TWI223056B - Methods and apparatus for pressure compensation in a mass flow controller - Google Patents

Description

1223056 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係概括關於一種用於控制流體之流率的方法與 系統’且尤指其涉及質流控制器之方法與系統。 【先前技術】 5夕的產業製程係需要種種製程流體之精密控制。舉 例而言，於製藥與半導體產業，質流控制器係運用以精二 測量及控制其為引入至一處理室之一製程流體之量。術： “流體（fluid)”係在此運用以描述其為能夠流通之於㈣ 狀態之任何型式的物質。可瞭解的是，術t吾“流體，，係應 用於其包含任何組合的材料或物質之液體、氣體、與聚體、 (slurry)，對其，受控制的流量係可為關注。 習用的質流控制器係通常包括四個主要部分.—、土旦呀 、-控制闕、-闊致動器、與一控制器。流量計係：二 -流通路徑中的流體之流率，且提供其表示流率之一訊號 、=量計係可包括—f流感測器與一旁路器（bypass)。質 流感劂器係翊量於一感測器導管中的流體之質流走.“ 管係流體搞接至旁路器。於感測器㈣Μ㈣^ = 係約為正比於其流通於旁路器的流體之質流率，且其二者 之總和係通過由質流控制器所控制之流通路徑的總流率。 然而’應為理解的是，某些質流控制器係可能未運用一旁 路器，如此，所有的流體係可流通於感測器導管。 於諸多的質流控制器，一熱質流感測器係運用，直包 括-對的電阻器’其為於間隔的位置而繞於感測器導管， 1223056 各者具有隨溫度 器導管，熱量係 ’溫度差異係正 質流率。 而變化之-電阻。隨著流體為流通於感測 由上游的電阻器而载送朝向下游的電阻器 比於流通於感測器導管與旁路器之流體的 一空制閥係定位於主要流體流通路徑(典型為於旁路器 與質流控制器之下游），且係可控制(例如:打開或閉合 改變其流通於主要流體流通路徑之流體的質流率。該閥係 八為由閥致動器所控制，其實例包括：螺線管致動器 、壓電致動器、步進致動器、等等。 控制電子電路係基於一設定點、與來自該質流感測器 的一流量訊號而控制該控制閥之位置，該設定點係表示期 ’為由質流控制器所提供之流體的質流率，且該流量訊號 係表示流通於感測器導管之流體的實際質流率。諸如比例 控制、積分控制、比例-積分（PI， proportional-integral)控制、微分控制、比例—微分（PD， proportional-derivative)控制、積分-微分（ID， integral- derivative)控制、與比例-積分-微分（PID， proportional-integraΙ-derivative)控制之傳統的回授控 制方法係接著運用以控制於質流控制器之流體的流量。於 上述的回授控制方法之各者，一控制訊號（例如··一控制閥 驅動訊號）係基於一誤差訊號而產生，該誤差訊號係於一 設定點與一回授訊號之間的差異，該設定點係表示該流體 之期望的質流率，而回授訊號係關於由質流感測器所感測 之實際的質流率。 山3056 諸多習用的質流控制器係靈敏於 取;於包㈣體種類、流率、…/或出口二:; 特=多個操作條件。此外，f用的質流控制 : =於該質流控制器之生產所運用的構件之一組 均其造成質流控制器之不-致且不合意的 奴解決此等問題之某些者 座 種貝流控制器係可為於 生產J間而調諧及/或校準。生產 作㈣：+玍屋係概括包括··在一組的操 条:件下而操作該質流控制器於一測試流體;以及，調增 及/或校準該質流控制器，使得其呈現滿意的行為。 如為熟悉此技藝人士所習知，調譜及/或校準_質流控 練二ΐ:呈係一昂，、耗時的程序’經常需要-或多個熟 片、、二與專用的設備。舉例而言，質流控制器之質流 :測益部分係可藉著運行一已知流體之已知量於感測器部 整某些攄波器或構件而調譜，以提供—適當的響應 &旁路器係可接著安裝至感測器，且旁路器係、藉著已知 、>體而凋谐，以反映於種種已知流率而流通於主要流體流 =路，的已知流體之—適當百分比。胃質流感測器部分與 方路益係可接著配接至控制閥與控制電子電路部分，且然 後在已知的條件下而再次調諧。 當由一終端用戶所運用之流體的型式係不同於所運用 於凋豳及/或校準者，或當由一終端用戶所運用之諸如入 口與出口壓力、溫度、流率範圍、等等的操作條件係不同 於所運用於調諧及/或校準者，該質流控制器之作業係通 1223056 常為惡化。#對此理由，附加的流體（稱為“代替 (surrogate)的流體’，）及/或操作條件係經常為調諧或校準 ，欲提供一滿意響應所必須的任何變化係儲存於一查詢表 〇 雖然藉著不同流體且於不同操作條件之附加的調譜及/ 或校準之運用係可使用以改善質流控制器之性能，此型式 之代替的調諧及/或校準係耗時且昂貴，由於調諧及"戈;交 準程序係必須重複於至少是各個代替的流體且可能必須以 各個代替的流體而重複於多個不同的操作條件。再者，、 流體：僅為接近其可為終端用戶所運用之種種型 式的〜體之灯為，於一個終端用戶位置之質流控制器的實 際作業係可能實質不同於調諧及/或校準期間I。考慮其 運用質流控制器之產業及應用的寬廣範圍，由—終端^戶、 _ w f流控制器之製程流體與操作條件 於質法i允生丨丨毋达a 、J月匕為不同 件，#管士歹I、=谐及/或校準於其之測試流體與操作條 代替二體之調譜及/或校準為藉著多個不同 靈敏於操作條==此，：種裝置係需•，其為不 、 為…、須諸多的校準及/或調*1皆。 -質流控制器所為耦接至其以控 路徑係可包括—邻八 孙 ^體机里之一流通 具有一旁路哭盘，於…·流量計係感測流量，該部分 通常設有—壓力、：心導官’如前文所述。流通路徑係 力。典型而以控制於流通路徑之入口側的壓 通路徑的部:之二調節器係設在流量計為轉接至其之流 1223056 I力凋即為係維持流通路徑之一期望的入口犀 力調節哭#補金并4 , 土刀。壓 ” w _刼作為免於誤差，且可能弓丨人舞+ 態（transient)、―、ώ Ή 入麼力暫 或自期望的壓力之其他的偏差至流 。此等偏差#可处s + 王机通路徑 ，、了此具有於質流控制器的性能之有宝 。經常，質流抻制的〆 巧p的％響 、&制為係必須為儘可能最佳吸收此等 的壓力暫態，且舲笙丁人立 此寺不合意 . 此荨不合思的暫態係典型為降低該質^ 制器之控制準確性與性能品質。 …控 【發明内容】 ;本；明之一個層面係包括於一流量控制器之一種方 ，該流量控制器包括、六曰 击 匕括一流$感測器，其為耦接至具有—入 口側與一出口側之一個六 ^個μ體机通路徑，該流量感測器係適 以挺供一感測器輪出骑 ^ ^h出汛號其為表示透過該流通路徑之一 感測的流體流量，兮 丨一 β °亥種方法包含步驟：測量該流通路徑之 至少一個壓力;及’調整該感測器輪出訊號，基於測量該 :少-個壓力之步驟。根據一個實施例，該種方法更包含 -步驟:基於該至少一個壓力而形成至少一個壓力訊號。 根據-個實施例’該種方法更包含一步驟:滤波該至少一 個壓力訊心提供-偽流量訊號’其仿真該流量感測器歸 因於流通路”的壓力變化之―響應。根據一個實施例， «方法更包含調整該感測器輪出之一步驟，其包括一步 驟:由該感測器輪出訊號而減去該偽流量訊號。 本孓月之另一個層面係包括—種修正來自一流量感測 器的感測器輸出訊號之方法，該種方法包含步驟：基於流 通路徑之至少—個壓力測量而構成一偽流量訊號，其為對 10 !223〇56 應於該流量感測器歸因於壓力變化之_響應；以及，由該 感測器輸出訊號而減去該偽流量訊號。根據一個實施例， 該種方法更包含一步驟:提供其表示該至少一個屢力測量 之一壓力訊號。根據一個實施例，該種方法更包含構成一 爲流f訊號之步驟’其包括一步驟:延遲該壓力訊號，俾 使其實質為時間對準該感測器輸出訊號。根據一個實施例 ，遠種方法更包含構成偽流量訊號之步驟，其包括一步驟 :微分該壓力訊號。根據一個實施例，該種方法更包含構· 士偽流量訊號之步驟，其包括一個步驟:以至少_個濾波 器而遽波該壓力訊號，該至少一個濾波器具有一轉移函數 ，其仿真該流量感測器對於流通路徑中的壓力變化之一響 應:根據-個實施例，該至少_個渡波器包括：串聯連^ 之複數個一階濾、波器’且來自該複數個二階遽波器各者之 一輸出係依比例及總計以提供該偽流量訊號。 本發明之一個層面係包括一種由一感測器輸出訊號而 移除偽流量資訊之方法，該感測器輸出訊號係由其為耦接φ 至一流通路徑之一流量感測器所提供，該偽流量資訊係流 量感測器所造成且對應於壓力暫態所引起的流量變化。該 種方法包含步驟：測量於流通路徑中的至少一個壓力；提供 其表示至少一個壓力測量之至少一個壓力訊號；由該至少 一個壓力訊號而構成一偽流量訊號；及，由該感測器輸出 訊號而減去該偽流量訊號，以提供其表示於流體路徑中的 流體流量之一流量訊號。 本發明之一個層面係包括一種停滯（dead)體積補償之 1223056 方 4種方去包含步驟：預測一感測器對於其填充於一 停：體積的-流體之一響應，歸因於一流體流通路徑的壓 力二化，及，基於預測的響應，修正由該感測器所提供之 感則器輸出汛唬’以本質為由該感測器輸出訊號而移除 偽流量訊號。 本發明之另一個層面係包括一種決定其流通於一導管 體勺〃,L率之方法，包含步驟：（a)感測其流通於導管之 /瓜體的机率，（b)測量其流通於導管之流體的壓力變化；（c) 决疋壓力蜒化於其由步驟（&)所感測之流體的流率之一影響 ’及（d)修正δ亥流體之感測的流率，基於壓力變化之影響 ，以決定其流通於導管之流體的流率。 本發明之又一個層面係關於一種流量計，其包含·一流 量感測器，適以測量於一流通路徑的流體流量，該流量感 測器係響應於流通路徑中的感測流體流量而提供一感測器 輸出Λ娩，至少一個壓力換能器（transduce幻，以測量於流 通路徑中的至少一個M力，言亥至少一個壓力換能器係提供 其關於個別的至少-個測量壓力之至少—個壓力訊號；一 補償濾波ϋ’以接收該至少-個壓力訊號，該補償遽波器 係適以構成一偽流量訊號，其近似於該流量感測器對於流 通路徑中的壓力暫態之一響應;&，一減法器，以接收該 感測器輸出訊號與偽流量訊號’且提供其關於該感測器輸 出訊號與偽流量訊號之間的差異之一流量訊號。根據本發 明之一個實施例，該補償濾波器包括一延遲器件（bl〇ck)， 其延遲該至少-個壓力訊號以實質為時間對準該流量感測 12 丄223056 為對於壓力暫態之響應，且其中該延遲器件係提供至少一 個延遲後的壓力訊號。根據本發明之一個實施例，補償濾 波杰包括一微分器，以接收延遲後的壓力訊號，該微分器 係適以決定該延遲後的壓力訊號之一導數（derivative)， 以提供一導數訊號。

δ曰之另一個層面係關於一種補償濾波器，用於 =自一壓力訊號之一偽流量訊號，該補償濾波器包含： U为為，接收其表示於一流通路徑的壓力之一壓力訊號 該微分器係適以決定壓力1味 、伏疋铿力汛唬之一導數，以提供一導數 號:及’、至少—個濾波器，具有-轉移函數，適以轉換 數：號為肖流里汛號’其表示由流量感測器響應於壓 暫態而產生之偽流量資訊。 本發明之一個層面係關於一種補償流體壓力感應變 之方法’ $變化為於一閥之受控制部位的& i，該種方 包含步驟：測量术V P 3 IS： -ir 里於閥^ ^兄的至少一個壓力；提供至少一

