[發(fā)明專利]用于流量標(biāo)定的基準(zhǔn)體積物的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780057491.5
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN109891199B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·索曼尼;E·J·雷德曼
• 申請（專利權(quán)）人: 流體設(shè)備系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G01F1/50
• 分類號: G01F1/50;G01F15/02;G01F15/14;G01D3/036
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11442
• 代理人: 石偉

一種與壓力變化流速測量設(shè)備一起使用的基準(zhǔn)體積物，具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其包括的元件的橫截面及長度與相鄰間隙流體區(qū)域的橫截面及長度相當(dāng)。基準(zhǔn)體積物可以具有一個或多個導(dǎo)熱元件，所述導(dǎo)熱元件位于限定內(nèi)部流體保持區(qū)域的耐腐蝕材料的外部并與之良好熱接觸。

相關(guān)文獻(xiàn)的交叉引用

本申請要求于2016年9月19日提交的題為“用于流量標(biāo)定的基準(zhǔn)體積物的系統(tǒng)和方法”的第62/396,809號美國臨時專利申請、于2016年9月19日提交的題為“用于流量測量的可變約束的系統(tǒng)、裝置和方法”的第60/396,808號美國臨時專利申請、以及于2016年9月19日提交的題為“基于自校正壓力的質(zhì)量流量控制器的裝置和方法”的第62/396,807號美國臨時申請，上述文獻(xiàn)通過引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開主要涉及通過測量流體的溫度和壓力來確定流體的流速。本文所用的流體意指包括由于壓力和溫度的特定組合而處于氣相的材料。本發(fā)明更具體地涉及一種通過確定流速的壓力-體積-溫度(PVT)方法而使用的容納部(containment)。

背景技術(shù)

可以使用通過考慮一個或多個變量中的時間變化率來確定氣態(tài)流體的流速。使用壓力、溫度和體積的組合的裝置是常見的并且通常被稱為使用PVT方法。通常，裝置設(shè)計旨在保持這些特性中的兩個特性恒定，同時允許第三個特性變化。一些裝置(例如，鐘形校準(zhǔn)器(prover)或活塞校準(zhǔn)器)被設(shè)計成在測量時間間隔期間保持氣體壓力和溫度恒定，同時允許所包含的體積改變。其他裝置(例如，上升率(ROR)和下降率(ROF)裝置)被設(shè)計成在測量時間間隔期間保持氣體溫度和體積恒定，同時允許壓力在所包含的體積內(nèi)變化。所有這些流量測量裝置內(nèi)在地在保持預(yù)期特性恒定的成效方面存在限制，并且在測量所有變量(包括時間間隔)方面存在限制。由這些限制引起的測量不確定性構(gòu)成了對所確定的流速的最終準(zhǔn)確性的主要約束。

在上升率和下降率設(shè)備中，氣態(tài)流體的增加量或減少量包含在體積內(nèi)，該體積在測量時間間隔期間是理論上恒定的。用于容納所測量的流體的該恒定體積物被不同地稱為“基準(zhǔn)體積物”或“標(biāo)準(zhǔn)體積物”或“已知體積物”。本公開通常將所涉及的恒定體積稱為“基準(zhǔn)體積物”，但是可以使用其他類似的術(shù)語。基準(zhǔn)體積物被認(rèn)為是理論上恒定的，因為關(guān)于閥的打開和關(guān)閉及設(shè)備設(shè)計的其他方面的細(xì)微之處(subtleties)可以影響所觀察的基準(zhǔn)體積物的尺寸，但是這些細(xì)微之處并不是本公開的主要焦點。在半導(dǎo)體首要(capital)裝備(有時稱為“工具”)中，基準(zhǔn)體積物可包括一個或多個單獨的槽(tank)組件，或者分布為工具的各個部分之間的管道系統(tǒng)(plumbing)，或者管道系統(tǒng)與槽的組合。

基于基準(zhǔn)體積物中的壓力變化(ROR或ROF)的流速確定方法通常要求流體溫度在測量時間間隔期間保持恒定。維持等溫條件避免了必須處理時變狀態(tài)方程，并且方便地將大部分方程的數(shù)學(xué)偏導(dǎo)數(shù)降低至零，從而使得任務(wù)在計算上更容易。

其他專利描述了熱質(zhì)量流量計。Weber的第6,539,791號美國專利描述了一種量熱流量測量裝置，其特點是用于測量流量的單個熱敏電阻。McQueen的第6628202號美國專利描述了一種用于確定非接觸式設(shè)備中的流速和液位的熱分散開關(guān)/發(fā)射器。Korniyenko的第7107835號美國專利描述了一種熱質(zhì)量流量傳感器，其包括具有傳感器區(qū)域和薄膜溫度的殼體。Kasim的第8870768號美國專利描述了可用于非侵入式測量和指示流體流速的裝置和方法。

因此，需要制造在表面區(qū)域增強結(jié)構(gòu)與基準(zhǔn)體積物腔室壁之間具有最佳可行熱連接的基準(zhǔn)體積物容納部。合適的表面區(qū)域增強結(jié)構(gòu)可以與起始材料的本體一體形成，同時生成用作基準(zhǔn)體積物腔室內(nèi)的流體保持區(qū)域的內(nèi)部空隙。

發(fā)明內(nèi)容

各種實施例包括流量控制器系統(tǒng)和流量測量傳感器，該流量控制器系統(tǒng)包括一個或多個傳感器，流量測量傳感器包括一個或多個傳感器。與壓力變化流速測量設(shè)備一起使用的基準(zhǔn)體積物具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括的元件的橫截面和長度與相鄰間隙(interstitial)流體區(qū)域的橫截面和長度相當(dāng)。