專利名稱：液體體積變化量的實時監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及測控領域，尤其涉及一種液體體積變化量的實時監測系統。
背景技術：
在半導體制造工藝中，晶圓表面上會附著有顆粒、有機物等雜質，通常會通過清洗工藝，減少晶圓表面的雜質。清洗工藝中通常會通過化學溶液溶解晶圓表面的部分雜質，所述化學溶液的濃度是清洗工藝的關鍵點之一，如果化學溶液的濃度過大，有可能損傷晶圓表面。因此，如何監測化學溶液的濃度，成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。所述化學溶液一般由液態溶質溶于水而形成，在配制化學溶液的過程中，通過監控液態溶質體積的變化量可以實現對化學溶液濃度的監控。現有技術發展了多種監控液體(所述液體可以是液態溶質)體積的裝置，在公開號為CN101387531A的中國專利申請中公開了一種液體體積計量裝置。參考圖1，示出了上述專利申請公開的液體體積計量裝置一實施例的示意圖。所述液體體積計量裝置包括流量計1，用于安裝在管道中并測算出管道3內液體流速；運算器2，包括接收單元，用于獲得所述流量計1測算出的液體流速；運算單元， 用于獲取接收單元中所述液體流速，并獲得所述管道3的管徑，運算出通過的液體體積數值；輸出單元，用于輸出運算單元運算出的液體體積數值。所述計量裝置可測量通過所述管道的液體的體積。但是，上述專利申請公開的液體體積計量裝置中包括測算液體流速的流量計，所述流量計的價格較高，因此所述液體體積計量裝置的成本較高。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種成本較低的液體體積變化量的實時監測系統。為解決上述問題，本發明提供一種液體體積變化量的實時監測系統，包括用于容納液體的容器；與所述容器相連的連通管，所述連通管與所述容器構成連通器；實時采集所述連通管內液面高度的探測器；設置有所述容器的橫截面面積，接收所述探測器探測到的液面高度，基于液面高度變化量與所述橫截面面積的乘積獲得液體體積變化量的運算
ο可選地，還包括與所述運算器相連的報警器，所述報警器設置有體積變化量閾值， 所述報警器接收所述運算器計算出的液體體積變化量，用于在所述液體體積變化量達到體積變化量閾值時進行報警。可選地，所述容器包括用于改變容器內液體體積的開關，所述開關處于打開狀態時，向所述容器內輸入液體，或從所述容器輸出液體，所述開關處于關閉狀態時，所述容器內液體體積不變；所述實時監測系統還包括與所述運算器、所述容器的開關相連的控制器，所述控制器設置有體積變化量閾值，所述控制器接收所述運算器計算出的液體體積變化量，用于在所述液體體積變化量達到體積變化量閾值時關閉所述開關，使容器內液體體積不再變化。可選地，所述控制器為比較器，所述開關為受所述比較器控制的電磁閥。可選地，所述探測器包括放置于連通管一側的攝像頭，用于實時拍攝連通管的液
面高度。可選地，所述攝像頭以每秒鐘1 100幀的速度拍攝連通管的液面高度。可選地，所述探測器包括放置于連通管內，用于測量連通管內液體壓力的壓力計；與壓力計相連，用于將壓力轉換為液面高度的轉換器。可選地，所述連通管包括豎直部和水平部，所述壓力計放置于連通管的水平部。可選地，轉換器接收壓力計測量的液體壓力，基于h = F/(p.g. S)獲得液面高度， 其中h為液面高度與壓力計高度的高度差，F為壓力計測量的液體壓力，P為液體密度，g 為重力常數，S為連通管豎直部的橫截面面積。可選地，所述容器為橫截面面積不變的容器，所述連通管為橫截面面積不變的連通管。可選地，所述容器為圓柱狀容器，所述連通管包括水平部和豎直部，所述豎直部呈圓柱狀。與現有技術相比，本發明具有以下優點通過探測器測量液面高度的變化獲得液體體積變化量，測量液面高度的探測器容易實現、價格較低。