[力Λ ^ ’其分別為表示該至少一個壓力測量 :受控制部位的-位移’基於該至少-個壓力訊號： 產生一補償驅動位準，以移動該闕之受控制部位為」旦 其具有對於所計算的位移之一相反符號且實質為 月之另個層面係包括一種防止一閥的受# ^ 步驟.預測…：為歸因於壓力暫態’該種方法包含 一位移，基二力曰態將驅使-闊的受控制部位以移動之 土、閥^境之至少一個壓力測量；及，移動該 13 1223056 閥的叉控制。卩位，以抵消所預測的位移。 本赉明之-個層面係包括一種耦接至流通路徑之設備 ’該種裝置包含：_壓力測量裝置，以測量於一流通路徑 環境中的至少一個壓力，且提供其表示該至少一個測量壓 力之至少一個壓力訊號；及，位移補償機構，以接收該至 少-個壓力訊號，且提供一位移補償訊號，指出一驅動位 準（level)以補償其耦接至該流通路徑之一閥的閥位移，其 為由於該流通路徑環境中的壓力變化所引起。 根據一個實施例，該位移補償機構包含機構以基於一 力閥模型而計算該位移補償訊號。根據另一個實施例，該 力閥模型包括閥之一磁性模型。根據一個實施例，力閥模 型具有其指出於閥環境的一壓力梯度之一參數。 根據本發明之一個層面，一種流量計係提出，其包含： 一流量感測器，適以感測於一流體流通路徑中的流體流量 ，且提供其表示感測流體流量之一感測器輸出訊號；至少 個壓力換能器，適以測量於一流體流通路徑環境的至少 一個壓力，且提供其表示該至少一個測量壓力之至少一個 壓力訊號；及，一補償濾波器，接收該至少一個壓力訊號 ’且構成其關於該至少一個壓力訊號之一偽流量訊號。 根據一個實施例，該偽流量訊號係構成以重建其對於 流通路徑之壓力暫態所引起的流量變動之流量感測器響應 而造成的偽流量資訊。根據另一實施例，該補償濾波器包 括一轉移函數，其仿真該流量感測器對於該流通路徑的壓 力暫態之一響應。根據一個實施例，該偽流量訊號係自該 14 感L輪出讯號而減去，以提供一流量訊號。 係提ΐ據本/Γ:之另一個層…種於質流控制器之方法 哭且有…L控制器係耦接至-流通路徑，該質流控制 :器與路’其包括-流量計、-控制器、-闊致 中的至少-個=方f包含步驟：測量於—流體路徑環境 ^ ，提供其指出至少一個壓力測量之至少 二厂:力訊號丨決定至少-個補償訊號，基於至少一個壓 之控:迴:及’施加該至少-個補償訊號至該質流控制器、 償二Γ:實施例，該種方法更包含決定該至少-個補 量’二 包括:構成一偽流量訊號，^重建該流 流量:：通路徑環境中的壓力暫態之-響應而造成的偽 二：::：根據另—實施例，該種方法更包含施加該至少 ^曰上 拴制迴路之步驟，其包括一步驟：施加該 偽/爪夏汛號至控制i回々 .制玛路，以補償其歸因於流通路徑中的壓 刀暫怨之於流轉、、*旦 a "丨L里的流量計響應變動。根據又一實施例 扭該種方法更包含決定該至少一個補償訊號之步驟，1包 :決定-位移補償訊號，其表示一驅動位準 =壓：暫態之1位移。根據-個實施例，該種方； 你匕3决疋°亥至少-個補償訊號之步驟’纟包括.決定一 偽流量訊號與-位移補償訊號。 根據本發明之Y , 一個層面，一種質流控制器係提出， 具包含： 流旦士+ ' 、曰 里σ ，適以感測於一流體流通路徑中的流體 流量，且接供1主- /、/、表不於流通路徑中的質流率之一流量訊號 15 1223056 ，·一控制器，耦接至流量計， w念、长d 週以棱供其至少部分為基 灰该& $矾號之一驅動訊號 ^ ^ ，閥致動裔，適以接收來自 遠L·制态之驅動訊號；一閥， 由°亥閥致動器所控制， 且搞接至流體流通路徑·少_ 所^ ，夕個壓力換能器，以測量於 一負流控制器環境的至少一侗 ,^ 兄妁至^個屋力，且提供其表示該至少 一個1力的測量之至少一個 土力成唬，及，至少一個補償 4至^ —個壓力訊號且提供至少-個補償訊號 與迴路，以補償於質流控制器環境中的一壓力變化之 曰八中°亥貝流控制器之控制迴路包括該流量計、控 制器、閥致動器、與閥。 句《-個實施例，該至少一個換能器係測量該流通路 仏之▲入口壓力’且提供-入口壓力訊號。根據-個實施 口 ％ /至夕個補償機構包括一補償濾波器，以接收該入 L力Λ #b，且由該入口壓力訊號而構成一偽流量訊號。 根據另㈣實施例，該流量計包括一流量感測器，其適以 j，於抓，路徑的流體流量，且適以提供其表示感測流體 ^ 感】器輪出訊號。根據另一個實施例，該補償機 ▲ 有轉移函數，其仿真該流量感測器對於入口壓力的 變化所造成之流體流量的響應。 根據另一個實施例，該偽流量訊號係構成，以重建其 由於入口愿六& « ^ 刀的史化所造成之感測器輸出訊號的一偽流量 >訊成分。柄^ _ 很據一個貫施例，流量訊號係藉著由該感測器 ^出Λ说而減去該偽流量訊號所決定。根據一個實施例， μ補償機構包括位移補償機構，以接收該入口壓力訊號且 16 1223056 提供-位移補償訊號，其表示一驅動位準以維持該閥之一 受控制部分為實質靜止於該閥之—壓力環境。根據一個實 補償訊號係加至驅動訊號’以補償其由該闕之 w 兄中的壓力梯度所造成之閱位移。根據一個實施例 ，_補償訊號係部分為基於該閥之一力模型。根據一 個實施例，該閥之力模型包括該閥之一磁性模型。 至小個實施例’間之力模型包括其對於跨於該閥之 包二一二力、降的一參數。根據一個實施例，該補償機構 二旦“員濾波器’其接收至少一個壓力訊號且提供一 的構成以重建該流量計響應於堡力暫態所造成 及，、位移補償機構，以接收至少-個壓力 厣力::位移補償訊號’其表示-驅動位準以補償由 土力，艾化所引起的閥位移。 本务明之-個層面係包括一種配置質流控制器之方法 ’供操作於製程操作條件，其至少 器之生產期門邮、® m π丨J 貝/瓜控制 广 1所運用的測試操作條件，該種方法包含步驟 測試操作條件而建立該質流控制器的—塑 二基於該等製程操作條件而修正該質流控制器二，— 器的響應係未實^^作於該等製程操作條件之質流控制

根據一個奮絲加 U 制參數之步驟：：:亥種方法更包含修正該至少-個控 其關聯於基於㈣;決定複數㈣程增益項， 構件，該複數個構t r該質流控制器的複數個 苒件係形成該質流控制器之一控制迴路。 17 1223056 3-個實施例’該種方法更包含決定複數個製程 之步驟，其包括一步驟:決定一製程倒數增益項，二著 取得該複數個製程增益項之乘積的一倒數而形成 倒數增益項係至少一個可變操作條件之— 二： 貫知例，该種方法更包含至少一個可變操作條件，直 於该質流控制器環境中的至少—個壓 八匕 ，兮箱古土 “人 1U &力根據-個實施例 b »亥種方法更包含至少一個可變操作條件，其包括一入口 壓力。根據-個實施例，該種方法更包含至少—個可= 作條件，其包括-設n _ 碼具個層㈣包括一種電腦可讀取媒體，其編 理iwT於—處理15之―程式，該程式係當執行於處 hum㈣置-質流控制器之方法’以供操作於 組的製程操作條件，其至少部分 ' 乍们牛，其運用以建立該質流控制器於生產期間之_響應 佟株種方法包含步驟:接收製程流體物種資訊與製程操作 條件之至少-者而作為一輸入;及，基於該輸入而修正 =流：制器之至少一個控制參數，俾使該質流控制器之響 4當#作於該等製程操作條件時而未為實質變化。 根2-個實施例’修正該至少一個控制參數之步驟係 =一步驟··決定複數個製程增益項，其關聯於操作於該 2程操作條件之該質流控制器的複數個構件，該複數個 毒件係形成質流控制器之—控制迴路。根據一個實施例， “硬數個增益項之步驟係包括—步驟··決定一製程倒數 reciprocal增益項，其藉著取得該複數個增益項之乘積 18 1223056 的-倒數而形成，該製程倒數增益項 條件之-函數。根據—個實施例，該至少—個可畴= 二包流控制器環境中的至少-個壓力。根據一個 : 條件包括-入口壓力。根據 實例，该至少一個可變操作條件包括-設定點。 於本發明之另一個層面’一種質流控制器係提出，苴 …控制迴路。該質流控制器包含流㈣，適以感

測於一流體流通路徑中的流體流量，且: 通路徑中的質流率之一 -八义不浪 量計，且適以提供其至少；至該流 丨刀马基於该流量訊號之一驅動 ;5虎;一闕致動器’適以接收來自該控制器之驅動訊號;一 =適以由該閥致動器所㈣，且麵接至流體流通路徑，· 、中’該質流控制器之控制迴路係包括該流量計、控制器 晰閥：動益、肖閥;且其中，該控制迴路係適以具有一實 貝為疋值的控制迴路增益項，其為關於操作期間之至少一

個可變操作條件。 晰根據-個實施例，該至少一個可變操作條件包括於該 貝流控制器環境的至少一個壓力。根據一個實施例，該至 :-個可變操作條件包括一入口虔力。根據一個實施例， β亥至少一個可變操作條件包括一設定點。 装根據本务明之另一個層面，一種補償濾波器係提出， 、\、 產生來自壓力讯號之一偽流量訊號。該種補償滤 坡器包含：複數個濾波器，其至少二者係串聯連接，且其

ϊ~| 7 I ^ 一個/慮波器之各者的個別輸出係依比例及總計。 19 1223056 於本發明之一個實施例，該種補償濾波器更包含一微分器 ，其係適以微分該壓力訊號，且其提供一微分訊號至該複 數個濾波杰。根據另一個實施例，該種補償濾波器更包含 一延遲器（delay)，其延遲該壓力訊號，且其提供一延遲後 的壓力訊號至該複數個濾波器。 【實施方式】 本申請案係含有其關於西元2〇〇2年4月24日所提出 之標題為“用於質流控制器之系統及方法，，的美國專利冑籲 請案序號10/131，603號之標白勺，該件美國專利申請案係以 參照方式而整體納入於本文。

典型而言，一流體流通路徑係存在於一壓力環境。Z 力環境可包括：於流通路徑的入口側之壓力（稱為入口壓力 、於閥的出口側之Μ力（稱為出口塵力）、與於該環境之； 他壓力。舉例而t，流通路徑之墼力環境亦可包括:壓) 差別，諸如例如：跨於一旁路器或跨於一閥之壓力降。言 壓力環境亦可包括種種的壓力暫態，包括:由一調節器;; 引入之脈衝、由一流量感測器的幾何性所引起之亂流、^ 是種種其他的壓力干擾。然而，該麼力環境係未經常為監 見士此，貝流控制益之性能係可能為易⑨$於該控制器 所麵接至其以供控制流體流量之—流通路徑的壓力暫能。 ，一：據本發明之一個層面’本案申請人係已經認知：是 ^通路控之Μ力環境的测f係可運用以降低或免除其 ’’’、於壓力環境的變化所引起之一質流控制器 不穩定度、及/或不準確性。如此，本案申請人係Γ經開 20 1223056 發種種方法，用於補償於一流通路徑 … 環境中的壓力暫態。 ’、、々丨l工制器之壓力 以:二文:二―質流控制器係典型為包括—流量計， 之流率係經常為一丨、體机置。由流量計所感測 其為提供至’:”政文工1迴路之部分者，該迴路係控制 /、巧杈仏至该流通路徑的出口側之一 程）的—流體之流率。 °.半導體製 於諸多的情形，提供至製程 確控制。然而，壓力暫態係可能引須為準 *至製程的實二 著提供至-質流控制器之_迴路。貝訊係接 而接著調整所提供至製程之流率。如此:= 製程之控制及/或提供非為期望的流率 非、如運用於本文，術語“偽流量⑹se flow)”係指Α 古為供至一製程的實際流量之流體流量。舉例而 的局部變動= ί徑的出，之於流體流量 述1 i Μ ，為偽&1。如此，偽流量資訊係概 ......^應於提供至一製程的流量率之流量指示。 測量明之Γ個實施例，理解的是，可能為有利以 里路控之遷力（例如··入口屢力）且提供其納入此資 之Λ广制系統。更特別而言，欲降低其歸因於壓力暫態 陡此降級，可能為合意以測量於該流通路徑之壓力且響 21 1223056 應於麼力的變化而調整一質流控制器之控制參數。 本發明之一個實施例係包括測量 力以及提供入口星力測量至質流控制器。舉 力換能器係可為·接至流通路徑以提 ：-反 入口壓力的一壓力訊號。 給仕< 於至本f = f人已經認知且理解的是，藉著提供-壓力訊

