專利名稱：數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儀器標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置。
背景技術(shù)：
1960年，在美國(guó)國(guó)家宇航局的阿波羅登月計(jì)劃發(fā)展過程中，氣體質(zhì)量流量控制器(Mass Flow Controller,MFC)應(yīng)運(yùn)而生,并且很快被研究人員應(yīng)用于當(dāng)時(shí)剛剛萌芽的半導(dǎo)體制造行業(yè)中。多年來，這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)歷了在外觀和性能方面的多種變化。從歷史的超過30秒才能完成一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，同時(shí)還要忍受誤差±30%的手工操作時(shí)代，發(fā)展到今天的快速、高 精度、高可靠性、自動(dòng)化、多功能的設(shè)備，氣體質(zhì)量流量控制器已經(jīng)發(fā)生了巨大的變革。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷成熟，MFC的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了鼎盛時(shí)期，高精度的MFC校準(zhǔn)裝置(標(biāo)定裝置)，能夠在精度達(dá)到要求的同時(shí)，還可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)定工作，這樣就給一些使用量較大的半導(dǎo)體企業(yè)提供了很好的鑒定平臺(tái)。我國(guó)的MFC標(biāo)定裝置還處于比較原始的階段，與MFC的蓬勃發(fā)展相比標(biāo)定裝置顯得步伐落后很多。目前已有模擬型標(biāo)定儀采用普通的模擬電路搭接實(shí)現(xiàn)，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，量程及功能上都有很大局限性。傳統(tǒng)的標(biāo)定裝置，標(biāo)定方式為通過人工手動(dòng)方式進(jìn)行，只能實(shí)現(xiàn)0-10SLM(Standard Liter per Minute,表示每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升)量程的產(chǎn)品的檢測(cè),不能實(shí)現(xiàn)MFC的自動(dòng)標(biāo)定和檢漏；由于采用模擬電路搭接，在流程上有很大的隨機(jī)性，每一個(gè)操作人員可能操作的順序不一致，甚至誤操作，且沒有一定的防錯(cuò)機(jī)制進(jìn)行保護(hù)；在功能方面，傳統(tǒng)的標(biāo)定臺(tái)僅僅局限在流量測(cè)量方面，且顯示的流量由于電氣連接的限制只能夠顯示O 100，這樣就造成標(biāo)定時(shí)，操作人員需要耗費(fèi)很多時(shí)間和精力進(jìn)行大量流量及精度的計(jì)算才能夠得出結(jié)果，如果遇到特殊氣體的標(biāo)定，則需要大量人工計(jì)算才能得出結(jié)果，較為繁瑣。每標(biāo)定一臺(tái)的時(shí)間大約在40分鐘左右，極大的降低了維修生產(chǎn)效率；此外，在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，傳統(tǒng)的MFC標(biāo)定臺(tái)維護(hù)更換也不便。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種精度高、且工作效率高的自動(dòng)化數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，該裝置包括處理模塊，與待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)待標(biāo)定儀器的溫度及管路中的及壓力，對(duì)待標(biāo)定儀器進(jìn)行檢漏，并根據(jù)檢漏結(jié)果以及標(biāo)準(zhǔn)流量值對(duì)所述待標(biāo)定儀器進(jìn)行標(biāo)定；采集模塊，與所述處理模塊以及待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述處理模塊發(fā)送的控制命令，采集所述待標(biāo)定儀器的溫度及管路中的壓力，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送至所述處理模塊。優(yōu)選地，所述處理模塊進(jìn)一步包括處理單元，用于向所述采集模塊發(fā)送控制命令，以及根據(jù)所述采集模塊發(fā)送的電壓信號(hào)對(duì)待標(biāo)定儀器進(jìn)行檢漏；標(biāo)定調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)檢漏結(jié)果以及標(biāo)準(zhǔn)流量值對(duì)待標(biāo)定儀器進(jìn)行標(biāo)定。優(yōu)選地，所述采集模塊進(jìn)一步包括溫度采集單元，與所述處理模塊以及待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述處理模塊發(fā)送的控制命令，采集所述待標(biāo)定儀器的溫度，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送至所述處理模塊；壓力變送器，與所述處理模塊以及待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述處理模塊發(fā)送的控制命令，采集所述待標(biāo)定儀器管路中的壓力，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送至所述處理模塊。優(yōu)選地，所述處理模塊還包括數(shù)字量開關(guān)，與所述處理模塊以及待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述處理模塊發(fā)送的控制命令，開閉所 述待標(biāo)定儀器的電磁截止閥。
