用于提高质量流量控制器中的指示流量的系统和方法
【专利摘要】公开了一种质量流量控制器和用于从所述质量流量控制器提供指示流量的相关方法。所述方法可以包括：获得表示所述质量流量控制器所控制的流体的质量流速的测量流量信号；以及对所述测量流量信号进行滤波以生成用于提供所述流体的实际质量流速的表示的指示流量。将所述指示流量提供至所述质量流量控制器的操作员，并且基于所述测量流量信号的样本来确定所述流体的质量流速的变化率。然后，基于所述质量流速的变化率来调整与所述滤波相关地使用的时间常数。
【专利说明】用于提高质量流量控制器中的指示流量的系统和方法
[0001]优先权
[0002]本发明专利申请要求2013年3月8日提交并转让给受让人的标题为“READBACKSYSTEM AND METHOD FOR MASS FLOW CONTROLLERS”的临时申请61/775，094 的优先权，其通过引用明确包含于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及质量流量控制系统，并且特别地而非限制性地，本发明涉及用于监视和控制流体的流量的系统和方法。
【背景技术】
[0004]典型的质量流量控制器(MFC)是用于设置、测量并控制诸如热蚀刻和干法蚀刻等的工业处理以及其它处理中的流体气体的流动的装置。MFC的重要部件是测量流经该装置的气体的质量流速的热式流量传感器。在热式流量传感器正测量实际流量时，将测量流量的指示作为“指示流量”经由指示流量输出报告至用户/操作员。然而，在许多情况下，由于来自热传感器的实际信号可能误表示实际流体流量并且可能产生假警报，因此并不期望将来自热传感器的实际信号作为指示流量报告至MFC的用户/操作员。
[0005]即使在实际流量正快速改变的情况下，质量流量控制器(MFC)的热式流量传感器通常也产生非常缓慢的信号。由于该传感器的响应时间对于流体流量的稳定控制而言很关键，因此通常通过利用“加速”滤波器处理来自热式流量传感器的缓慢信号来使该缓慢信号加速。然而，这种类型的加速还使信号噪声增大，但该“加速噪声”并没有反应流经传感器的流体流量的实际噪声，而仅是使信号变快的副作用。尽管加速噪声没有影响对流速进行控制的算法，但会给MFC的操作员带来与实际流体流量的质量有关的错误印象。更糟的是，力口速噪声可以触发处理工具的假警报。结果，为了避免假警报，在向MFC操作员报告流量时，应尽可能地减少加速噪声。
[0006]由于MFC的设计，在某些条件下，在MFC中可能存在不期望报告至MFC的操作员的“内部”流量。该内部流量不会到达MFC的输出(到达处理工具)，但其可能穿过流量传感器，并且在实际上所感测到的内部流量没有传送至处理工具的情况下，可能将该内部流量作为传送至处理工具的实际流量而报告至操作员。例如在入口压力改变的情况下可能发生该内部流量，并且一定量的流体充满“无用体积(dead volume) ”(流量传感器和阀之间的体积)以使整个流量传感器的压力均衡。这种流量严格来讲是内部的并且不应报告至客户。
[0007]不应报告至操作员的热式流量传感器信号的各方面的另一示例是在阀正非常快速地移动长距离时经过传感器的流体流量的可能明显尖峰。通常这些长且快速的阀移动在零流量设置点之后出现非零流量设置点的情况下发生，反之亦然。
[0008]尽管已尝试对提供至操作员的指示流量进行滤波(以例如减少假警报)，但现有方法中的一些方法依赖于如下复杂算法，其中这些复杂算法由于利用根据实际运行条件而可能大幅改变的经验参数因此在多数情况下已被证明是不可行的。
[0009]许多现有滤波器是时间常数可调的低通滤波器(“LPF”)。这种滤波器的缺点是调整时间常数以试图提供可接受的指示流量输出的方式。通常，基于偏离基准线(设置点)的容许流量偏离来进行数据的该调整。在测量流量处于偏离设置点的指定阈值内的情况下，滤波器时间常数高，由此降噪高。并且如果由于任何原因而导致流量读数移动到指定范围外，则滤波器时间常数瞬时减小，从而立即产生含噪声的指示流量。随着流量返回至设置点，滤波器时间常数缓慢地增大；由此噪声缓慢地减少。从用户的角度而言，指示流量的这种表现形式看似仿佛存在瞬时“流量振荡”或不稳定性，但是这些偏离仅是指示流量的滤波不足的结果，而并不表示实际流量。
[0010]一些其它算法在测量值处于容许范围外(通常在流量设置点附近)的情况下简单地隐藏测量流量，并且这些算法通常生成用于报告恒定流量的指示流量输出，直到(如所测量到的)实际流量返回至设置点为止。但如果流量偏离持续过长时间，则滤波器立即开始示出实际流量，这在指示流量中产生并不真正存在的流量尖峰。