:可：：於質流控制器之習用作業的種種缺陷 係了克服m中請人已經判別其利用—壓力訊號以改 善一質流㈣㈣性能與準確性之種種方法。根據树明 之-個實施例的-種方法係包括：補料造（spuri〇us)流量 況唬，其可能歸因於耦接至一質流控制器之一流通路徑的 壓力暫態而發生。 關聯於-流通路徑的壓力暫態之一個問題係敛述於後 ，其可能具有不利的影響於一質流控制器。當於一流通路 !中的壓力係改變，流體係加速下降壓力梯度以填充其稱 作為死容積（dead volume)之容積，其為由壓力之變化所產 生。一流量計之一感測器係可記錄於流體流量之一增加， 其歸因於流體至死容積之此局部加速。然而，此係視為流 體之一偽流量，因為此流量係並非為表示所提供至製程之 流量。如此，來自感測器之感測器輸出訊號係载有偽流量 資訊，其係傳播至質流控制器之控制迴路。如上所論，此 偽流$資訊可具有關於質流控制器的準確度與性能之不人 意的結果。 第12A圖係說明一種情形，其中，於一壓力脈衝之形 22 狀的-壓力暫態係引入於一流通路徑之一入口側。圖形 係顯示其作為一時間函數之—壓力脈衝i2i。的繪圖 。堡力脈衝1210係引入至流通路徑之入口側。結果，流量 感測器係響應以感測器輸出訊號122。，如於第⑽圖：圖 开:12_所顯示。假設該流通路徑之實際流量（即：傳送至 製程之流量)係未改變’於感測器輸出訊號之尖峰(spike) 含有相對於實際流量之一大的偽流量成分。如此，質流控 制器係因此反應於流量尖峰且可能暫時喪失該製程之控制 Ο 曰根據本發明之一個實施例’本案申請人係已經認知的 是’於流通路徑之壓力測量係可利用以預期偽流量指示， 且㈣其可能招致於質流控制器之負面衝擊。本發明之一 個實施例包括一種用於控制流量之方法，包括:測量於一 流：流通路徑的麈力’且基於壓力測量而調整其為搞接至 該流通路徑之一流量感測器所提供的一輸出訊號。 藉著刀析其由壓力暫態所引起之一流量感測器的響應鲁 流體流量波動，本案申請人係已經開發用於產生一偽流量 訊號之方法，該訊號係響應於一壓力暫態而改造其由一流 ϋ測器所提供之一流量訊號的偽流量分量。此產生的偽 流里讯號係可為纟—系、统所運用，以補償於流量感測器輸 出之大峰舉例而言，此訊號係可由一補償器所運用以降 低方；輸出之尖峰所造成的感應值驅動動作。 第11A 11D圖係說明本發明之一個實施例，以供產生 來自其表示於一流體流通路徑所測量的壓力之一壓力訊號 23 1223〇56

:=(false)流量訊號。偽流量訊號係可接著為減除自該 :里感測盗所提供的流量訊號，以產生其不包括偽流量資 Λ之-指出的流量訊號。如此為流量資訊係防止引起該 控制器為錯誤響應（例如：藉著提供不想要的流量至製程）^ 、於第11A圖所示之圖形u⑽a係說明一壓力暫能，且 尤指一流通路徑可能於作業期間所經歷之-壓力脈衝\110 。第UB圖之圖形1100b係顯示其由壓力脈衝ιιι〇所造成 之一壓力訊號1120。該壓力訊號係可由一壓力測量裝置（ 例如·一壓力換能器）所測量，壓力測量裝置係耦接至流通 路徑且適以測量於流通路徑之某些部位的壓力。

第uc圖係顯示具有一流通路徑2〇〇之一系統11〇叱 ’-流量感測器114G係_接至流通路徑議以感測於流通 路徑200的流體流量。如圖所示，壓力脈衝1][1〇係於流通 路徑200之入口而引入至流通路徑2〇〇 (例如：藉著一上游 的凋節器之非理想的性能）。壓力脈衝丨丨丨〇可引起於其由 流量感測器1140所感測的流體流量之一局部的波動。流量 感測器U40係接著產生一感測器輸出訊號丨15〇，其係惡 化為具有偽流量資訊。 根據本發明之一個層面，一補償濾波器係提出，其補 償偽流量資訊。於本發明之一個實施例，如於第nD圖所 示，一補谓濾波^§ 118 0係提供，其接收由換能器2 g 5所產 生的壓力訊號1120且產生一偽流量訊號116〇。因為濾波 器1180係接收其表示流通路徑之一部位的壓力之壓力資訊 ，補償濾波器1180可預測該流量感測器將具有對於壓力暫 24 1223056 態所造成的流體流量波動之響應。 如此，濾、波為1180係可構成一偽流量訊號，其為密切 :似於由感測态所產生的偽流量資訊。更特別而言，濾波 器1180係改造由流量感測器1140所產生的偽流量資訊， 且提供此貝訊作為偽流量訊^ i i60。之後，偽流量訊號 係了自感測器輸出訊號1 1 5 〇而減去，以有效移除壓 力脈衝1100之影響。於一個實施例中，一偽流量訊號包括 轉移函數，其仿真該流量感測器之行為以響應於由壓力_ 暫態所引起的流量波動。 根據本發明之一個實施例，一補償濾波器800係提出 ，其仿真該流量感測器之行為。更特別而言，第8圖係顯 示補彳員濾波器800，其包括：一時間延遲方塊8丨〇、一微 7刀器820、一串聯連接組（bank)之二階的濾波器83〇&一 83〇f (集體稱為830)、與一加法器84〇。補償濾波器8〇〇係接收 壓力訊號1120且將其提供至時間延遲方塊81〇。時間延遲 方塊81 0係延遲壓力訊號，俾使延遲後的輸出訊號係時間 _ 對準於一感測器輸出訊號（未顯示）。尤其，某些有限量的 時間係消逝於一壓力暫態與當一流量感測器為響應於該壓 力暫態時之間（即··存在於一壓力脈衝與當該偽流量資訊出 現於感測器輸出訊號時之間的一延遲）。如此，壓力訊號 係可作延遲，俾使所產生的偽流量訊號係減去該感測器輸 出訊號之適當部分者。 延遲方塊810係提供一延遲後的壓力訊號815至微分 器820，其計算已延遲後的壓力訊號815之一導數且提供 25 1223056 一導數訊號825至一組的二階濾波器830。延遲後的壓力 訊號之導數係計算，因為由一壓力暫態所造成的偽流量係 正比於由一壓力暫態所造成的壓力梯度。此外，延遲後的 壓力汛號之導數係確保的是，一定值的壓力係造成一零值 的偽流量訊號。即，當該壓力訊號係定值，補償濾波器係 不具有影響於感測器輸出訊號。 導數訊號825係提供至該組的濾波器83〇之第一個二 階濾波器830a。各個二階濾波器的輸出係提供作為於組_ 8 3 0之下一個二階濾波器的輸入。此外，來自各個二階濾 波器的輸出係引出且提供至個別的增益方塊85〇A— 85肿， 藉著個別的定值增益因& Kn而依比例決定各個渡波器之個 別輸出。 來自於個別的二階濾波器之依比例決定的輸出之各者 係貢獻於偽流量訊號1160之構成。加法器84G係總計依比 例決定的輸出之貢獻(c〇ntributi〇n)且提供偽流量訊號 1160 °於—個實施例’偽流量訊號116G係響應於壓力暫態 :曰机ϊ感測器所提供的偽流量資訊之一改造。如此，偽 心l里Λ號11 6 〇係可由咸測於山、a 土 、 田从劂裔輸出而減去，以補償此偽流量 Μ訊。 應理解的是，於第8岡 - π於弟8圖所不之纽器的數目與遽波器 、工系不限制。誠然’任何階盘Μ别夕/工y w 係可運用以提[為、、…與排列之任何慮波器配置 “、偽”《。於第8圖所示之配置係已 提供充分㈣於本案中請人係已經發現為有用之 ㈣H者如·死滯時間、上升時間、過度衝 26 1223056 s與抛物線的屬性，俾使其密切相似於響應於一壓力暫態 之重疊於感測器輸出訊號的偽流量資訊之一偽流量訊號係 可改造。然而，對於熟悉此技藝之人士所將發現之其他的 濾波器設計與安排係可應用，且係視為於本發明之範疇内 。舉例而言，數個構件之階係可為不同（例如：延遲方塊 810、微分器820)，且/或此等方塊之一或多者係可為全然 免除。 / _ _ —1 夕丨J & 說 δ係更為詳述於後。二㈣波器之—般化的二階轉移函數 係可表示為： K/(s2+2|^ns+6jn2) ⑴ -中· κ-增盃，s=拉普拉斯（Laplace)運算子，〇 = 然頻率，I：=阻尼因數。 11 *作=因：ΓΓ，使得各個滤波器可為無關於彼此 “， 心波益、组83(M系可最佳化，以提供根據 :度（增益)、“寬度，，（頻率響幻與過度衝量/衝量不 形狀且ΛΓ一不同響應，俾使所構成的傷流量訊號之 卜：:與;表示(dlaled)”且藉著改變比例因數 -個範例之特定的轉移函數係可表示為.

Kd(^n2/(s2+2^ δωη8+δ2ωη2) =函數之κ項係說in增益：I。如此 :自各個二階遽波器之輪出係乘以Κη且提 840°加法器_係、總計來自各個心器之貢獻 27 1223056 量訊號116G。偽流量訊號⑽係由感測器'輸出訊號而減 去’以提供-指示的流量訊號。士口此，歸因於壓力暫態而 重疊於流量訊號之偽流量資訊係藉著所構成的偽流量訊號 而減除，留下其為表示於流通路徑的出口側所供應至製程 的實際流量之一流量訊號。

質流控制器係經常為易受於不穩定度，歸因於包括於 -質流控制器的種種操作條件所取決之於該質流控制器的 種種構件之非線性的因t、或是其他的因素。術語“操作 條件”係概括應用於種種條件之任—者，其可作控制且复 可影響—質流控制ϋ的作業。尤其，操作條件係應用於種 種二卜在條件，其可為無關於_較的質流控制器而作控制 。乾例的操作條件包括而不限於流體種類、設定點或流率 、入口及/或外口壓力、溫度、等等。 然而’應理解的是，其他的内在條件係可存在於 :控制益的作t期間，諸如：訊號特徵、系統雜訊、或：

擾’其為無法無關於-特定的質流控制器而作控制。尤) :由質流控制器所運用之種種的訊號係可具有含有諸多; 同頻率之頻率分！ '然而，—訊號之頻率合成係固有於象 讯號且係不視為可控制而無關於一特定的質流控制器。； 2除非另外特定陳述，該等條件係不視為涵蓋於如本^ 所運用之術語“操作條件，，。 耻心主 丹 流竿"係 於本文以描述其為於每單位時間而流通於—流 徑（例如··第1圖之流通路徑1G3)或是流通路徑之部分 28 1223056 一單位體積之流體的量（即··流體質量通量（flux))。