圖1是現有技術液體體積計量裝置一實施例的示意圖；圖2是本發明液體體積變化量的實時監測系統第一實施例的示意圖；圖3是本發明液體體積變化量的實時監測系統第二實施例的示意圖；圖4是本發明液體體積變化量的實時監測系統第三實施例的示意圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。為了解決背景技術所描述的問題，本發明提供一種液體體積變化量的實時監測系統，包括用于容納液體的容器；與所述容器相連的連通管，所述連通管與所述容器構成連通器；實時采集連通管內液面高度的探測器；設置有所述容器的橫截面面積，接收所述探測器探測到的液面高度，基于液面高度變化量與所述橫截面面積的乘積獲得液體體積變化量的運算器。本發明通過測量液面高度的變化獲得液體體積變化量，測量液面高度的探測器容易實現、價格較低。
下面結合具體實施例對本發明技術方案進行詳細說明。實施例I參考圖2，示出了本發明液體體積變化量的實時監測系統第一實施例的示意圖。本實施例中，所述液體體積變化量的實時監測系統包括用于進行溶液配制的第一容器106，用于容納液態的溶質的第二容器101，所述第二容器101與第一容器106相連，用于向所述第一容器106通入溶質以形成溶液。在第二容器101向第一容器106通入溶質時，第二容器101內溶質的體積會有所變化，所述溶質的體積變化量等于第二容器101向第一容器106通入的溶質的體積。本實施例中，所述第二容器101為橫截面保持不變的圓柱狀的容器，以Sl代表第二容器101橫截面面積。與所述第二容器101相連的連通管102，用于顯示第二容器101的液面高度。所述連通管102與所述第二容器101構成連通器，具體地，所述連通管102包括與第二容器101 相連的水平部、與水平部相連并垂直的豎直部，所述連通管102豎直部的液面高度和所述第二容器101的液面高度相同。本實施例中，所述連通管102豎直部的橫截面面積保持不變，所述連通管102豎直部為圓柱狀，以S2代表連通管102橫截面面積，通常連通管102的橫截面面積S2遠小于與其相連的第二容器101的橫截面面積Si，但是如果連通管102的橫截面面積S2過小，連通管102內液體過少，這樣探測目標會比較小，會增加探測連通管102液面高度的難度。較佳地，所述連通管102的橫截面面積需大于或等于1平方厘米。攝像頭103，位于連通管102的一側，按照一定的頻率實時拍攝連通管102的液面高度，所述攝像頭103與連通管102的位置關系以攝像頭103能夠完全拍攝到連通管102、 并可以使連通管102清晰成像為準。具體地，所述攝像頭103可以按照每秒鐘1 100幀的頻率拍攝連通管102的圖像，以獲得連通管102內的液面高度，進而獲得第二容器101內液體體積的變化量。與現有技術相比，基于相同的測量精度，用于拍攝連通管102液面高度的所述攝像頭103價格較低，可以降低液體體積變化量的實時監測系統的成本。此外，所述攝像頭103設置于第二容器101及其連通管102之外，所述攝像頭103 不與第二容器101及其連通管102內的液體相接觸，因此不會對第二容器101及其連通管 102內的液體造成污染，保證了所配制溶液的純度。更進一步地，所述攝像頭103不與第二容器101及其連通管102內的液體相接觸， 第二容器101及其連通管102內的液體不會對攝像頭103發生化學反應，所述第二容器101 及其連通管102內的液體可以是具有腐蝕性的化學溶液等，從而提高了本發明實時監測系統的普遍適用性，另一方面，攝像頭103不受化學溶液影響，還增加了攝像頭103的使用壽命。計算機104，接收所述攝像頭103拍攝的圖像，并對所述攝像頭103拍攝的圖像進行數據處理，所述數據處理包括邊緣檢測等的圖像處理方法，以獲取連通管102液面的位置，進而基于多圖像的對比，獲得連通管102內液面高度的變化量，之后，基于液面高度變化量與所述第二容器101橫截面面積的乘積獲得液體體積變化量。所述計算機104存儲有第二容器101的橫截面面積Si，還用于對第二容器101的橫截面面積Sl和液面高度的變化量進行乘法運算，獲得第二容器101的橫截面面積Sl和液面高度的變化量的乘積，所述乘積即為第二容器101內液體體積的變化量。由于所述攝像頭103按照一定頻率不斷地拍攝連通管102的液面高度。相應地， 計算機104按照相應地頻率不斷地計算第二容器101內液體體積的變化量。