[0011]因此，需要存在一种提供用于解决本方法在生成流体流量状况的指示流量方面的不足的新创新特征的方法和/或设备。
【发明内容】
[0012]以下概述了附图所示的本发明的典型实施例。在【具体实施方式】部分中更加全面地说明了这些以及其它实施例。然而，应当理解，并未意图将本发明局限于该
【发明内容】
或【具体实施方式】所述的形式。本领域技术人员能够意识到存在落在如权利要求书所述的本发明的精神和范围内的多个变形、等同物和替代结构。
[0013]本发明的方面可以提供一种用于从质量流量控制器提供指示流量的方法，所述方法包括以下步骤:获得表示所述质量流量控制器所控制的流体的质量流速的测量流量信号；对所述测量流量信号进行滤波，以生成用于提供所述流体的实际质量流速的表示的指示流量；将所述指示流量提供至所述质量流量控制器的操作员；对所述测量流量信号进行采样，并且基于所述测量流量信号的样本来确定所述流体的质量流速的变化率；以及基于所述质量流速的变化率来调整与所述滤波相关地使用的时间常数。
[0014]本发明的另一方面的特征可被表现为一种质量流量控制器，包括:质量流量传感器，用于提供表示流体的质量流速的测量流量信号；处理器，用于接收所述测量流量信号并且提供指示流量输出；以及非瞬态有形处理器可读存储介质，其连接至所述处理器，并且编码有处理器可读指令，其中所述处理器可读指令用于对所述测量流量信号进行滤波以提供所述指示流量输出，所述处理器可读指令包括用于进行以下操作的指令:基于所述测量流量信号来确定所述流体的质量流速的变化率；以及基于所述质量流速的变化率来调整与所述滤波相关地使用的时间常数。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]通过参照结合附图考虑时的以下的【具体实施方式】部分和所附权利要求书，本发明的各种目的和优点以及更完整理解是显而易见的并且更容易被意识到，其中:
[0016]图1是示出根据本发明的质量流量控制器的典型实施例的框图。
[0017]图2是示出图1所示的指示流量组件的功能组件的框图。
[0018]图3是示出与图1和2所示的实施例相关地可能经历的示例方法的流程图。
[0019]图4是示出与现有技术一致的滤波器时间常数的表现形式的图。
[0020]图5是示出与参考图3所述的本发明方法一致的时间常数的值的图。
[0021]图6A示出与图1和2所示的实施例相关地可能经历的另一方法。
[0022]图6B示出与图1和2所示的实施例相关地可能经历的又一方法。
[0023]图7是示出与参考图6B所述的方法一致的指示流量和滤波器时间常数的值的图。
[0024]图8是示出与图1和2所示的实施例相关地可能经历的附加方法的流程图。
[0025]图9是示出与图8所示的方法一致的流量百分比值-时间的示例指示流量的图。
[0026]图10是示出与图8所示的方法一致的流量百分比值-时间的示例指示流量的图。
[0027]图11是示出可以用来实现这里所述的各实施例的物理组件的框图。
【具体实施方式】
[0028]现在参考附图，图1示出采用用于将指示流量报告至质量流量控制器(MFC) 100的操作员的改进方法的MFC 100。所例示的这些组件的配置是逻辑配置，并且并不意味着是实际硬件图。因而，在实际实现中，可以对这些组件进行组合、进一步分离、删除和/或补充。如本领域普通技术人员应当理解，图1所示的组件可以以硬件、或者硬件与固件和/或软件的组合来实现。此外，从本说明书的观点，各个体组件的结构在本领域普通技术人员的技术知识的范围内是众所周知的。
[0029]MFC 100所控制的流体在一些实施例中是液体(例如，硫磺酸)并且在其它实施例中是气体(例如，氮)，但是本领域技术人员受益于本发明应当理解，MFC 100所传送的流体可以是诸如气体或液体等的、例如包括任何阶段的元素和/或化合物的混合物的任何种类的流体。根据本申请，MFC 100可以将处于气态(例如，氮)和/或液态(例如，盐酸)的流体传送至例如半导体设施中的工具。在许多实施例中，MFC 100被配置为在高压低温下传送流体、或者将流体传送至不同类型的容器或器皿。
[0030]如图所示,在本实施例中，MFC 100的基座105包括气体流动所经由的旁路110。旁路110指引恒定比例的气体经过主路径115和传感器管120。结果，经过传感器管120的流体(例如，气体或液体)的流速表示流经MFC 100的主路径115的流体的流速。