術語“種類（species)’’係概括適用於一流體之一特定 實例的性質。於種類之一變化係適用於一流體之至少一個 性質的一變化，其可改變或影響一質流控制器之性能。舉 例而言，於種類之一變化係可包括··於流體型式的一變化（ 例如··由氮氣至氫氣）、於一流體之組合的一變化（例如··若 2體為氣體或液體等等之一組成）、及/或於流體之狀態或 2體之組合的一變化。術語“種類資訊”係概括適用於其 定義-特定流體種類之任何數目的性質。舉例而言，種類 資訊可包括而不限於：流體型式（例如：氯氣、&氣、等等） 、流體組成（例如：氫氣與氮氣）、分子量、比熱、狀態（例 如：液體、氣體、等等）、黏性、等等。 、、一質流控制器係經常包含數個不同的構件（即··一 感測器、回授控制器、閥、等， 里 批制、闷狄 ，、為搞接在一起於一 ΐ益，概括=迴路：部t者的各個構件係具有-關聯的

組之構件的；*:.·增盈係、指於-個特定構件或群 益係 ，“與一翰出之間的關係。舉例而言，-增 ^ 代表對於一輸入變化之一輪屮㈣儿 係可為-或多個變數 冑化的比值。-增益 控制器之—或多個例而言’變數係一質流 _ φ 刼作條件及/或特徵（例如.流率、入口另 /或出口屢力、溫度、間位移、等等）：羊入口及 益係於本文稱為一妗、）。概括而言’該—增 句 增盈項。一增兴s, 益項之表示）係可為一曲—皿、更特別而言：一增 點、點對、—當t ^ A 函數之取樣、離散的資料 中5文、寺等。 29 具有一個二:广之種種的構件或群組的構件之各者係可 係可視為且；J、增盈項。不具有可感知的增益項之-構件 種構件的增益項。於關聯於-質流控制器之種 同的增益項：可係經常為複雜。舉例而言，不 θ 升踝f生且可為不配合於彼此。 疋以，關聯於繞於一質流批 的各個增益項之貢獻係本身為=項的一=路之構件 係可本身為-或多個變數之一函^且\此/合成的增益項 於質流控制器之霤齡译 、 可至 > 部分為貢獻 " 度’相關於操作條件的變化及/ 流控制器之種種構件的特徵。 午的交化及/或質 根據本發明之一個眚 其具有_定#66、 、 ^ —種質流控制器係提出， ’迴路增盈之一控制迴路。 — ，定值的迴路增益係 _ 根據-個實施例 數增益項係，著m曰、到數增益項而提供，該倒 -或多個構： 聯於質流控制器之控制迴路中的 益項至控制迴路。根據一個實施:％:以及施加該倒數增( 整於質流押制丨4 ' &力讯琥係運用以調 制” 其關聯於質流控制器的- GLL押 制益）之增益以提供定值的增益。 ）GU控 薄之1於本文所運用之-定值迴路增益係描述H押制 為之一控制迴路的一增益，1 、”工制 個操作條件而實質維持為定值之-或多 函數，f流控制器的特定操作條件之-為』聯於控制迴路的個別增益項之一函數 30 1223056 。應為理解的是，一定 於測量、計量與計算之 增盈係可能非為精確定值。 以改變。然而，、該可能引起該定值迴路增益 值迴路増益的定義所=應由二本文所運用之-定 停件：=作_條件而為定值。然而，具有於操作、 條件之一定值迴路增益的— 歸作 係能夠針對一種法㉟p 现係匕括：該質流控制器 對其他的流體及/或操作條件作調譜及/或^)。而且無須針 可隨應著==，質流控制器之某些構件的増益係 諸多的：=::二質流控制器之訊號係可具有於 j夕只千·^頻率分置。然， 、 件’且如此而非視為_定值维持視為操作條 條件。 、路柘1為維持定值於其之一 置之:=τ據本發明之用於質流控制器的控制及配 明。種㈣ί ΐ概念以及其實施例之更為詳細的說 述於西元20;2面了為只施於其之该種流量控制器係特別敘讀 控制器之…4、曰所申請之其標題為、於質流 ，复為…、/去❸吳國專利申請案錢10/131,603 展面Γ 方式而整體納入於本文。雖然本發明之種種 曰係可只施於所述之質流控制器，應為理解 、貝 '机控制器係可運用，且本發明係不限 定的質流控制器。 …於任何特 亦應理解的是，如上文所論且將進而概述於 發明广又’本 之種種層面係可為以諸多方式之任—者所實施，正如 31 特定實施之實例係僅為針 本發明係不限於任何特定實施 對説明目的而提供。 ;以下說明，本於明# Ά电欣 本毛月之種種的層面與特徵係將說明。 馬禾間明，種種的層面盥牯 士仫收 H政係分開討論。熟悉此技藝人 沾人认 、應用而疋，該等特徵係可選擇性 、、、"曰於一質流控制器。

^圖係說明根據本發明的—個實施例之—種質流控 !:的示意方塊圖。於…所示之質流控制器係包括一 110、一增益/領前/落後伽，㈤/Lead/Lag)控制 态I50、一閥致動器160、與一閥170。 v 、、里计11 〇係耦接至一流通路徑103。流通路徑103 =感測於流通路徑中、或部分之流通路徑中的—流體之流 二，且提供其表示所感測的流量率之-流量訊f虎fs2。流 里訊號FS2係提供至GLL控制器15〇之一第一輸入。 …此外，GLL控制器150包括一第二輸入，以接收一設 定”、i Λ唬Si2。一砹定點係指其為由質流控制器^ 所提 供之期望的流體流量之一指示。如於帛i圖所示，在提供 至GLL控制器150之前，設定點訊號％係首先為通過一 轉動率（slew rate)限制器或濾波器13〇。濾波器13〇係作 用以限制於訊號SL之設定點的瞬間變化而免於直接提供 至GLL控制器150，俾使於流量的變化係發生於一指定的 時間週期。應理解的是，一轉動率限制器或漉波器13〇之 運用係非為必要以實施本發明，且可能為省略於本發明之 32 ^056 某些實施例’且其能夠提供期望流體流量之指示的種種訊 號任-者係視為-適合的設定點訊號。㈣“設定點，，係 無關於-料的訊號而是描述其代表—期望的流體流量之 一值0

。「刀符丞於流篁訊號FSz與設定點訊號si2，Gu控彳 器150係提供一驅動訊號DS至閥致動器16〇，其控 17〇。閥Π0係典型為定位於流量計川的下㉟，且至少； 部分為取決於閥的-受控制部位之位移而允許某一質^ 。該閥的受控制部位係可能為—活動式柱塞（和附二 置放為跨於流通路徑之一橫截面，如關於第Μ圖所進而; ::::閥係控制於流體路徑的流率，藉著增加或減少3 =通於其之橫截面中的—開口之面積。典心 :，貝流率係藉著機械式移位該闕的受控制部位 置而控制。術語“仿狡，，及1 t " θ 移係概括運用以描述質流率為至少 二》、於其之—閥的變數。如此，於橫截面的開口之

面積㈣於受控制部位之位移，其概括稱為閥位移。

σ亥闕之位移係細登r 5S „ 竹、、工㊉马由一闕致動器所控制，諸如.一蟫 =致動器、-麼電致動器、-步進致動器、等等。於： 1圖’間致動器、⑽係一螺線管型式的致動写丄於: :㈣未如此受限，正如其他替代型式的致二：:可: 用。閥致動器⑽係接收來自該控制器之‘驅動二：: 轉舆…S成為閥之受控制部位的一機械位 -’閥位移係純為驅動訊號之一函數 ，㊣’-而 在其影響該閥之受控制部位的位置之其他變數/際可能存 33 1223056 舉例而言，於第10圖所顯 ^ ^ ln,n 頜不之閥，於噴射孔1 040與 同原部1 050之上而介於桎宾北 , ^ @側1 026與柱塞面1 025之間 的一壓力差別係企圖驅使柱 又征基為朝向喷射器（ .et)。於該孔 之上的柱塞面係遭受其實質為 U ；於4孔 、马專於该流通路徑的出口壓力 之一壓力。由孔緣1045至古店如， w 至问原部外緣1〇55,該柱塞面係 k文一壓力梯度，高原部外缓 .甘t 的壓力係實質為等於入口壓 力，其小於透過感測器旁通哭 、时的任何壓力降。柱塞苴 部分（包括：背側）係遭受實質為 …、 又貝貝為專於入口壓力之一壓力，苴 小於透過感測器旁通器的任何 θ 八 收曲/ 7 &力降。疋以，柱塞1 020係 將义受一壓力相依力量，農 /、了表不為··力量MPrP〇)*A， 其中，Pi係等於入口壓力，p 匕係4於出口壓力，且A係箄 於柱塞之有效面積。枝夷 、 土有效面積係可隨著不同之閥而 .交化，且典型為於該孔的 範圍内。 7面積與该孔加上高原部的面積之 ^ “ ’當該閥係遭受—壓力暫態，此力量係改變且

塞係可能進行不合意的位移。即，柱塞係可能由不同於 為控制迴路所期望㈣位移之某量而移位。此不合音的 移係可能提供一流體流量至製程而具有非意圖的一分量 此外：此非期望的位移係可能引起控制迴路以振盪為如 文所述。 然而，若其可能引起該閥之受控制部位的不合意移動 之[力暫心係可偵〉則，則所施加至閥致動器之驅動訊號 可作調整以補償此非為期望的閥位移。換言之，驅動二 係可調整，俾使其具有表示在-制Μ力暫態下而保持^ 34 柱塞為靜止所需要的驅動位準之一分量。 是以’根據本發明之一 = 決定一位蔣ii於 個貫施例包括··由一壓力測量而 决疋位移補償訊號，其中 ， 為歸因於壓力暫態而移動必補償訊號係欲防止柱塞 動所必須的驅動位準。此位移補償 汛號係接者為加至閥驅動 動訊號具有其指出該質、4 \°/此’施加至閥之該閥驅 移之一八旦 /、/瓜工制态之控制迴路所期望的閥位 之=、與其指出欲料柱塞為穩U由壓力測量所 记錄之昼力環境中所必須的驅動位準之一分量。 =‘壓力環境”係概指一間所遭受的種種麼力。正 不同時間而“看到，，不同壓力，術語 u # ‘以日其可影響—力量於閥之整組的麼力。 同;V—閥環境係指其作用於間之組合的力量，其可包括 述f彈簧力量、機械力量、等等，如為進而詳 、根據本發明之_個實施例係涉及運用該閥之一力模型 以預測來自一麼力訊號之堡力感應的閥位移，該昼力訊 派你衣示於閥環境中的至少一個壓力測量。 /第9圖係說明一種壓力感應閥位移補償之方法。第9 圖：說明-流通路# 2〇〇之出口側。閥17〇係耦接至流通 路仅以控制通過出口至一製程之流體流量。閥致動器， 16〇係控制該閥之位移，取決於由驅動訊號此，所指示之驅 動位準。舉例而言，閥17〇與閥致動器’ 160係可為相同於 其關連於第1圖所述者。 此外’ 一壓力換能器295,係耦接至流通路徑。該壓力 35 1223056 換能器係測量於閥環境中的至少_個壓力。壓 “ 295,係提供其表示於閥環境的至少—個壓力（例如^月以 力:出口壓力、等等)之至少一個壓力訊號。针對： ，壓力換能器係測量該流通路徑之入口壓力，且提供复， 不入口壓力之壓力訊號27。'儘管壓力換能器係說明為二 閥之上游，應理解的是，其可為置放於間之下游。此外、 超過-個塵力換能器係可配置為沿著該流通路徑

量於闕環境中之任何想要的壓力，且輸出其表示墨二: 之一個關聯的壓力訊號。 里 拾壓力訊號270，，係提供至位移補償方塊92“該位移補 仏方塊係決定-驅動位準，其為足以實f抵消由屋力 所指出之壓力環境所影響於閥的一壓力感應位移。。位 移補償方《920係提供位移補償訊號至總計方塊95〇。於 總計方塊950,位移補償訊號係加至其為由—控制巧15〇 所發出之驅動訊號DS。舉例而言，控制器15。係可為如第