因此，本發明液體體積變化量的實時監測系統可以按照所述頻率不斷地獲得第二容器101內液體體積的變化量，從而達到實時監測的目的。需要說明的是，本實施例液體體積變化量的實時監測系統還可以設置有與所述計算機104相連的報警器105，所述報警器105中設置有液體體積變化量閾值，所述報警器 105用于接收所述計算機104獲得的液體體積變化量，用于在液體體積變化量達到液體體積變化量閾值時進行報警(例如，所述報警器105為一擴音器，可以以聲音方式進行報警)， 以達到提示效果。具體地，可以根據第二容器101內配制的溶液濃度以及溶液濃度公式，獲得第二容器101提供給第一容器106的液態溶質的最大體積，進而獲得體積變化量閾值，將所述體積變化量閾值設置于報警器105中。實施例II參考圖3，本發明液體體積變化量的實時監測系統第二實施例的示意圖。本實施例與第一實施例的相同之處不再贅述，本實施例與第一實施例的不同之處在于第二容器101設置有開關107，所述開關107打開時，第二容器101向第一容器106 注入液態溶質，所述第二容器101內的液體體積減少，在所述開關107關閉時，第二容器101 停止向第一容器106注入液態溶質，第二容器101內的液體體積不變。本實施例液體體積變化量的實時監測系統還可以設置有與所述計算機104、所述開關107相連的控制器108，所述控制器108中設置有體積變化量閾值，所述控制器108接收所述計算機104計算出的液體體積變化量，用于在所述液體體積變化量達到體積變化量閾值時控制所述開關107，使所述開關107關閉，從而使第二容器101停止向第一容器106 注入液態溶質，進而使第二容器101內液體體積不再變化。具體地，所述控制器108可以是比較器，所述開關107為受所述比較器控制的電磁閥。本實施例中，在第二容器101向第一容器106提供的液體體積達到體積變化量閾值時，自動停止提供液體，從而可以實現對液體體積變化的自動控制，提高了便利性。還需要說明的是，在其他實施例中，還可以是向所述第二容器101注入液體的情況，所述開關107打開時，其他容器向第二容器101注入液體，第二容器101內的液體體積增加，在所述開關107關閉時，其他容器停止向所述第二容器101注入液體，第二容器101 內的液體體積不變，本領域技術人員可以根據上述實施例，對本發明進行相應地修改、變形和替換。實施例III參考圖4，示出了本發明液體體積變化量的實時監測系統第三實施例的示意圖。本實施例與第一實施例的相同之處不再贅述，本實施例與第一實施例的不同之處在于，本實施例沒有設置攝像頭，而是用壓力計2031和轉換器2032組成的探測器203 替換攝像頭。所述壓力計2031放置于與第二容器201相連的連通管202中，用于測量連通管
6202內液體的壓力，進而獲得第二容器201內液體的壓力。具體地，所述連通管202包括與第二容器201相連的水平部、與水平部相連并垂直的豎直部，所述壓力計2031放置于所述豎直部中。為了使壓力計2031測量連通管202內所有液面高度所對應的壓力，較佳地，所述壓力計2031放置于連通管202豎直部的底部。具體地，所述壓力計2031可以是壓力傳感器。轉換器2032，與所述壓力計2031相連，用于接收壓力計2031探測到的壓力，并將將壓力轉換為液面高度。由于液體的壓強與液面高度相關，具體地，P = P . g. h，其中P為液體壓強，P為液體密度，g為重力常數，h為液面高度與壓力計高度的高度差，而液體的壓力與壓強相關， 具體地，F = P. S，P為液體壓強，S為橫截面面積，F為壓力計2031測量到的壓力。由于連通管202的橫截面面積S2已知、壓力計高度已知，在測量到連通管202的壓力F后，基于h = F/(P . g. S2)可以獲得連通管202的液面高度，進而獲得第二容器201 的液面高度。所述轉換器2032按照一定頻率，每隔一段時間接收壓力計2031測量到的壓力，并將所述壓力轉換為液面高度。例如，所述轉換器2032按照每秒鐘1 100次的頻率獲得液
