所述質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓寫入所述待標定質(zhì)量流量控制器； S4.對所述寫入的流量讀數(shù)以及對應(yīng)的流量檢測電壓進行算法擬合，完成標定；
S5.將所述質(zhì)量流量控制器設(shè)置在需要檢驗的量程； S6.比較校準標準元件molbloc的流量讀數(shù)與所述質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，若比較結(jié)果未超出預(yù)設(shè)精度，則判斷所述質(zhì)量流量控制器合格，否則，判斷所述質(zhì)量流量控制器不合格，返回步驟S3。 其中，在步驟S4中，采用最小二乘法進行算法擬合。 本發(fā)明的方法及系統(tǒng)通過串口通信可實時獲取質(zhì)量流量傳感器以及molbloc的流量檢測數(shù)據(jù)，省去了人工比較的過程，直接用計算機對標定步驟進行模擬，完成標定、檢驗，大大提高了生產(chǎn)效率。


圖1為質(zhì)量流量控制器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為依照本發(fā)明一種實施方式的自動標定檢驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖3為依照本發(fā)明一種實施方式的自動標定檢驗方法流程 圖4為實施例的自動標定檢驗方法流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的自動標定檢驗系統(tǒng)及其標定檢驗方法，結(jié)合附圖和實施例詳細說明如下。 如圖2所示，依照本發(fā)明一種實施方式的自動標定檢驗系統(tǒng)包括氣源l，用于提供自動標定檢驗所用的待測氣體；校準模塊2，與氣源相連，為標定檢驗質(zhì)量流量控制器提供標定檢驗基準，包括與氣源1及標定檢驗臺相連4的校準標準元件molbloc21，以及與
4校準標準元件molbloc21相連的支持元件molbox22，支持元件molbox22與PC機4相連。molbloc21檢測系統(tǒng)中的氣體流量，并將結(jié)果發(fā)送給molbox22， molbloc是一個流量基準源，精度為千分之二， molbox對molbloc的檢測結(jié)果進行顯示，其也具有通訊功能，即將所得到的瞬時流量檢測結(jié)果通過編程發(fā)送給上位PC機與待標定檢驗產(chǎn)品的流量檢測結(jié)果進行比較；標定檢驗臺3，與校準模塊2相連，用于放置待標定檢驗質(zhì)量流量控制器，其與PC機4相連，使待標定檢驗質(zhì)量流量控制器與該PC機4通信；PC機，與校準模塊2以及標定檢驗臺3均相連，用于實時讀取待標定檢驗質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，以及流量指標儀22的流量讀數(shù)，并將讀取的信息寫入所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器，控制并完成對待標定檢驗質(zhì)量流量控制器的標定檢驗。 其中，氣源1與校準標準元件molbloc21之間還連接有減壓器5，用于調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力，使壓力保持在待標定產(chǎn)品以及校準標準元件molbloc21的工作壓力范圍內(nèi)。標定檢驗臺3還與電源6連接，為放置的待標定檢驗質(zhì)量流量控制器供電。優(yōu)選地，PC機4與標定檢驗臺3通過RS485接口通信。 如圖3所示，基于上述的自動標定檢驗系統(tǒng)的自動標定檢驗方法包括步驟
Sl.將待標定質(zhì)量流量控制器放置在標定檢測臺，打開氣源，使其設(shè)定達到滿量程； S2. PC機通過與molbloc之間、以及與待標定質(zhì)量流量控制器之間的通信，讀取達到滿量程時待標定質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，將此時molbox顯示的的molbloc檢測的流量讀數(shù)以及待標定質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓寫入待標定質(zhì)量流量控制器，粗標定該質(zhì)量流量控制器的滿量程； S3.隨機設(shè)定或預(yù)先根據(jù)標定精度要求定點設(shè)置通過系統(tǒng)的氣體流量，將molbloc的流量讀數(shù)，以及在每個流量讀數(shù)下的待標定質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓寫入待標定質(zhì)量流量控制器； S4.對寫入的流量讀數(shù)以及對應(yīng)的流量檢測電壓進行算法擬合，完成標定，擬合關(guān)系式如下 F(x) = ln(ax~2+bx+c)/[ln(dx-e)+ln(fx~2_g)] 其中，X 二流量讀數(shù)，F(xiàn)(x) 二流量檢測電壓，a、b、c、d、e、f、g為待定常數(shù)，擬合過
程采用最小二乘法。 S5.將該質(zhì)量流量控制器設(shè)置在需要檢驗的量程； S6.比較molbloc的流量讀數(shù)與所述質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，若比較結(jié)果未超出預(yù)設(shè)精度，則判斷所述質(zhì)量流量控制器合格，否則，不合格，并返回步驟S3重新標定。 上述方法也可部分實施分別用于質(zhì)量流量控制器的標定以及檢驗的過程。
實施例 如圖5所示為本實施例的自動標定、檢驗方法流程圖。 首先，對待標定質(zhì)量流量控制器進行粗標定打開氣源，質(zhì)量流量控制器的設(shè)定設(shè)置為滿量程時，將molbloc的流量讀數(shù)與質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓均寫入該質(zhì)量流量控制器中。 接著，對該質(zhì)量流量控制器進行精確標定將molbloc設(shè)置在滿量程的5%流量