1·圖所不之-GLL控制器。總計後的驅動訊號Ds，係接著提 供至閥致動器，其係根據驅動訊號DS，而機械式移位該閥 之受控制部位。 此驅動汛號’具有其為有效歸零該壓力環境所 :有：閥：移的力量影響之一分量與其為由控制迴路所提 ,、 刀畺如此由閥環境所造成之淨的閥位移係該質 流控制器之控制迴路所期望的位移。 於位移補侦之一個實施例，一閥之一個力模型係運用 ’糟以決定於一壓力環境中之閥的壓力感應位移。第13圖 36 !223〇56 係類似於第9圖，然而，位移補償920,包括一力模型13〇〇 ’其模型化於閥環境中的力量。對於其操作以一自由浮動 柱塞的一閥之適合的力模型係敘述於本文之其標題為“力 閥模型”的段落Ε。 諸多不同的力模型係可形成以預測於一壓力環境的壓 力感應閥位移。力模型係可為關於閥的型式與該閥所意圖 操作於其的條件而變化。本發明係不受限於任何特定 模型。 ❿ 如上所述，質流控制器之種種的媸杜 占、裡裡的構件可具有關聯於苴 操作之一增益項。舉例而言，第] ’、 弟1圖係顯不其分別為關聯 於流量計110、GLL控制器150、閙致勤哭1βΛ k 、、， 闕致動态160、與閥n〇 之增益項A、B、C、與D。此等構侔盥豆Μ f稱忏興其關聯的輸入與輸出 訊號(尤其是流量訊號FS2、驅動訊㈣、闕訊號心、盘产 通於流通路徑103的流體)係形成質流控制器迴： 。增益A、B、C、盥D #桩荽盔扣“ 路 〃 係接者為關聯於該等輸入與輪出之 間的關係0應理解的是，瓒植认 ，…·一 衣繞於此控制迴路之該等增益頊 係貢獻至一合成的控制迴路增益。 、 典型而言，此控制迴路拇兴馆及从 曰皿員係繞於控制迴路之辦兴 項的乘積（即··控制迴路增益項# 曰凰 運用於本文，一合成的増益 為 -^ 、糸杬述其包含複數個單一姆 显項的貝獻之任一增益項。 干 、 一 思用於本文之一合成增+ 記號表示係將呈現為jl ;田 皿員之 予主見為其運用以代表貢獻 別的增益項之符號的連結 U之個 举例而言，上述的控制迪 益項係將表示為增益項取广路增 除非另為指出，對於一合成 37 1223056 增益項之上述的記號表示係假設為其組成的增益項之乘積 關聯於-質流控制器的-控制迴路之個別的增益項可 具有差異之特性與其造成-合成的增益項之相依性。此等 相依性或變數可包括:設定點或流率、流體種類、溫度、 入口及/或出口壓力、闊位移、等等。本案申請人已認知 的是’具有-任意的控制迴路增益項之—質流控制 ::為谷易受到不穩定度且可為靈敏於上述的相依性之某 :或全部。下文係於第1圖所示之範例的增益項各者之一 欽述。 增盈項A係關聯於流晋# B + 的實際流雜流量與流二艾=於透過質流控制器 十的才日不&置（例如：FS2)之間的關 係(例如:於指示流量的變化除以於實際 =匕係校準為至少一個流率的-常數函數。然而，此 二糸U少為取決於質流控制器所操作於其之流體種

2項B係關聯於GLL控制器且代表介於接收自該流 :a曰不流置訊號FS2與提供至閥致動器的驅動訊號DS 曰”係。增益g 關於其運詩⑽控制器之回授 &制的種種增益與常數。 心項C係關聯於間致動器且代表介於一驅動訊號與 :人立移之間的關係。增益C係可包括二個單獨的增益之 :二包括:其關聯於一驅動訊號至-電流或電屢控制訊 〜、換之增i、與纟關聯於控制訊號與該閥之受控制部 38 位的機械位移之增益。 增益項D係關聯於 與間位移之間的關係(例==:質流控制器的-流率 的-變化)。增益項0係可為、率的一變化除以於閥位移 :流體種類、人口與“/取決於種種的操作條件，包括 據更為詳述於後之本 $度、閥位移、等等。根 提供，其有利於決定個層面，閥之-實際模型係 之闕的-增益項。具有任意的流體與操作條件

增盈項G係由增益頊A 之-倒數增益項。如將為由太、、D的乘積之倒數所形成 允許該質：:=:制器之一控制迴路，增益… 。 …、於操作條件而操作於一致的方式 =據本發明之一個層面，—系統增益項係針對一特定 制貝:控制器而決定’藉著決定其環繞於質流控制之於 二：：種種構件之合成增益項。一倒數增益項係形成^ 曰項之倒數。此倒數增益項係接 至=迴！：俾使該控制迴路係操作具有-定值迴路：； 匕m繞於控制迴路之種種的增益項係改變，倒 數3盈項係可改變以維持一定值迴路增益。 控制器之迴路增益係保持定值，其無關於運 盆muni之流體的型式且無關於質流控制器所摔作 、之操作條件，則具有不同的流體及/或操作條件” 流控制器的響應係可作成穩定’且呈現為如同於— _、： 39 1223056 產期間所觀察者之相 體與測試操作條件之質流控制器的生 同行為。 制另為指出，系統增益項係環繞於其關聯於質4 制益的種種構件之控制迴路的固‘ 為:或多個操作條件之一函數。舉例而言頁二^^ 統增盈項係合成增益項ACD 〇 θ之系 於第1圖之方塊140,—倒數 統增益…倒數且將其施加作為對於GLL= 二:Γ形成。應理解的是，倒數增益項係可為少於： 關聯於、兀於質流控制器之控制迴路的種種構件 心 項的倒數。舉例而言’於控制與敎度之改善係可為^ 形成合成增w AC、AD、⑶、等等之倒數而達成。然L 於較佳實施例’增益項卩係形成使得迴路增益維持—定 即：增盈G係系統增益項之倒數）。 根據本發明之-個層面，壓力係可為感測於入口，且 一壓力訊號（例如：壓力訊號19〇)係可產生，其可運用為關 聯於-質流控制器。舉例而言一壓力訊號係可產生：其 可運用於質流控制器之一流量感測器部分，以補償歸因於 壓力暫恶之偽造（spuri〇us)指示。再者，壓力訊號係可運 用以供前饋該閥之控制。此外，壓力訊號係可運用以調整 於一 GLL控制器之增益。 第2圖係說明流量計110之更詳細的示意方塊圖。一 流量計係概括為指其感測通過一流通路徑的流率之種種構 件的任一者，且提供其表示流率之一訊號。第2圖之流量 zloUr —旁路器21°、—感測器與感測器電子電路 、接收來自感測器與感測器 FS1之一 τ I目π + 丁电路23〇的感測器訊號 補償電路：二24°，至正規化電路24。之-響應 電路260 / 接至響應補償電路250之一線性化 路：:恤電路之輪出係流量訊號. 1圖之貝流控制器所示者。 乐 雖未顯示於第2圖，於某此眚浐点丨^ #可，、二貫轭例，感測器訊號FS1 二一類比至數位陶轉換器而轉換為一數位訊 :立：仔貝流控制胃10°之所有進-步的訊號處理係可由 =電腦或數位訊號處理器⑽）而實行。雖然於—個較佳

貫施例，由質流控制器100所實行之所有的考 X 皇f # 士』一 0員仃之所有的訊號處理係以 <方式貫行，本發明係未如此受 _ ,μ ♦田从 可為替代運用。 -類比處理技術係 經之产體… …具流通於該流通與 -、甬二者而轉向，流體之其餘與大部分者夺 :通於旁路器。感測器與感測器電子電路23〇 冽器導管且測量通過呤逡μ…丄— 0 路徑之上游，以測量在流通 一 入口側的入口壓力。壓力換能器295係提供其 表示該入口壓力之一壓力訊號270。 、’、 如剛文所論，壓力暫態係可能引起於流體流量之局部 ;:，流體流量係由感測器與感測器電子電路230所感冽 句然而’此係視為偽流量資訊，由於其非為表示於流通路 么之出°側而提供至製程之流率。如此，流量訊號FS0係 41 1223056 4能惡化具有於入口壓力之暫態所造成的偽流量資訊。舉 例而g ’流量訊號FS0係可能含有由局部流體流量波動所 造成的偽流量資訊，波動係由其突進以填充一死容積之流 體所引起，死容積係由一壓力脈衝或其他的壓力暫態所引 起0 為了減輕該偽流量資訊之影響，補償濾波器28〇係接 收來自壓力換能器295之壓力訊號27〇且構成偽流量訊號 290偽/成里矾唬290係構成以模型化感測器與感測器電子 電2⑽之錯"吳的響應，其歸因於壓力暫態所引起的流體 流置波動。換言之，偽流量訊號290係構成以等於或密切 接近於其為壓力暫態的結果而重疊於流量訊號之偽流量資 訊。-種適合的補償濾波器係關於第8與12圖而詳述。偽 w里Λ唬290係接著為減除於流量訊號Fs〇 (例如：藉著減 法态297) ’ w提供其具有偽流量資訊為有效移㉟之感測器 訊號FS1。 、★感測器訊號FS1係接著為進而處理，以提供所指出的 抓里汛1 _r A。九其，流通於導管之流體量係正比於其流 通於旁路為之流體。缺而，认 ^ …、 於一貝流控制器所欲操作於其 之流率的範圍内，於導營的法奪 /、 ^ 等&的机率與旁路器的流率之間的關 係係可能非為線性。 ▲此外，熱感測器係藉著偵測跨於導管的一段區間之溫 度變化而測量流率。是以， , 疋 於某些實施例，尤指其實施熱 感測ι§者，可能存在溫度相依 ^ 兀具疋在一質流控制 所操作於其之流率的g g ° 辄圍之—個極端（其分別在此稱為零 42 1223056 流量與滿刻度流量）。 正規化電路240係接收感測器訊號FS1，且校正對於 零流量與滿刻度流量之潛在的溫度差異。尤其，當無流體 為流通於導管及/或旁路器（即：零流量），感測器係可產生 —非零的感測器訊號。再者，流量之此偽造的指示係可能 取決於溫度。同理，感測器訊號FS1係可能遭受其為取決 於滿刻度流量的溫度之波動。對於零流量之訊號Fs 1的溫 度相依變化之校正係可實行，藉著測量於多個不同溫度之 零流量的感測器訊號FS1之值、且接著為基於感測器之溫 度而施加一校正因數至訊號FS1。對於滿刻度流量之感測 器汛唬FS1的溫度相依變化之校正係可為以類似方式而實 行，基於不同值的溫度之感測器訊號的測量且基於該溫度 而施加一適當的校正因數。 此外’溫度相依性係可為針對沿著一質流控制器所期 2以操作於其之整個範圍的特徵點而類似測量。是以，其 為流率與溫度的一函數之一校正曲線係可配合至於一零流 里、滿刻度流量、與其間之任何數目的特徵點而取得之測 ΐ。此校正曲線係可提供對於跨於質流控制器所意圖操作 於其之流率範圍的溫度相依性之校正。此外，所運用的流 體與其關於溫度的已知感測器性質變化之資訊係可利用以 提供或加強正規化電路240之校正因數及/或校正曲線。 正規化電路24〇亦可提供一固定的正規化增益至訊號 FS1，使得透過感測器導管之滿刻度流量的一特定值係對^ 見化汛號FSΓ而得到，且於零流量的另一特定值（例如;· 43 1223056 零）係得到。 於一個實施例，舉例而言，正規化電路24〇係確保的 是，透過感測器導管之零流量的正規化訊號FS1，具有〇 〇 之一值，且透過該導管之滿刻度流量的正規化訊號FS1，具 有1.0之一值。應理解的是，由於運用於本文之值係僅為 範例，任何值係可選取以用於零流量與滿刻度流量的正規 化訊號FS1，。 應理解的是，正規化的訊號FS1，可能具有不佳的動態 特性，使得響應於流體流量之一步級變化，訊號FS1，係^ 間延遲且相對於透過流量感測器之實際流量而平滑化。此 係因為熱流量感測器為隨著熱變化進行於一相當長的時間 週期而典型具有一緩慢的響應時間。 圚你此行為 、 〜、穴 町间你缙製於水if 或X軸而流量係繪製於垂直或U。如於第3圖所顯示， 響應於透過熱質流控制器之實際流量的—單位步級變化， 由感測器所提供之訊號FS1係時間延遲且平滑化。 ▲為了修正此等感測器影響且提供對於流體流量的變化 7佳的動態響應’正規化的訊號FS1’係提供至響應補償 電路250。響應補償電路25〇係作用為一濾波器，盆係約 為感測器與感測器電路23〇之轉移函數的—逆數（inw〕 敗響應補m 25G係可調整或調譜以使得由響應補償電 250所提供之調整狀態的訊號FS1，，具有一預定的上升時 間，具有-預定的最大位準之過度衝量及/或衝量不足， 且對準於一預定的時間*匡’及/或為調諧以針對—質流控 44 制器之-特定實施可為合意的其他特性。 密於第3圖所不，補償訊號FS1”具有-輪廓，其更為 ::反映透過於圖式所示之感測器的流體流量之步級變化 廓°亥貝肌控制器之流量計係可調整以提供該補償的 質流控制器之生產期間。特別而言，動態響應係可 白於—感測器_步驟，其係更料細論述於後。