優(yōu)選地，該裝置還包括人機(jī)交互接口，與所述處理模塊相連，用于輸入用戶命令；所述處理模塊根據(jù)所述用戶命令生成控制所述采集模塊及數(shù)字量開關(guān)的控制命令。優(yōu)選地，該裝置還包括通信模塊，連接于所述處理模塊與上位機(jī)以及標(biāo)準(zhǔn)儀器之間；所述標(biāo)準(zhǔn)儀器用于為所述處理模塊提供標(biāo)準(zhǔn)流量值；所述上位機(jī)用于保存標(biāo)定過程中的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，該裝置還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，連接在所述處理模塊和采集模塊之間，還連接在所述處理模塊和所述待標(biāo)定儀器之間，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，還用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。優(yōu)選地，所述通信模塊采用RS485接口與所述標(biāo)準(zhǔn)儀器通信，并遵循ZigBee協(xié)議與所述上位機(jī)通信。優(yōu)選地，所述處理模塊為嵌入式處理器。優(yōu)選地，所述待標(biāo)定儀器為質(zhì)量流量控制器。(三)有益效果本發(fā)明的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置使維修和生產(chǎn)標(biāo)定工作從純手工調(diào)節(jié)測(cè)量逐漸過渡到半自動(dòng)、自動(dòng)標(biāo)定的狀態(tài)，從而降低了人工標(biāo)定的人力成本，大幅度提高了工作效率，數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置的實(shí)現(xiàn)也為最終實(shí)現(xiàn)單人監(jiān)控多臺(tái)標(biāo)定儀進(jìn)行工作、組成控制網(wǎng)絡(luò)等提供了基礎(chǔ)條件。


圖I為依照本發(fā)明的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為依照本發(fā)明一種實(shí)施方式的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下。本發(fā)明目的主要在于提高工作效率，統(tǒng)一工作流程，方便操作人員操作，使操作人員從繁重的標(biāo)定工作中解脫，只需一鍵操作便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定、自動(dòng)檢測(cè)等功能。本實(shí)施方式的待標(biāo)定儀器以MFC為例。如圖1-2所示，依照本發(fā)明一種實(shí)施方式的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置(虛線框內(nèi)所示)包括處理模塊、采集模塊、人機(jī)接口、還可包括上位機(jī)。其中處理模塊進(jìn)一步包括處理單元、標(biāo)定調(diào)節(jié)單元、以及數(shù)字量開關(guān)。該模塊用于根據(jù)來自人機(jī)接口的用戶命令，向數(shù)字量開關(guān)、以及采集模塊發(fā)送控制命令，并根據(jù)采集模塊發(fā)送的待標(biāo)定的MFC ( 一個(gè)或多個(gè))的溫度及壓力電壓信號(hào)對(duì)待標(biāo)定的MFC進(jìn)行檢漏，并根據(jù)檢漏結(jié)果以及標(biāo)準(zhǔn)MFC提供的標(biāo)準(zhǔn)流量值對(duì)待標(biāo)定的MFC進(jìn)行標(biāo)定。該處理模塊可為嵌入式處理器，且優(yōu)選為三星公司推出的16/32位RISC微處理器S3C2440A。其中處理單元，用于向采集模塊發(fā)送控制命令，以及根據(jù)采集模塊發(fā)送的電壓信號(hào)對(duì)待標(biāo)定的MFC進(jìn)行檢漏，通過自動(dòng)判斷待標(biāo)定的MFC管路中壓力下降的比率而判斷裝置內(nèi)部或者加上待標(biāo)定的MFC后整個(gè)氣路有沒有漏氣，并且估算漏氣量以作提示；標(biāo)定調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)檢漏結(jié)果以及標(biāo)準(zhǔn)流量值對(duì)待標(biāo)定的MFC進(jìn)行標(biāo)定，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與待標(biāo)定的MFC進(jìn)行流量設(shè)定和流量讀取，以設(shè)定、讀取、調(diào)節(jié)循環(huán)順序進(jìn)行調(diào)整，輔助標(biāo)定人員在完全沒有常識(shí)的情況下也可以進(jìn)行標(biāo)定檢驗(yàn)；數(shù)字量開關(guān)，與處理模塊以及待標(biāo)定的MFC相連，用于根據(jù)處理模塊發(fā)送的控制命令，再利用三極管將電流放大，加入了二極管續(xù)流保護(hù)功能，從而控制待標(biāo)定的MFC的電磁截止閥的開閉。