[0031]在本实施例中，传感器管120是作为MFC 100的热式质量流量传感器123的一部分的小口径管。并且如图所示，感测元件125和130连接至(例如，卷绕)传感器管120的外侧。在一个例示实施例中，感测元件125和130是电阻温度计元件(例如，导电线的线圈)，但还可以利用其它类型的传感器(例如，电阻温度检测器(RTD)和热电偶)。此外，其它实施例可以在没有背离本发明的范围的情况下确定地利用不同数量的传感器和不同的架构来处理来自这些传感器的信号。
[0032]如图所示，感测元件125和130电连接至感测元件电路135。通常，感测元件电路135被配置为(响应于来自感测元件125、130的信号146、148)提供流量传感器信号150，其中该流量传感器信号150表示经过传感器管120的流速，因而表示经过MFC 100的主路径115的流速。
[0033]如图1所示流量传感器信号150可由处理部160进行处理以生成作为流量传感器信号150的处理后表示的测量流量信号161。例如测量流量信号161可以是流量传感器信号150的数字表示。更具体地，处理部160可以使用模数转换器来将流量传感器信号150放大并转换成流量传感器信号150的数字表示。
[0034]如本领域普通技术人员容易认识到，处理部160还可以基于MFC 100的物理特性和/或流经MFC 100的流体(例如，气体)的特性(例如，通过利用预定的校准系数调整信号150)来调整流量传感器信号150。
[0035]如图所示，将测量流量信号161馈送至指示流量组件165和控制组件170这两者。本实施例中的控制组件170是包括感测元件125和130、感测元件电路135和处理部160的控制系统的一部分。控制组件170通常被配置为生成控制信号180以控制控制阀140的位置，从而基于设置点信号186来提供流速。控制阀140可以由压电阀或电磁阀来实现，并且控制信号180可以是电压(压电阀的情况)或电流(电磁阀的情况)。
[0036]如图所示,本实施例中的指示流量组件165还接收设置点186并且将指示流量经由指示流量输出166提供至报告接口 168。通常，指示流量组件165接收测量流量信号161并且(经由指示流量信号166及报告接口 168)提供与原始的测量流量信号161相比对于MFC 100的操作员而言更加有用的指示流量。例如，该指示流量在流速的快速变化期间以及在稳定状态操作期间提供实际流量的更加精确的表示。与现有方法相比，指示流量包括较少的噪声、(不表示实际流量的)较少的尖峰、以及不表示实际流量的较少的额外信息。
[0037]与现有方法相比，所描述的指示流量组件165没有利用偏离设置点(或其它指定阈值)的流量来控制滤波组件的时间常数。作为代替，如这里进一步论述的，指示流量组件165追踪(如测量流量信号161所表示的)测量流量的变化率，并且相应地调整滤波器时间常数以提供以相对于现有方法显著提高的精度紧密跟随实际流量的指示流量。结果，滤波器时间常数不会急剧改变并且在指示流量中没有产生“振荡”和尖峰；由此向MFC 100的操作员提供与现有方法相比不易误解且更为有用的指示流量输出166。
[0038]另外，如这里进一步更详细地公开的，在一些实施例中，指示流量组件165还利用附加方法来遮蔽尖峰，以防止进行关于不应报告至MFC 100的操作员/用户的由于(快速阀打开或关闭期间的)内部MFC流量所引起的错误尖峰和其它偏离的报告。此外，指示流量组件165还可以实现用以在由于例如设置点变化和/或压力变化而可能发生的快速流速变化期间创建更为平滑且噪声低的指示流量输出166的新方法。
[0039]例如，在许多操作模式中，在流速快速改变的情况下(例如，在向MFC 100赋予新设置点的情况下)，将指示流量滤波器的时间常数设置为最小值，由此提供接近表示实际流量的快速指示流量输出166，但该快速指示流量易于充满噪声。这里所公开的改进平滑算法的实现提供了噪声显著减少的接近实际流量读数的指示流量。
[0040]接着参照图2，示出描述指示流量组件165的功能组件的框图。如图所示，在本实施例中，指示流量组件165包括稳定流量组件200、快速变化组件202、时间常数组件204、滤波器206和尖峰遮蔽/平滑组件208。如图所示，稳定流量组件200和快速变化组件202这两者连接至时间常数组件204，其中该时间常数组件204向滤波器206提供时间常数。在本实施例中，传感器输出150的测量流量信号161将测量流量的指示提供至稳定流量组件200、快速变化组件202、滤波器206和尖峰遮蔽/平滑组件208。应该认识到，在实际实现中，可以对所示组件中的一个或多个进行组合、进一步分离、删除和/或补充一个或多个所示的组件，并且这些组件可以以硬件或者硬件与固件和/或软件的组合来实现。