5下，將molbloc的流量讀數(shù)以及此時質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓存入該質(zhì)量流量控制器的芯片中；以此類推，一次將滿量程10%、15%、20% 100%的測試結(jié)果均寫入到質(zhì)量流量控制器中，并進行算法擬合，完成標定。 檢驗將標定好的質(zhì)量流量控制器設(shè)置在需要檢驗的量程上，對比molbloc輸出
的流量讀數(shù)以及該質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，若比較結(jié)果超出預(yù)設(shè)精度，則返回重
新進行精確標定；否則，判定該質(zhì)量流量控制器合格，結(jié)束標定檢驗過程。 以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通
技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有
等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
一種自動標定檢驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括氣源，用于提供自動標定檢驗所用的待測氣體；校準模塊，與所述氣源相連，為標定檢驗質(zhì)量流量控制器提供標定檢驗基準；標定檢驗臺，與所述校準模塊相連，用于放置待標定檢驗質(zhì)量流量控制器，與PC機相連，使所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器與PC機通信；PC機，與所述校準模塊以及標定檢驗臺相連，用于實時讀取所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，以及所述校準模塊的流量讀數(shù)，并將讀取的信息寫入所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器，控制并完成對所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器的標定檢驗。
2. 如權(quán)利要求1所述的自動標定檢驗系統(tǒng)，其特征在于，所述校準模塊包括與所述氣源及所述標定檢驗臺相連的校準標準元件molbloc，以及與所述校準標準元件molbloc相連的支持元件molbox，所述校準標準元件molbloc檢測系統(tǒng)中的氣體流量，并將檢測結(jié)果發(fā)送給所述支持元件molbox，所述支持元件molbox與所述PC機相連，將所述校準標準元件molbloc的檢測數(shù)據(jù)顯示并發(fā)送到所述PC機。
3. 如權(quán)利要求2所述的自動標定檢驗系統(tǒng)，其特征在于，所述氣源與所述校準標準元件molbloc之間還連接有減壓器，用于調(diào)整進入系統(tǒng)的氣體的壓力，使壓力保持在待標定檢驗質(zhì)量流量控制器以及校準標準元件molbloc的工作壓力范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求l所述的自動標定檢驗系統(tǒng)，其特征在于，所述標定檢驗臺還與電源連接，為放置的所述待標定檢驗質(zhì)量流量控制器供電。
5. 如權(quán)利要求l-4任一項所述的自動標定檢驗系統(tǒng)，其特征在于，所述PC機與所述標定檢驗臺通過RS485接口通信。
6. —種基于權(quán)利要求1-5任一項所述的自動標定檢驗系統(tǒng)的自動標定檢驗方法，該方法包括步驟51. 將待標定檢驗質(zhì)量流量控制器放置在標定檢測臺，打開氣源，使其達到滿量程；52. 讀取達到滿量程時所述質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，并將此時校準標準元件mobloc的流量讀數(shù)以及所述流量檢測電壓寫入所述待標定質(zhì)量流量控制器；53. 隨機設(shè)定通過系統(tǒng)的氣體的流量，將所述校準標準元件molbloc的每個流量讀數(shù)，以及在每個流量讀數(shù)下的所述質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓寫入所述待標定質(zhì)量流量控制器；54. 對所述寫入的流量讀數(shù)以及對應(yīng)的流量檢測電壓進行算法擬合，完成標定；55. 將所述質(zhì)量流量控制器設(shè)置在需要檢驗的量程；56. 比較校準標準元件molbloc的流量讀數(shù)與所述質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，若比較結(jié)果未超出預(yù)設(shè)精度，則判斷所述質(zhì)量流量控制器合格，否則，判斷所述質(zhì)量流量控制器不合格，返回步驟S3。
7. 如權(quán)利要求6所述的自動標定檢驗方法，其特征在于，在步驟S4中，采用最小二乘法進行算法擬合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動標定檢驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括氣源，用于提供自動標定檢驗所用的待測氣體；校準模塊，與氣源相連，為標定檢驗質(zhì)量流量控制器提供標定檢驗基準；標定檢驗臺，與校準模塊相連，用于放置待標定檢驗質(zhì)量流量控制器，與PC機相連，使待標定檢驗質(zhì)量流量控制器與PC機通信；PC機，與校準模塊以及標定檢驗臺相連，用于實時讀取待標定檢驗質(zhì)量流量控制器的流量檢測電壓，以及校準模塊的流量讀數(shù)，并將讀取的信息寫入待標定檢驗質(zhì)量流量控制器，控制并完成對待標定檢驗質(zhì)量流量控制器的標定檢驗。該系統(tǒng)及方法利用數(shù)字通訊技術(shù)完成對質(zhì)量流量控制器的自動標定檢驗，大大提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號G05B19/418GK101763096SQ20091024293
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者吳薇, 蘇乾益 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司