如於上文所簡述，相對於流通於旁路器的流體之其流 特感測器導管的流體之比例係可取決於流體之流率。此 二’於感測器與感測器電子電路之非線性係進而複雜化於 示机體抓里與以不同流率之由感測器所提供的感測流量 3之間的關係。結果係在於，代表感測流量對(vs)流體 心里之一曲線係可能非為線性。

應理解的是，此等非線性之諸多者係載送透過正規化 電路240與響應補償電4 m，立即的討論係密切 關於感測器訊號m、FS1，、FS1，，之任一者。術語“感測器 係將運用於本文以描述在線性化（即··前述的線性化 4 26())之前的感刺器訊號。尤其；除非另為指击，感淘 杰輸出係描述由感測器所產生的訊號，其例如為分別藉著 正規化電路240與響應補償電路250所正規化及補償（例如 :FS1”）而尚未線性化。亦應理解的是，正規化與補償步驟 係無/員關注其於第2圖所施加之順序，且實際為可互換。 線性化電路260係修正感測器輸出（即：FS1”）之非線 性。舉例而言，線性化電路260係提供一流量訊號，其將 具有於零流量之一值〇、於滿刻度流量的25%之一值〇 25 45 1223056 、於滿刻度流量的50%之一值〇· 5、於滿刻度流量之一值 1· 0、等等。線性化電路260係提供流量訊號FS2，其為提 供至如於第1圖所示之GLL控制器150。術語“指示 (indicated)流量”係將運用於本文，以概括描述其在線性 化之後而由一流量計所提供之流量訊號（例如：流量訊號 FS2)。 雖然存在線性化邊感測器輸出之多種方式，諸如··多項 式線性化、片段線性近似、等等，於本發明之一個實施例 ，一仿樣（spline)係運用以線性化此訊號，且尤指一立方 體（cubic)仿樣。立方體仿樣之一篇論述係提出於 Si lverman B. W·著作之標題為“對於非參數回歸曲線配合 之仿樣平滑理論的某些層面，，（發表於R〇yal Statistics Society期刊）且將其整體以參照方式納入於本文。 根據本發明之此層面，來自感測器與感測器電子電路 230之實際輸出訊號FS1係測量於多個不同（且為已知）的 流率之一測試流體或氣體，且所測量的流率係相對於已知 的流率雨繪製於所有的測量點。測量流率對已知流率之此 繪圖（p 1 〇11 ing)係定義感測器與感測器電子電路23〇之轉 移函數，且一立方體仿樣係接著為配合至感測器與感測器 電子電路230之轉移函數的逆數。感測器輸出之測量值係 接著運用作為對於立方體仿樣之一輸入，以提供一正規化 、補償、及線性化的指示流量訊號（例如·· FS2)。 如將進而詳述於下文，線性化電路26〇係可包括一線 性化圖表（table)(未顯示）以有利於感測器輸出之線性化 46 1223056 。於本發明之一個替代實施例，一立方體仿樣係配合至感 測器與感測器電子電路230之轉移函數本身而非為其逆數 在補償於感測器與感測器電子電路230的非線性之後 ’且針對其行進通過感測器導管220之流體流量的改變部 分’調整的流量訊號FS2係提供至GLL控制器1 50且亦可 提供至一濾波器120 (第1圖）以供顯示。調整的流量訊號

FS2之一個說明係稱為“調整（condi tioned)的感測流量 (FS2)”且顯示於第3圖。 增盈項A係關聯於流量計11 〇 如於第1圖所示

此乓盈項係代表於其流通於流通路徑1 〇 3的流體與所指5 的流量（即：流量訊號FS2)之間的關係。尤其，增益項a 4 指示流量變化對於實際流體流量變化之比值。由上文的2 量計110之論述所應理解的是，此關係（即：流體流量對4 不流ϊ之一曲線）係作成為線性。因此，指示流量的變4 對於實際流體流量的變化之比值（即：流體流量對於指示 ϊ之曲線的導數）係流率之—常數函數。因此，增益項a ^ 針對一特定流體種類之一個常數。 、由於增益A係-個常數，且由於指示流量係已經定| 為於滿刻度流里之一特定值，增益A係可為基於其關聯方 貝/瓜抆制為之生產期間所運用的流體之滿刻度流量而針董 一特定流體所決定。於沪；^ y # 〇 於‘不流量已經調整具有於滿刻度2 ϊ的一值1 · 0之範你1沾、旦

f J的汁，增益Α係純為滿刻度流I 之倒數。 47 1223056 應理解的是，通過一質流控制器之滿刻度流量係可改 變作為以一不同的流體而操作質流控制器之結果。是以， 質流控制器係將具有取決於流體種類之一滿刻度範圍。因 此，雖然增益A係至少一個流率之一常數函數，此常數係 可能變化於以一不同流體種類之質流控制器的作業。 然而，本案申請人係已經決定其關聯於流量計之增益（ 即：增益項A)為如何隨著流體種類而變化。如上所論，流 量計之增益係可直接為由滿刻度範圍（即··質流控制器之滿 刻度流量）而計算。因此，決定對於一製程流體之滿刻度 範圍係允許該流量計之增益的直接決定。一製程流體之滿 刻度範圍係可決定，藉著應用一轉換因數至關聯於一測試 流體之滿刻度範圍。轉換因數係可根據藉著滿刻度範圍所 決定於其之一特定流體的測量而憑經驗所導出。 第4圖係說明GLL控制器150之一實施例的細節。雖 然控制器150係在此描述為一增益/領前/落後（GLL)控制器 ，應理解的是，本發明係未如此受限。舉例而言，本發明 之種種層面係可運周於其他型弍的回授控制器，諸如：比 例-積分-微分（PID， proportional integral differential)控制器、比例—積分（ρι)控制器、積分—微分 (ID)控制器、等等。亦應理解的是，由於本發明係不限於 本文所示之特定的控制器結構，對於第4圖所示之gll控 制器150的諸多數學等效者係可為替換運用。 GLL控制器1 5〇係接收三個輸入訊號··流量訊號Fs2 ( 亦％為所指示的流量）；設定點訊號SI2 ;與，倒數增益項〇 48 1223056 。如上文所指出，設定點訊冑SI2可為首先通過—轉換率 (slew-rate)的限制器或濾波器13〇，以防 哺 之瞬間的變化為提供至GLL控制器。 …戒 如於月’j文所指出’增益G 14()係藉著取得其關聯於環 繞於貝4控制器之—控制迴路的種種構件之增益項的乘積 之倒數而形成之-倒數增益項（即：系統增益項之倒幻，如 為詳細論述於此。增益G係可施加於沿著控制迴路之任何

處’且係不限於施加至一質流控制器之控制器的輸入。然 而’倒數增益g G係可便利為施加至第！與4圖所示之 GLL控制器的輸入。 根據本發明之一個實施例，增益項G係可由其關聯於 質，控制器之一微處理器或數位訊號處理器而決定。該處 理器係可為整合於質流控制器或可為外在者，如於下文 論述。 如於第4圖所示，流量訊號FS2係提供至微分器或D =路410。因為該電路41〇係非為相等於一微分器，故 仍·个乂稱為一 “D項（D_term)，，電路。誠然，於〇項電路 41〇，流量訊號FS2係微分、低通遽波、及乘以一常數並且 接著為總計該調整後的流量訊號FS2。應理解的是，由於 其他型式的微分器電路係可運用，本發㈣不限於本文所 述之D項電路410的特定實施。就作用而言，D項電路41〇 ^提供一修正後的流量訊號FS3，其為相對於調整後的流 量訊號FS2而“加速”，藉以構成於GU控制器' —之“ 領前’’。〇彻41"提供阻尼。如應為熟悉此技藝之 49 1223056 人士所理解，D項電路41〇係作用為提供一修正後的流量 。凡號FS3 ’其係表示該流量訊號為如何改變以及改變多快 修正後的流量訊號FS3係接著為隨著設定點訊號SI2 而提供至一減法電路42〇，其取得修正後的流量訊號FS3 與設定點訊號SI2且基於其差異而產生一誤差訊號E。誤 差訊號E係接著為乘以增益項G (因此為於一增益/落後/ 領前（GLL)控制器之用詞“增益，，）且提供至一比例增益項_ 440與一積分增益項450。 比例增益項係將訊號eg乘以一固定的常數，且接 者提供輸出訊號EGKP至一總計電路470。比例增益項440 係運用以作用為提供驅動訊號之一分量，基於訊號阢而移 動控制閥170為某-固定量，因而允許控制閱17〇為基於 誤差訊號E的一變化而快速修正。 此例增益項440亦提供阻尼，有助以防止於驅動訊號 DS與造成的流量之振盪（ringing)。舉例而言，隨著誤差鲁 訊號E減小，且來自積分器46〇之輸出訊號係增大，誤差 矾號E乘以Kp之值係減小，由於Kp係較佳為小於丨，因而 減小所發生之過度衝量。 積分增益項4 5 0係由另一個固定常數κ ι而乘以訊號e g ’且接著提供輸出訊號EGKi至積分器460之一輸入。八 器460係積分該訊號EGKi且提供所積分後的輸出至總 路470之一第二輸入。就作用而言，積分器46〇之輪出係 提供一訊號，其表示經過一段時間之誤差訊號E且^表該 50 1223056 誤差訊號於過去為如何改變（因此為於增益/領前/落後 (GLL)控制器之用詞1後”）。給&誤差訊號e，積分 器糊係起始於—特定斜率，且隨著指示流量（例如：叫 增大(假設一新且較高的設定點已經輸入），誤差訊號E係 減小，使得積分器460係停止積分（即：減緩其為多快變化） 且來自積分器460之驅動訊號輸出的分量係停止增大。積 分後的輸出訊冑EGKl係接著與比例增益項之輪出EGKp而總

e十於總•電路470 ’且總計後的輪出訊號DS係提供作為至 閥致動器1 6 〇之一驅動訊號。 此外，當控制器係轉換自—零流量至一控制流量狀態 ，一基礎（pedestal)(未顯示）係可提供以預設該積分器 糊至一特定值。該基礎係m 而將提供一驅動位車 ，甘& "Γ ίο » 5助伹早DS ’其係正好在打開該閥且允許流通 所必須的㈣位準之下1此方式，對於積分H為跳升至 基礎值所為必須的時間係可免除，且控制器將具有對於文

流量與㈣流量之間的轉換之—提高響應時間。 π * 3圖所不’總計電路之輸出係提供至閥致動器 160,其概括包括一閥驅動電子電路51〇，其為耦接至一電 子機械致動器52〇。任何適合的閥驅動電子電@川係可 運用以接收驅動訊號卯且轉換驅動訊號DS為，、電 流、或其他訊號，其能夠銘細 移動閥丨70至一期望位置以提供 期望的流率。再者，閥驅動電子電路510係可包括習知於 MR㈣適合㈣驅動致動電路，以驅動螺線管 (solenoid)致動式的控制關茂 制閥壓電致動式的控制閥、等等 51 1223056 。根據其利用螺線管致動式控制閥之本發明的一個實施例 ’間動電子電路51〇可包括其降低於螺線管致動式控制 閥之磁滯的影響之電路，如進而詳述於後。 第6圖係關於第4圖之上述的多個訊號之例圖，其中 :水平或X軸係代表時間，而垂直或γ軸係代表的識別訊 唬位準。如於第6Α圖所示，於一時間Tq，於訊號s“之設 ^點的-步級變化（至位準Fq)係提供。此時，誤差訊號e 係上升至位準F0，由於誤差訊號E係等於介於調整流量訊籲 < % W先前狀態）與於訊號^之設定點的值（其 見為值F〇)之間的差異。誤差訊號乘以增益項G (即··訊 f EG)係因而步進至—高值’且接著隨著時間而降低，以 弟6B圖所不之方式。由於比例增益項—之輸出係訊號 乘以常數ΚΡ (其為小於υ ’訊號啊具有類似的形狀 ’雖然於振幅而為稍微減小，如於第6C圖所示。如於第 β ，所不，於時間Tg，積分後的輸出訊號EGI係零，但 :二因方;決差訊號E之大小而開始快速向上跳升。總計電❿ 之輻出（共代表輻出訊號EGKp與積分輸出訊號EGKi ^總和）係標示為DS且係顯示於第6E圖。基於提供至闕驅 動為與閥驅動器電子電路16〇之驅動訊號DS，控制閥17〇 '、開彡日加的里，且指不流量訊號（即：流量訊號fs2)係 開始增大i SI2之設定點的新位準。隨著時間進行，誤差 就E係減小，比例增益項44〇之輸出訊號娜卩係減小， 、、刀輸出Λ说EGL亦然’且流率係建立於新的設定點之位 準0 52 1223056 里心而口，#應於其施加至質流控制器的設定點之— V:輸入’期望以得到於真實流量之一步級響應。雖然此 非為貫際可能，本發明夕杳# Μ γ ^ ^ 之貫施例係可運用以提供其響應於