[0041]如本领域普通技术人员应当理解，滤波器206可以包括低通滤波器，以基于来自时间常数组件204的时间常数信号来衰减误表示实际质量流速的测量流量信号的较高频率。如以下所论述的，稳定流量组件200和快速变化组件202工作以向时间常数组件204提供输入，而这改变了提供至滤波器206的时间常数。
[0042]本实施例中的稳定流量组件200通常与时间常数组件204相关地工作，以在相对稳定的操作模式期间追踪测量流量的变化率并且相应地调整滤波器时间常数以提供以提高的精度紧密跟随实际流量的指示流量。结果，滤波器时间常数没有急剧改变，并且在指示流量中没有产生“振荡”和尖峰这两者。
[0043]如这里进一步论述的，在质量流速存在由于设置点186的变化、工作压力的变化或影响流速的任何其它因素而可能引起的急剧变化的情况下，采用快速变化组件202。在采用的情况下，快速变化组件202与时间常数组件204相关地工作，以使得(滤波器206所利用的)时间常数能够在没有延迟或无死区时间的情况下快速地改变，从而提供更加精确的指示流量。
[0044]本实施例中的尖峰遮蔽/平滑组件208没有影响滤波器206所利用的时间常数，但的确减少了由于MFC 100内部的流量动态所引起的(例如，由于阀140的打开和关闭所引起的)错误尖峰和偏离的报告。此外，在经过MFC 100的流体的质量流速快速改变的情况下，尖峰遮蔽/平滑组件208还工作以产生噪声较少的更为平滑的指示流量。
[0045]接着参照图3，图3是示出稳定流量组件200可以执行的方法的流程图。如图所示，在时间间隔内获得测量流量信号161的样本，以使得能够确定流量的变化率(块300、302)。例如，可以通过减去固定时间间隔内获取到的两个流量读数来计算测量流量的变化率，并且为了进行更加精确的计算，使用平均读数(例如，可以使用10点的移动平均值)。在几个实施例中，快速变化组件202连续追踪实际流量的变化率。
[0046]如图所示，然后基于所确定的变化率来确定最大时间常数(块304)。在许多实现中，最大时间常数与变化率的振幅成反比且与指定误差成正比。该方法使得在任何流量变化率的情况下实际流量和报告流量之间的差均小于指定误差。在一些实现中，可以计算如下最大时间常数:
[0047]TCmax = A*误差/变化率
[0048]其中，A是依赖于系统的采样率以及“TCmax”、“误差”和“变化率”值的单位的缩放系数。
[0049]如图所示，如果存在导致流速快速改变的设置点变化或其它事件(例如，很大的压力变化)(块306)，则如参考图6A和6B更详细地讨论的，采用快速变化组件202来应对时间常数组件204的控制(块308)。如果不存在设置点变化(或突然影响流速的其它事件)(块306)，则增大时间常数(块310)。可以针对每个控制循环周期使时间常数增大I (或其它常数值)，直到该时间常数达到最大容许时间常数为止(块312)。
[0050]如图所示，如果当前时间常数超过最大容许时间常数(块312)，则将该时间常数设置为最大值(块314)，继续追踪测量流量的变化率，并且随着重复图3所示的循环来相应地调整最大时间常数。在一些实现中，可以应用时间常数的用户定义范围(例如，最小和最大时间常数)，从而提供期望的保证水平的降噪。
[0051]参考图4和5，分别示出描述现有技术方法中的滤波器时间常数的值以及与图3的本发明方法一致的时间常数的值的图。如图4所示，在一些现有技术方法中，基于偏离基准线(设置点)的容许流量偏离范围400来调整滤波器时间常数。如图4所示，在测量流量处于100%流量的设置点的流量偏离范围400内的情况下，滤波器时间常数高，由此降噪高。并且如果由于任何原因而导致流量读数移动到指定范围400外(例如，如时间^和^所示)，则滤波器时间常数急剧减小，从而立即产生含噪声的指示流量。随着流量返回至设置点，滤波器时间常数缓慢地增大；由此噪声缓慢地减少。从用户的角度，这种指示流量表现形式看似仿佛存在瞬时“流量振荡”或不稳定性，但是这些偏离仅是滤波不足的结果而并不表示实际流量。
[0052]与图4所示的现有技术的操作模式相比，图3的方法产生如图5所示的没有急剧改变并且减少了指示流量中的“振荡”和尖峰的滤波器时间常数。如图所示，滤波器时间常数随着流速的变化率而以无陡峭的阶梯状变化的方式改变，结果指示流量所含的噪声较少。并且在用户/操作员观看时，指示流量没有看似仿佛存在流量振荡或不稳定性。