面高度。所述轉換器2031可以是進行上述運算的現場可編程門陣列 (Field-Programmable Gate Array, FPGA)邏輯電路，但是本發明并不限制于此。計算機204，與所述轉換器2032相連，設置有所述第二容器201的橫截面面積Si， 接收轉換器2032獲得的液面高度，基于液面高度的變化量與所述橫截面面積Sl的乘積獲得液體體積變化量。本實施例中，探測器203可以不受照明條件的限制、較為準確地探測到連通管202 的液面高度，擴大了本發明液體體積變化量的實時監測系統的適用區域，還提高了監測精度。此外，本實施例中，所述計算機204無需對照片進行處理，減少了處理步驟，提高了處理速度。需要說明的是，在上述實施例中，運算器均以計算機為例，但是本發明并不限制于此，還可以是由邏輯電路組成的運算器，本領域技術人員可以根據上述實施例進行相應地修改、替換和變形。本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種液體體積變化量的實時監測系統，其特征在于，包括用于容納液體的容器；與所述容器相連的連通管，所述連通管與所述容器構成連通器；實時采集所述連通管內液面高度的探測器；設置有所述容器的橫截面面積、接收所述探測器探測到的液面高度、基于液面高度變化量與所述橫截面面積的乘積獲得液體體積變化量的運算器。
2.如權利要求1所述的實時監測系統，其特征在于，還包括與所述運算器相連的報警器，所述報警器設置有體積變化量閾值，所述報警器接收所述運算器計算出的液體體積變化量，用于在所述液體體積變化量達到體積變化量閾值時進行報警。
3.如權利要求1所述的實時監測系統，其特征在于，所述容器包括用于改變容器內液體體積的開關，所述開關處于打開狀態時，向所述容器內輸入液體，或從所述容器輸出液體；所述開關處于關閉狀態時，所述容器內液體體積不變；所述實時監測系統還包括與所述運算器、所述容器的開關相連的控制器，所述控制器設置有體積變化量閾值，所述控制器接收所述運算器計算出的液體體積變化量，用于在所述液體體積變化量達到體積變化量閾值時關閉所述開關，使容器內液體體積不再變化。
4.如權利要求3所述的實時監測系統，其特征在于，所述控制器為比較器，所述開關為受所述比較器控制的電磁閥。
5.如權利要求1所述的實時監測系統，其特征在于，所述探測器包括放置于連通管一側的攝像頭，用于實時拍攝連通管的液面高度。
6.如權利要求5述的實時監測系統，其特征在于，所述攝像頭以每秒鐘1 100幀的速度拍攝連通管的液面高度。
7.如權利要求1所述的實時監測系統，其特征在于，所述探測器包括放置于連通管內，用于測量連通管內液體壓力的壓力計；與壓力計相連，用于將液體壓力轉換為液面高度的轉換器。
8.如權利要求7所述的實時監測系統，其特征在于，所述連通管包括豎直部和水平部， 所述壓力計放置于連通管的水平部。
9.如權利要求8所述的實時監測系統，其特征在于，轉換器接收壓力計測量的液體壓力，基于h = F/(P . g. S)獲得液面高度，其中h為液面高度與壓力計高度的高度差，F為壓力計測量的液體壓力，P為液體密度，g為重力常數，S為連通管豎直部的橫截面面積。
10.如權利要求1所述的實時監測系統，其特征在于，所述容器為橫截面面積不變的容器，所述連通管為橫截面面積不變的連通管。
11.如權利要求10所述的實時監測系統，其特征在于，所述容器為圓柱狀容器，所述連通管包括水平部和豎直部，所述豎直部呈圓柱狀。
全文摘要
一種液體體積變化量的實時監測系統，包括用于容納液體的容器；與所述容器相連的連通管，所述連通管與所述容器構成連通器；實時采集所述連通管內液面高度的探測器；設置有所述容器的橫截面面積，接收所述探測器探測到的液面高度，基于液面高度變化量與所述橫截面面積的乘積獲得液體體積變化量的運算器。本發明通過探測器測量液面高度的變化，獲得液體體積變化量，測量液面高度的探測器容易實現、價格較低。
文檔編號G05D9/12GK102436268SQ20111029824
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者周廣偉, 彭精衛 申請人:上海宏力半導體制造有限公司