口又疋點的 '一步級輪入夕 T1L 矣甘+ 輸之—致的響應，無關於步級輸入係代 表其相對於滿刻度之一 2。/半如+ 1 ΛΛη ^步級或一 100%步級，無關於所運 用之 體，且無關於入口哎出 .L 袁出口壓力，諸如此等。欲得到 此一致性，本發明之實施 ^ ^ J係挺出種具有一致的迴路增 盈之質流控制器。 曰 由前文所應理解的4，I A # 的疋4^官其關聯於沿著-質流控制 口口之一控制迴路的構株、 €盈係可能改變為不同變數 之函數，且可能取決 、於種種不同的操作條件，一質流控制 益之一致且穩定的作業备 、 工 藉著提#〜估 ......、，一組的操作條件而達成， 值迴路增益於該質流㈣ϋ之控制迴路。 應理解的是，一暂、、k座丨 用φ D 、/瓜控制盗之控制的種種層面係可運 用—微處理器而實施。舉例而古， J連 ♦屯 牛π rrn 0 GLL控制器150伤可音 知為一微處理皇 ’、了實 处王态數位吼唬處理器、等箄。π τ田^ 數増益項（例如·声只 、 Ρ =如倒 •曰皿貝W之種種控制參數 一微虛採哭無切w ’开疋係可為由 处里μ所&供。一質流控制 實施於軟體、韌种+ 之&制的種種層面係可 藝之技術。 ，、馮眾所週知於此技 # Μδ W_ 所應理解的是，於諸多情形， 拼 穩定方弋 為了貝流控制器以一 上疋方式而一致操作，質流控制器係必須於 禮及/哎校畢。4 、、生產期間而調 #手動的調措及/或校準係經常為-耗時、勞 53 1223〇56 力，、集、且叩貴的過程。此外，當—製程係要求該質流控 制益為配置以操作於不同於生產期間所運用者 流體種類及/或操作條件，一質流控制器之性能係將罕為 呈現於該質流控制器的生產期間 ，"、 ^ ^ t μ斤、ι相问的行為，即 吏貝、肌控制器係調諧及校準於多個製程流體。換言之，卷 操作於不同於質流控制器所作調譜及/或^: 流體及/或操作條件，質流控制器可能具有-不同的響應— 根據本發明之一個S面，4壬X w» 、、“…； 個層面 種配置-質流控制器之方 法係k出，允許以一製程流體及/或製程操作條件

控制器的響應為作成實皙相 八 貝々,L 、，…… 於該質流控制器為以-測試 肌-/、測试刼作條件所調諧及/或校準之響應。 、、則軾F 11月t自實施例，於單—的測試流體與-組的 置:二:一質流控制器的調諧及/或校準期間，配 而;=的:配置資料係可運用以配置該質㈣ 因於不同於生產期間所運用/之 =及 作業之性能降級，且除去體及7或麵作條件的 貴且耗時的調譜及/或校準…制'於多個代替流體之昂 的響=其：!操作於任意的流體與操作條件且呈現滿意 控制器之—初始的rm步驟’其包括：質流 。第7A圖係說明根據本,“月’貝流控制器之一隨後的配置 驟。 據本明之一個實施例的生產與配置步 54 1223056 如運用於本文且當應用至—質流控制器之術語“生產 (P — )”係概指種種任務，其涉及於準 制°°以Γ業於特定的流體種類與―特^組的操作條件: 生產係可包括：由種種的構件而建立f流控制器；在測 試操作條件下而操作該質流控制器於一測試流體; 諧及/或校準質流控制器之種種的構件及/或控制參數，俾 使該質流控制器係呈現於測試流體與測試操作條件之滿意 的行為與性能（即：具有滿意的響應）。

如運用於本文且當應用至一質流控制器之術語“配置 (C〇nfiguratic)n)或構成（c〇nfiguring)，，係概指種種步驟 ’其涉及於調適-質流控制器以在任意的操作條件之下而 操作於-任意的流體。尤其，“配置”係描述其涉及於調 適-質流控制器之步驟’以操作於不同於該質流控制器進 行生‘產的流體之-流體（分別在此稱為_ “製程流體，，與 一‘測試流體”）且在其為不同於該質流控制器之生產期 間所運用的該組操作條件之操作條件（分別在此稱為“製 程操作條件”肖“測試操作條件”），俾使該質流控制器 之響應係f質為才目同於生產#月間所觀察者。應王里解的是°， —質流控制器之配置係可在生產之後的任何時間而實行於 任何位置，包括而不限於製造場地（例如：針對一特定的已 知應用而配置該質流控制器）、或場域（例如：於一終端用戶 乡概括而言，術語“滿意的響應，，係指一質流控制器之 響應，其係實行於一特定的質流控制處理或任務之—組

、 ㈡、J 55 1223056 給定容許度。尤其，質流控制器之動態與靜態響應係執行 於該質流控制器所欲操作之一容許度範圍内。 一質流控制器係可調諧及/或校準於生產期間，以具有 對於一任意組的容許度之一滿意的響應。因此，除非另作 陳述，一質流控制器在調諧及/或校準於一測試流體與一 組的測試操作條件後之響應係應視為具有針對該測試流體 與操作條件之一滿意的響應。然而’響應係當質流控制器 操作於一不同的流體及/或操作條件而可能實質改變，使 得該響應不再為滿意。 ^概括而言’ 一質流控制器係視為具有於一測試流體與 則-式操作條件以及於—製程流體及/或製程操作條件之相 同的響應’當二響應係均為滿意（即:二響應係均實行於質 流控制器所欲操作的容許度之内）。

如於第7A圖所示，於生產71〇之期間，質流控制器 :接：有-測試流體且在一組的測試操作條件之下。質 作業的特性係得到及儲存為配置資料712。配 邛12係可於生i 71〇之種種的調譜及/或校準步驟期 而Ί如關於第7B-7F圖所更為詳述。 ^ ^ 凋為係敘述其涉及提供對於流體流量與於 的：：變化及’或於期望流體流量的變化(即:於設定 ，，得）之滿思的動態響應與行為之步驟。術語“校 靜=為指其涉及提供一質流控制器之-滿意的穩態 配置資料”係概括為應用於一質流控制器之調 56 1223056 諧及/或校準期間而得到的資訊。尤其，配置資料係敘述 其為以一測試流體與測試操作條件之作業期間所取自一質 流控制器的特性及/或測量。於一質流控制器之生產期間 所得到的配置資料係可接著運用以配置該質流控制器於一 製程流體及/或製程操作條件。 如於上文所簡述，術語“測試流體與測試操作條件” 係運用以敘述其為運用於一質流控制器之生產期間的一流 體與操作條件。術語“製程流體與製程操作條件”係敘述 其典型為由針對質流控制器的一特定應用之一終端用戶所 期望之流體與操作條件。 應理解的是，相同型式的流體與操作條件係可運用於 測試以及製程之目的。然而，因為一質流控制器係無法調 諧於每種流體及/或在所有的操作條件下，本發明之某些 層面係涉及一種質流控制器，其為於生產期間而調諧及/ 或校準於一特定的測試流體且在一特定組的測試操作條件 下，俾使該質流控制器係可配置以在其後為操作於一不同 的流體及/或操作條件。是以，應瞭解的是，術語“製程 流體”係非為運用以敘述不同型式的流體，而是說明該流 體係可為不同於質流控制器所作調諧及/或校準於其者。 同理，術語“製程操作條件”係敘述一組的操作條件，其 可能非為相同於質流控制器所作調諧及/或校準於其者之 測試操作條件。一組的製程操作條件之一者、某些、或是 全部係可能為不同於測試操作條件。 於配置步驟720，生產期間所得到的配置資料71 2係 57 1223056 可為運用以利於該質流控制器之配 製程操作條件。根據，施例，配或 1::2。_之期間以決定其關聯於質流控制器之控制參數於 :乍…製程流體及/或製程操作條件之質流控的 712V 於一生產步驟710之期間得到的配置資料 =運用以決定控制參數，其有利於以一製程流體= 條件之質流控制器的配置，俾使質流控制器係 3忍的響應（即：質流控制器係配置以具有實質為相同的 ;應=程流體與製程操作條件，如於運用測試流體與測 。式刼作條件的生產期間所觀察者）。 、 於質：=於本文之術語“控制參數，，係概括為指其關聯 -工制益之參數，其有利於質流控制器之操作。控制 >可包括（但是不限於這波器係數、增益項、 生化曲線、等等。尤其，控制參數係指其當一質流； 條：為配置以供#作於一任意的製程流體及/或製程操^ 條件（即：配置以呈現一滿意的響應）而可能需要變化、修改 、或添加之參數。 如運用於本文，片語“配置以供操作”係意欲以敛述 配j 一質流控制器為使得當其操作時，該質流控制器係呈 2 -滿意的響應(即:具有不滿意的響應之質流控制器係概 括為視為不操作）。 π應理解的是，概括而言’生產710係僅需要進行一次 於單—測試流體與一組的測試操作條件。然而，配置720 係可於一質流控制器的壽命期間而重複任何數目的次數。 58 二其二乍=:要操作該質流控制器於-不同的製程流體 作條件:重：置可^^^ 復配置7 2 0 ’俾使質痛如r生丨丨盟、及σ 應於新的制， 平便貝-控制益係呈現滿意的響 斤的t程流體及/或製程操作條件。 配置=進而理解的是，不同型式的質流控制器之生產與 及不同的質流控制器實施係可能需要不同的步驟。 :化且ΐί係應包括步驟’使得質流控制器為已經適當特 “的響應為建立以操作於—㈣測試操作條件， :充分的配置資料為已經得到以有利於質流控制器之 q、配置。同理，概括而言，配置係應包括步驟，其 必要以當操作於一組的製程操作條件時而建立如同於i產 期間所觀察者之實質相同的響應。 、 第7B圖係說明根據一個實施例之方塊圖，其包括可實 行於-質流控制器之生產與配置(例如:於第7A圖之步驟 71〇與720)的種種步驟。生產71〇可包括：一感測器調譜步 驟10、-閥特徵化步驟20、一回授控制器調諧步驟3〇、 與-校準步驟40。所應理解的是，生產71〇可包括a為未 顯示於…10之其他步驟，舉例而言，涉及於建立該質 流控制器之步驟，諸如其為習知於此技藝者之旁路器匹配 、等等。 於生產710之種種的範例步驟1〇 — 4〇，質流控制器係 特徵化’且滿意的響應係建立於—組的測試操作條件。配 置資料係於生產期間所得到，其有利於質流控制器之配置 以操作於一組的製程操作條件，如進而詳述於後。 59 於感測器調諧步驟1 Ο，一皙、、 ’俾使立呈斑貝机控制器之流量計係調譜 八見滿思的動態響應。尤其，泞詈斗 構件係調增l：i你π分rV、 、 ϋ十之種種的 I白以使付该感測器輸出（例如立 應於透過威瘅哭少、*曰μ η , 為滿思地響 牧这應益之流置的變化。舉例而言， 所論述，感測器調諧係可包括. ' 圖 波器係數、户… 規化與響應補償遽 流體步或。增益，俾使流量計係響應於 eP J《測盗輸出具有步級形狀，1密切 目似於流通路徑中的流體流量之步級變化。此外，補 厭… 、供一偽流量訊號，其密切接近對於 ，之感測器與感測器電子電路響應。於調諧步驟W 所得到的資訊（諸如：濾波器係數、校正曲線、及/或增益項 )係可儲存作為配置資料712。 、 。。根據-個實施例，質流控制器包括至少一個數位據波 态二此數位濾波器係可程式規劃以實施一補償濾波器(例 如：第8與12圖所示之補償濾波器28〇)，以補償由壓力暫 恶所造成的偽流量指示。 特別而言，濾波器之變換函數（例如··式6及/或式7) 係可實施於感測器調諧步驟1〇，藉著程式規劃該數位濾波 器為如後： 藉著：Ρ=4ΐξωρ/(ΐ2ωρ2+2ΐξωρ+1)，Q=t(〇jpA)，及 t=Tsample/2。 其中： ωρ:極點（p〇ie)頻率。控制（1〇be)葉部之上升/下降時 間與“宽度”。亦為影響葉部之高度（增益）。 1223056 度 ξ:阻尼因冑。控制過衝量。亦為影響葉部之寬度與高 Κ、益。设疋演算法輪出之濾波器段的部分之各 影響該響應之高度。 t:取樣週期Τ除以2。 該j〇係由取得濾波器轉移函數之雙線性變換而造成。 尤其是，<7之轉移函數。p與Q之值係計算，俾使補償 遽波器係構成期望的偽流量訊號。於本文所參照為可修正