[0053]接着参考图6A和6B，示出快速变化组件202响应于(例如，由于设置点变化所引起的)流速的快速变化而可能经历的替代方法。为了便于说明，假定设置点的变化是设置点的增大，但图6A和6B所示的方法还适用于如以下在这里进一步讨论的响应于设置点减小的情况。
[0054]如果期望过冲和轻微振荡，则图6B所示的方法可能比图6A所示的方法更为有利。如以下所述，图6B的方法使得测量信号能够超过设置点，然后降至设置点以下。或者在设置点减小的情况下，使得测量流量能够降至设置点以下，然后在再次利用图3所示的稳定流量方法之前超过设置点。
[0055]如图6A和6B所描述的这两个方法所示，将当前时间常数设置为应用相对较小的滤波的值(块600)。例如，可以响应于设置点变化来对时间常数进行设置，以应用最小值、无滤波、或者其它低水平值。例如，图7是描述设置点的增大和相应时间常数的下降的图。
[0056]如图6A和6B所示，启动计时器(块602)，并且如果(在将时间常数设置为相对较低的值之后)没有经过既定持续时间(块604)、并且测量流量没有超过设置点(块606)，则使时间常数维持在相对较低的水平。但如果计时器到期(块604)，则图6A和6B所示的算法完成，并且稳定流量组件200从快速变化组件202重新采用时间常数组件的控制。
[0057]在图6A所示的方法中，如果时间没有到期(块604)、但流量超过设置点(块606)，则图6A所示的算法完成，并且稳定流量组件200从快速变化组件202重新采用时间常数组件204的控制。如果设置点变化是流量设置点的减小，则在流量降至减小后的设置点以下的情况下脱离图6A所示的算法。
[0058]与图6A所示的方法相比，在图6B所示的方法中，如果流量超过设置点(块606)、但流量没有降回至设置点以下(块608)，则使时间常数维持在相对较低的水平。并且如果流量降回至设置点以下(块608)，则稳定流量组件200从快速变化组件202重新采用时间常数组件204的控制并且促使时间常数增大。例如，图7是示出关于设置点的指示流量和滤波器时间常数的图。如图所示，在流速(超过设置点之后)降至设置点以下之后，重新采用稳定流量组件200以使时间常数增大。
[0059]接着参考图8，图8是示出与尖峰遮蔽/平滑组件208相关联的、用于使指示流量输出166平滑化并且减少尖峰的方法的流程图。在许多实施例中，尖峰遮蔽/平滑组件208与快速变化组件202并行地工作以与图6A或6B所示的算法相关地执行图8所示的算法。如以上参考图6A和6B所讨论的，在存在设置点变化的情况下，快速变化组件202将应用于滤波器206的时间常数设置为相对较低的值(例如，最小值)以提供接近实际流量的快速指示流量输出166，但由于滤波器206是基于时间常数的，因此滤波器206并没有消除噪声。结果，在将时间常数设置为低(例如，可能最小)值的情况下，尖峰遮蔽/平滑组件208消除未经滤除的噪声。
[0060]为了便于描述，与图8相关地，假定(例如，响应于设置点被设置得较高)阀正快速打开，但在(例如，响应于设置点减小)阀正快速关闭的情况下利用相似算法(使用相反的比较)。如图8所示，如果存在促使阀140快速打开或关闭的事件(例如，设置点的变化)，则在位置改变之前将指示流量的最后值作为参考点保留在存储器中(块800)。
[0061]如图8所示，测量流量(块802)，并且如果测量流速不小于参考点(块804)，则将该参考点设置为测量流量(块806)，然后作为指示流量进行报告(块808)。但如果测量流速小于参考点(块804)，则报告该参考点(块808)，直到测量流量达到参考点为止(块810)。例如参考图9，示出在时间tl设置点存在变化的情况下的实例。如图所示，在设置点改变之前，指示流量正报告零流量，结果初始地将参考点设置为零流量。如图9所示，在时间tl设置点增大之后，在测量流量信号中存在大量噪声，但报告参考点作为指示流量值，直到在时间t2测量流量上升为参考点为止；因而没有将时间tl和t2之间的测量流量中的噪声报告至MFC 100的用户/操作员。
[0062]除噪声以外，尖峰遮蔽/平滑组件208还消除在测量流量信号中可能发生的尖峰。例如，如图10所示，在时间tl设置点增大之后，测量流量降至参考点以下，但继续报告参考点(零流量)作为指示流量值，直到在时间t2测量流量上升为参考点为止；因而没有将时间tl和t2之间的测量流量中的尖峰报告至MFC 100的用户/操作员。