人機(jī)接口(Human Machine Interface, HMI),與處理模塊相連,作為人機(jī)交互界面，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與整體裝置的尺寸選擇HMI的規(guī)格，優(yōu)選地，采用7寸觸摸屏作為HMI，用于輸·入用戶命令。人機(jī)接口提供的可視化界面中清晰的表明了裝置內(nèi)部的氣路原理圖，在圖中可以手動(dòng)觸摸開啟裝置或者讀取數(shù)據(jù)等功能，直觀且方便使用，基于手動(dòng)標(biāo)定的各種功能，還可詳細(xì)了解了標(biāo)定流程后，方便的實(shí)現(xiàn)一鍵化自動(dòng)標(biāo)定過程，將人工記錄數(shù)據(jù)以及計(jì)算進(jìn)度等復(fù)雜工作由上位機(jī)完成，大大節(jié)省了時(shí)間，實(shí)現(xiàn)裝置的手動(dòng)及自動(dòng)標(biāo)定功能。此外，用戶還可以通過人機(jī)接口進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，自行修改諸如檢漏程度、預(yù)熱時(shí)間等參數(shù)。采集模塊進(jìn)一步包括溫度采集單元以及壓力變送器。其中溫度采集單元，與處理模塊以及待標(biāo)定的MFC相連，用于根據(jù)處理模塊發(fā)送的控制命令，采集待標(biāo)定的MFC的溫度，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送至處理模塊；壓力變送器，與處理模塊以及待標(biāo)定的MFC相連，用于根據(jù)處理模塊發(fā)送的控制命令，采集待標(biāo)定的MFC管路中的壓力，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送至處理模塊。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，連接于處理模塊與采集模塊之間還連接在處理模塊與待標(biāo)定的MFC之間，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，還用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)處理模塊對(duì)待標(biāo)定的MFC的溫度與管路中壓力信號(hào)的采集功能。通信模塊，連接于處理模塊與上位機(jī)以及標(biāo)準(zhǔn)MFC之間，該標(biāo)準(zhǔn)MFC用于為處理模塊提供標(biāo)準(zhǔn)流量值，上位機(jī)用于保存標(biāo)定過程中的數(shù)據(jù)。其中，通信模塊采用RS485接口與標(biāo)準(zhǔn)MFC通信，并遵循ZigBee協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行無線通訊，便于組網(wǎng)進(jìn)行生產(chǎn)標(biāo)定工作。本發(fā)明的裝置具體實(shí)現(xiàn)包括通過將多臺(tái)待標(biāo)定質(zhì)量流量控制器并聯(lián)、以及自動(dòng)量程切換的方式實(shí)現(xiàn)0-30SLM范圍精度檢測(cè)標(biāo)定；使用觸摸屏控制信號(hào)的采集，主要包括從待標(biāo)定質(zhì)量流量控制器通過485接口采集出來的溫度信號(hào)，以及壓力變送器讀出的壓力信號(hào)；實(shí)現(xiàn)各型號(hào)的質(zhì)量流量控制器精讀初步全自動(dòng)檢測(cè)，通過與上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)下的數(shù)據(jù)保存檢測(cè)及標(biāo)定的數(shù)據(jù)，全量程精度能夠達(dá)到設(shè)定點(diǎn)精度的1% S. P.。本實(shí)施方式中所提到的各組成部分的規(guī)格、型號(hào)等均為本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選方式，不作為對(duì)本發(fā)明裝置的限制。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)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(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，該裝置包括 處理模塊，與待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)待標(biāo)定儀器的溫度及管路中的及壓力，對(duì)待標(biāo)定儀器進(jìn)行檢漏，并根據(jù)檢漏結(jié)果以及標(biāo)準(zhǔn)流量值對(duì)所述待標(biāo)定儀器進(jìn)行標(biāo)定； 采集模塊，與所述處理模塊以及待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述處理模塊發(fā)送的控制命令，采集所述待標(biāo)定儀器的溫度及管路中的壓力，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送至所述處理模塊。