[0063]如图9和10这两者所示，随着测量流量响应于设置点变化而增大，除非测量流量降至当前参考点以下(块804)，否则在图8所示的算法的各迭代期间，将参考点设置为测量流量(块806)，直到测量流量达到设置点为止(块810)。如图9和10所示，在测量流量为当前参考点以下的情况下(块804)，代替测量流量而是报告当前参考点作为指示流量(块808)。这样，消除了(由于快速变化组件所设置的低时间常数所引起的)通常存在于指示流量输出166中的噪声和任何尖峰。
[0064]接着参考图11，示出对实现参考图1所述的MFC 100可以利用的物理组件进行描述的框图1100。如图所示，显示部1112和非易失性存储器1120连接至总线1122，其中该总线1122还连接至随机存取存储器(“RAM”)1124、处理部(其包括N个处理组件)1126、与电磁或压电型阀1130进行通信的阀驱动器组件1128、接口组件1132、通信组件1134和质量流量传感器1136。尽管图11所描述的各组件表示物理组件，但图11并不意图是硬件图；因而图11所示的组件中的许多组件可以由共通结构来实现或者可以分布在附加物理组件中。此外，当然还考虑可以利用其它现有的和尚在开发的物理组件和架构来实现参考图11所述的功能组件。
[0065]该显示部1112通常工作以向用户提供内容的呈现，并且在几个实施中，该显示器由IXD或OLED显示器来实现。例如，显示器1112可以将指示流量提供作为指示流量的图形或数值表示。通常，非易失性存储器1120用于存储(例如，持久地存储)数据以及包括与图2所描述的功能组件相关联的代码的可执行代码。例如在一些实施例中，非易失性存储器1120包括引导加载程序代码、软件、操作系统代码、文件系统代码、以及用以便于实现与图2相关地论述的组件的一个或多个部分的代码。在替代实现中，可以利用专用硬件来实现图2所描述的一个或多个组件。例如，可以利用数字信号处理器来实现图2所描述的滤波器。
[0066]在多个实现中，非易失性存储器1120由闪速存储器(例如，NAND或0NENAND存储器)来实现，但当然还考虑可以利用其它存储器类型。尽管可能可以执行来自非易失性存储器1120的代码，但通常将非易失性存储器1120中的可执行代码载入RAM 1124并且由处理部1126内的N个处理组件中的一个或多个来执行。如图所示，处理组件1126可以接收由控制组件170执行的功能所利用的模拟温度和压力的输入。
[0067]与RAM 1124相连接的N个处理组件通常工作以执行存储在非易失性存储器1120中的指令，从而实行图2所示的功能组件。
[0068]接口组件1132通常表示使得用户能够与MFC 100互动的一个或多个组件。接口组件1132例如可以包括键盘、触摸屏、以及一个或多个模拟或数字控制件，并且可以使用接口组件1132来将来自用户的输入变换为设置点信号186。并且，通信组件1134通常使得MFC 100能够与外部网络和包括外部处理工具的装置进行通信。例如，可以将指示流量经由通信组件1134通信至外部装置。本领域普通技术人员应当理解，通信组件1134可以包括使得能够进行各种无线(例如，WiFi)通信和有线(例如，以太网(Ethernet))通信的(例如，集成式或分布式的)组件。
[0069]图11所描述的质量流量传感器1136示出本领域普通技术人员为了实现图1所示的质量流量传感器123而已知的各组件的集合。这些组件可以包括感测元件、放大器、模拟-数字转换组件和滤波器。
[0070]本领域技术人员应当理解，可以使用各种不同的技术和技法中的任一来表示这里所论述的信息和信号。例如，在以上整个说明中可参考的数据、指令、命令、信息、信号、t匕特、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光学场或光学粒子、或者它们的任意组合来表示。
[0071]本领域技术人员还应当理解，与这里公开的各实施例相关地说明的各种例示性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以由除图11所示以外的其它替代组件来实现。为了明确说明硬件和硬件与软件的组合的可互换性，以上通常在功能性方面说明了各种例示性的组件、块、模块、电路和步骤。是否将这种功能作为硬件或者硬件与固件和/或软件的组合进行实现，这依赖于特定应用程序和施加于整个系统的设计制约。熟练的技工可以以针对各特定应用程序可变的方式来实现所述功能，但这些实现决定不应当被解释为导致偏离本发明的范围。
[0072]更具体地，与这里公开的各实施例相关地说明的各种例示性的逻辑块、模块和电路可以利用以下来实现或进行:通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散的门或晶体管逻辑、离散的硬件组件、或者它们的被设计成进行这里所述的功能的任意组合。通用处理器可以是微处理器，但作为代替，该处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以作为如下计算装置的组合来实现:例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP内核相结合的一个或多个微处理器、或者任何其它这种结构。
[0073]与这里公开的各实施例相关地说明的方法或算法(例如，图3、6A、6B和8所示的算法)的步骤可以以硬件形式、以(例如图11所示的)处理器所执行的软件模块的形式、或者以这两者的组合的形式来直接体现。软件模块可以内置于诸如RAM存储器、闪速存储器(例如，非易失性存储器1120)、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM或本领域内已知的任何其它形式的存储介质等的非瞬态处理器可读介质中。典型的存储介质连接至处理器，由此该处理器可以从该存储介质读取信息并将信息写入该存储介质。在替代方案中，存储介质可以与处理器一体化，并且处理器和存储介质可以内置于ASIC中。
[0074]前面针对所公开实施例的说明是为了使本领域的任何技术人员均能够制作或使用本发明而提供的。针对这些实施例的各种变形对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且在没有背离本发明的精神或范围的情况下，这里定义的通用原则可以适用于其它实施例。因而，本发明并不意图局限于这里所示的实施例，而是符合与这里所公开的原理和新特征一致的最大范围。
【权利要求】
1.一种用于从质量流量控制器提供指示流量的方法，所述方法包括以下步骤: 获得表示所述质量流量控制器所控制的流体的质量流速的测量流量信号； 对所述测量流量信号进行滤波，以生成用于提供所述流体的实际质量流速的表示的指示流量; 将所述指示流量提供给所述质量流量控制器的操作员； 对所述测量流量信号进行采样，并且基于所述测量流量信号的样本来确定所述流体的质量流速的变化率；以及 基于所述质量流速的变化率来调整与所述滤波相关地使用的时间常数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括以下步骤: 增大所述时间常数，直到达到最大时间常数为止或直到所述质量流速的变化率超过阈值为止。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，还包括以下步骤:在设置点改变为新设置点的情况下，进行以下操作: 减小所述时间常数； 启动计时器，以追踪自所述时间常数减小起所经过的时间；以及将所述时间常数维持在减小后的水平，直到所经过的时间达到时间阈值为止、或者直到测量流速在所述新设置点是增大后的设置点的情况下超过该增大后的设置点或测量流速在所述新设置点是减小后的设置点的情况下降至该减小后的设置点以下为止。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，还包括以下步骤: 将所述时间常数维持在所述减小后的水平，直到以下情况为止: 在所述新设置点是增大后的设置点的情况下，测量流速先超过该增大后的设置点，然后再降至该增大后的设置点以下；或者 在所述新设置点是减小后的设置点的情况下，测量流速先降至该减小后的设置点以下，然后再超过该减小后的设置点。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括以下步骤:在设置点改变为新设置点的情况下，进行以下操作: 将所述指示流量的最后值作为参考点保留在存储器中，其中所述指示流量的最后值是作为所述指示流量所提供的质量流速； 在测量流速没有达到所述新设置点的情况下，进行包括以下操作的平滑操作: 在测量流速小于所述参考点的情况下，向所述操作员提供所述参考点作为所述指示流量；以及 在测量流速不小于所述参考点的情况下，将所述参考点设置为测量流速，并且向所述操作员提供所述参考点作为所述指示流量。
6.—种质量流量控制器,包括: 质量流量传感器，用于提供表示流体的质量流速的测量流量信号； 处理器，用于接收所述测量流量信号并且提供指示流量输出；以及非瞬态有形处理器可读存储介质，其连接至所述处理器，并且编码有处理器可读指令，其中所述处理器可读指令用于对所述测量流量信号进行滤波以提供所述指示流量输出，所述处理器可读指令包括用于进行以下操作的指令: 基于所述测量流量信号来确定所述流体的质量流速的变化率；以及 基于所述质量流速的变化率来调整与所述滤波相关地使用的时间常数。