2.如權(quán)利要求I所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，所述處理模塊進(jìn)一步包括 處理單元，用于向所述采集模塊發(fā)送控制命令，以及根據(jù)所述采集模塊發(fā)送的電壓信號(hào)對(duì)待標(biāo)定儀器進(jìn)行檢漏； 標(biāo)定調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)檢漏結(jié)果以及標(biāo)準(zhǔn)流量值對(duì)待標(biāo)定儀器進(jìn)行標(biāo)定。
3.如權(quán)利要求I所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，所述采集模塊進(jìn)一步包括 溫度采集單元，與所述處理模塊以及待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述處理模塊發(fā)送的控制命令，采集所述待標(biāo)定儀器的溫度，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送至所述處理模塊； 壓力變送器，與所述處理模塊以及待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述處理模塊發(fā)送的控制命令，采集所述待標(biāo)定儀器管路中的壓力，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送至所述處理模塊。
4.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，所述處理模塊還包括 數(shù)字量開關(guān)，與所述處理模塊以及待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述處理模塊發(fā)送的控制命令，開閉所述待標(biāo)定儀器的電磁截止閥。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，該裝置還包括 人機(jī)交互接口，與所述處理模塊相連，用于輸入用戶命令； 所述處理模塊根據(jù)所述用戶命令生成控制所述采集模塊及數(shù)字量開關(guān)的控制命令。
6.如權(quán)利要求I所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，該裝置還包括 通信模塊，連接于所述處理模塊與上位機(jī)以及標(biāo)準(zhǔn)儀器之間； 所述標(biāo)準(zhǔn)儀器用于為所述處理模塊提供標(biāo)準(zhǔn)流量值； 所述上位機(jī)用于保存標(biāo)定過程中的數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，該裝置還包括 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，連接在所述處理模塊和采集模塊之間，還連接在所述處理模塊和所述待標(biāo)定儀器之間，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，還用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
8.如權(quán)利要求6所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，所述通信模塊采用RS485接口與所述標(biāo)準(zhǔn)儀器通信，并遵循ZigBee協(xié)議與所述上位機(jī)通信。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，所述處理模塊為嵌入式處理器。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，其特征在于，所述待標(biāo)定儀器為質(zhì)量流量控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字化儀器標(biāo)定裝置，涉及儀器標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括處理模塊，與待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)待標(biāo)定儀器的溫度及管路中的及壓力，對(duì)待標(biāo)定儀器進(jìn)行檢漏，并根據(jù)檢漏結(jié)果以及標(biāo)準(zhǔn)流量值對(duì)所述待標(biāo)定儀器進(jìn)行標(biāo)定；采集模塊，與所述處理模塊以及待標(biāo)定儀器相連，用于根據(jù)所述處理模塊發(fā)送的控制命令，采集所述待標(biāo)定儀器的溫度及管路中的壓力，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送至所述處理模塊。本發(fā)明的裝置標(biāo)定精度高、且工作效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化。
文檔編號(hào)G05B23/02GK102955472SQ201110245630
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者馬弢, 喬岳, 謝明艷 申請(qǐng)人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司