7.根据权利要求6所述的质量流量控制器，其中，所述非瞬态有形处理器可读存储介质编码有包括用于进行以下操作的指令的处理器可读指令:增大所述时间常数，直到达到最大时间常数为止或直到所述质量流速的变化率超过阈值为止。
8.根据权利要求7所述的质量流量控制器，其中，所述非瞬态有形处理器可读存储介质编码有包括用于在设置点改变为新设置点的情况下进行以下操作的指令的处理器可读指令: 减小所述时间常数； 启动计时器，以追踪自所述时间常数减小起所经过的时间；以及将所述时间常数维持在减小后的水平，直到所经过的时间达到时间阈值为止、或者直到测量流速在所述新设置点是增大后的设置点的情况下超过该增大后的设置点或测量流速在所述新设置点是减小后的设置点的情况下降至该减小后的设置点以下为止。
9.根据权利要求8所述的质量流量控制器，其中，所述非瞬态有形处理器可读存储介质编码有包括用于进行以下操作的指令的处理器可读指令: 将所述时间常数维持在所述减小后的水平，直到以下情况为止: 在所述新设置点是增大后的设置点的情况下，测量流速先超过该增大后的设置点，然后再降至该增大后的设置点以下；或者 在所述新设置点是减小后的设置点的情况下，测量流速先降至该减小后的设置点以下，然后再超过该减小后的设置点。
10.根据权利要求6所述的质量流量控制器，其中，所述非瞬态有形处理器可读存储介质编码有包括用于在设置点改变为新设置点的情况下进行以下操作的指令的处理器可读指令: 将最后指示流量值作为参考点存储在存储器中，其中所述最后指示流量值是作为所述指示流量输出所提供的质量流速值； 在测量流速没有达到新设置点的情况下，进行包括以下操作的平滑操作: 在测量流速小于所述参考点的情况下，提供所述参考点作为所述指示流量输出；以及在测量流速不小于所述参考点的情况下，将所述参考点设置为测量流速，并且提供所述参考点作为所述指示流量输出。
11.一种质量流量控制器,包括: 用于获得表示所述质量流量控制器所控制的流体的质量流速的测量流量信号的部件； 用于对所述测量流量信号进行滤波以生成用于提供所述流体的实际质量流速的表示的指示流量的部件； 用于将所述指示流量提供给所述质量流量控制器的操作员的部件； 用于对所述测量流量信号进行采样、并且基于所述测量流量信号的样本来确定所述流体的质量流速的变化率的部件；以及 用于基于所述质量流速的变化率来调整与所述滤波相关地使用的时间常数的部件。
12.根据权利要求11所述的质量流量控制器，其中，还包括: 用于增大所述时间常数、直到达到最大时间常数为止或直到所述质量流速的变化率超过阈值为止的部件。
13.根据权利要求12所述的质量流量控制器，其中，还包括: 在设置点改变为新设置点的情况下， 用于减小所述时间常数的部件； 用于启动计时器、以追踪自所述时间常数减小起所经过的时间的部件；以及 用于将所述时间常数维持在减小后的水平、直到所经过的时间达到时间阈值为止、或者直到测量流速在所述新设置点是增大后的设置点的情况下超过该增大后的设置点或测量流速在所述新设置点是减小后的设置点的情况下降至该减小后的设置点以下为止的部件。
14.根据权利要求13所述的质量流量控制器，其中，还包括: 用于将所述时间常数维持在所述减小后的水平、直到以下情况为止的部件: 在所述新设置点是增大后的设置点的情况下，测量流速先超过该增大后的设置点，然后再降至该增大后的设置点以下；或者 在所述新设置点是减小后的设置点的情况下，测量流速先降至该减小后的设置点以下，然后再超过该减小后的设置点。
15.根据权利要求14所述的质量流量控制器，其中，还包括: 在设置点改变的情况下， 用于将最后指示流量值作为参考点存储在存储器中的部件，其中所述最后指示流量值是作为所述指示流量所提供的质量流速值； 用于在测量流速没有达到所述新设置点的情况下、进行平滑操作的部件，其中该部件包括: 用于在测量流速小于所述参考点的情况下、提供所述参考点作为所述指示流量的部件；以及 用于在测量流速不小于所述参考点的情况下、将所述参考点设置为测量流速并且提供所述参考点作为所述指示流量的部件。
【文档编号】G01F1/00GK104380219SQ201480001522
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年1月30日 优先权日:2013年3月8日
【发明者】阿列克谢·V·斯米尔诺夫 申请人:日立金属株式会社