的參數之參數ω、ξ盥K s ” Κ係可變化以調諧濾波器而提供一 偽流量訊號，其適以補當 a、，， 兩铷重豐於一感測器輸出訊號之偽 量資訊。 一種調諧此等泉翁於 〆數於生產期間之方法係敘述於後。 生產期間，壓力脈衝係 π 、 、

'、I入至感測器’且感測器之一變靡 係記錄。此外，斜於γ W 脈衝之一壓力換能器的響應係亦為

吕己錄。可修正的泉盤总从W ^ /數係接者調整以配合該濾波器的輸出至 感測器的響應。舉例而4 ^ 询®主 而δ，一最小平方配合（fit)係運用以 使得於濾波器輸出盥★ 〜°己錄的感測器響應之間的誤差為最小 〇

種種的最佳化t、、L Y 去係對於熟悉此技藝之人士而將發生 ”:為運Ί周整遽波器參數而未偏離本發明之範嘴。 文迷之方法係其執行_最小平方配合之一種方法。

用於濾波器之—έ日AA 、、且的預設參數係選取。針對此實例之 目的，欲作調諧之補待 述者。如此，六 ‘濾波器係類似於其關連於第8圖所 严白遽波器之各者係將具有三個可修正 61 1223056 的參數以㈣，針對總數為18個參數…範例組的預設參 數係顯示於後。

對應於引入至感測器的壓力脈衝之來自壓力換能器的 壓力讀數係輸入至預設的補償遽波器，其具有預設的參數 以提供-預設的波形。-矩$ w係接著產生，以儲存其關 :預設的波形為如何相對於可修正的參數之變化而變動之 貧訊。藉著個別改變可修正的參數以某些△(例如：預設值 之1%)且產生來自具有變動的參數之濾波器的波形，矩陣W 係產生jib等波形之各者係接著為減自該預設的波形，以 差八波形如此，18個差異波形係提供以調諧於第 8圖所示之歧器。此等差異波形係各者儲存作為於矩陣讲 之表目（entry)，提供具有Mxj\f維之一矩陣，其中，n係 可修正的參數之數目，[係取自該遽波器輸出的取樣之數 因此°亥矩陣έ有其描述遽波器輪出之各個參數影響 的資訊。 θ 斤如為眾所週知於此技藝，18個參數之最佳化係可能為 計算耗費甚多。如此，可修正的參數之數目係已經藉著辨 識各個*數之貝獻的重要性而減少。參數之實際的縮減係 可取決於濾波器輸出之實施與期望的特性及控制而變動。 濾波器1與2係主要為運用於其提供之延遲。如此， 62 1223056 對於此等錢器之增益項係可能無須為變動 ^值。 縮減該等增益項以最佳化 、預，值 、9 Rβ产 4 5與Κ6。濾波器1 與6係將一直維持一“阻尼”因數為卜如此，僅 2《3與ξ4係可能需要為最佳化。此外，可能僅為必須以變 =且依比例決定其他的頻率參數，以保有其顯示於說明 範例的預設值之表中的關係。是以，纟必須為最佳化之可 修正的麥數之數目係縮減至LL、 D Xi 6 《3、《4、⑴3， 使得計算工作為易於處理。根據此範例的參數 的矩陣係造成一個MX7矩陣。 & # $ 如論述於前文，矩陣M係描述該遽波器輪出為如何關 於可修正的參數之變化而變化。由此資訊，於可修正的參 數之一組的變化係可求解，使得滿足下式： W^ParameterDelta=WaveformError (式 4) 及

WaveformErrorKSensorOutput-DefaultWaveform)(式 5) 其中： "

SensorOutput二歸因於一壓力脈衝之來自感測器的輸出 Def aul tWavef〇rm=具有預設參數之補償濾波器的輸出 W=所產生的差異矩陣（MxN)

ParameterDelta (Νχ1)=描述於N個可修正的參數各者之變 化的一行向量。 式4係可能於某最佳配合的意味而為真，且可能不代 表絕對等式。ParameterDelta係可根據熟悉此技藝人士所 將想到之任何數目的方法而求解。對於儲存於 63 1223056

ParameterDelta向量之N個可修正的參數之變化係接著為 加至預設參數值，以提供補償濾波器之最終值，其為儲存 於所運用於調諧後的感測器之數位濾波器。

ParameterDelta係可藉著反覆運作而求解。如此，可 能必須在各個反覆運作之後而更新DefaultWaveform，且提供一 CurrentParameter向量以儲存所累積的ParameterDelta值。若 η係反覆運作值，則 CurrentParameter^預設參數

CurrentParameter/CurrentParameterVi +ParameterDe1tan DefaultWaveformn=運用儲存於 CurrentParametern 之值的滤波 器輸出

WaveformErrorn=(SensorOutput-DefaultWaveformn) 熟悉此技藝之人士係將想到調諧一補償濾波器的參數 之種種的方法。然而，本發明係不限於藉其得到濾波器的 參數之該種方法。欲得到一補償濾波器之種種的方法與處 理方式係視為於本發明之範疇。 於閥特徵化步驟20，質流控制器係充分為特徵化，俾 使其可配置為以一致且穩定的方式而操作以響應於種種的 操作條件及/或特徵之變化。根據一個實施例，質流控制 器之一控制迴路的一系統增益項係可決定，且系統增益項 之一倒數係決定及施加至控制迴路以提供一定值迴路增益 。此外，於系統增益項之決定期間所作成的測量係可儲存 作為配置資料且為稍後運用於配置期間，如為關於第7C圖 所進而詳述於後文。 64 1223056 ;"杈技制器凋諧步驟3〇，關聯於回授控制器之控制 ’、控制電子電路係調諧，俾使該質流控制器係呈現對於設 定點的變化之滿意的動態響應。根據一個實施例，關連於 乂回斤⑽述之種種的PID參數係可設定，俾使GLL控制 器係呈現合意的動態特性，諸如：安定時間、最大過衝量 、與衝量不足、等等。 =校準步驟40,質流控制器係校準，俾使其呈現滿意 的穩恶響應。；. 根據一個實施例，質流控制器係校準以提供 二：透過質流控制器的實際流體流量與由流量計所指示的

Li例广I量訊號FS2,亦稱為指示流量)之間的-線性 ~於質流控制器所意欲以操作於其之流率的範圍。 所γΓΓ別所示之範例的步驟50與60，於生產川 之ir π配置貧料以及關於該質流控制器所配置以供操作 參數二Γ乍條？的資訊係運用以修改該質流控制器之控制 期門所/吏當操作質流控制器於製程操作條件時之於生產 /月間所建立的響應係未實質改變。 如於第7Β圖所示，曾汽批在丨时 質机控制益之配置720可包括一系 :二……一系統配置步驟6〇。於系統增益分 ==H統增益項係得到且接著分解成為其構成的 西=資料至少部分為基於f流控制器之生I川所得到的 然而’系統增益分解步驟5〇可能 制器之某些實施且代表僅為_種方要於貝4 之-個典型係可提供至系統配置步驟6〇。…致動… 65 1223056 是以’應理解的是，於本文論述之實例，在其關聯於 一質流控制器的種種構件之增益項為可直接得到的狀況下 ’則涉及一系統增益項的測量與隨後的分解之步驟係可為 不必要。舉例而言，於某些質流控制器，一步進致動器係 可運用’由於其，關聯的增益項係可由致動器之機械設計 而直接得到。於該種情形，於生產期間之一系統增益的測 罝（例如：於第7C圖的閥特徵化步驟2〇之記錄cDA，）與於配 置期間之系統增益項的分解（例如：步驟5〇)係可省略，由 於藉著为解該系統增益項（例如：增益項c)所提供之資訊係 可為直接得自該致動器其本身。 。而，於生產期間得到系統增益項資訊且於配置期間 分解系統㉟益項之方法❹出一種用於 之方法，概括而言，其可應用至一質流控制器之任何 以提供例如致動器之—模型，其中，並無其他者係可為 利用，或是該資訊係無法直接得到。如此，此方法之細節 係已&併人於帛7C-7F圖所示之實施例所敘述的生產及配 置步驟。然而，本發明之層面係不限於運用此種方法，亦 非為限制於此種方法可能為必要之質流控制器。 〜示既配罝步

置之—製程流體及/或製程操作條件而決定，俾使質$ =係當操作於該製程流體及/或製程操作條件而呈老 項:的響應。根據—個實施例’—倒數（rec：iprocami I ^刼作條件之質流控制器白 稷構件之個別的增益項桊

:積的倒數而形成。該等增I 66 1223056 係可決定自閥與閥致動器之一實際模 應用於質流控制器之一控制迴路 ，益項係可 。 彳/、—定值迴路增益 範例生產步驟與配置步驟之進一 7C—7F圖而敘述。 乂的細節係關於第 第7C與7D圖係說明一個範例 ^ 序’以供得到於生 y 一貪流控制器的調諧及/或校準_ n > 、 。 又+功間之配置資料 、第7E肖7F圖係說明另_個範例的程序， 質流控制器而操作於一製程流 八-以 盔丁门 瓜體及/或製程操作條件，苴 為不同於該質流控制器所已經調諧及/或校準者。 八 於第7C-7F圖所示之用於生產及配置的程序係可應用 於類似於第1圖所示者之一質 w Θ 貝机控制态。然而，應理解的 疋’本發明之此等層面係未如此受限，且可應用至其且有 種種不同構件與操作特性之種種的質流控制器。 於第707F圖’可儲存作為於—質流控制器之生產期 間的配置貝料之範例的資訊係說明於標題“配置資料，，且 置放於標示為712之方塊。所應理解的是，說明於圖式中 的資訊係非為限制，且亦非視為一要求。一質流控制器之 各個實施係可具有一不同組的配置資料，其有利於質流控 制器之配置以供操作於一製程流體及/或製程操作條件。 第7C圖係說明根據本發明的一個實施例之一感測器調 諧步驟10與一閥特徵化步驟2〇的進一步細節。於感測器 調譜步驟1 0，一質流控制器之流量計係調諧使得其呈現滿 67 1223056 意的動態響應’例如：對於—流體步級（step)。_ 係指於流體流量的一變化，豆且有一牛 机-V、、及 文化，其具有一步級函數的特性，

括於流體流量之正與負的步 L

於：驟12’流體步級係施加至流量感測器。流量感測 益糸接者為調諧於步驟14，俾使響應於—流體步級，一步 狀的流量訊號係提供。此步級狀的流量訊號之合意的特 敛可包括：上升時間、安定時間、最大過度衝量與衝量不 =、等等。舉例而言，參考回到關於第i與2圖所述之質 4，制器，調諧該流量感測器之步驟可包括：感測器與感 測益電子電路23G之調諧、正規化24Q與響應補償25〇。

舉例而言’響應補償遽波器25G之濾'波器係數可為調譜以 重：：形如於帛3圖所示之訊號。應理解的是，概括而言 ::質流控制器之各個實施係可具有其為可作調諧之一不 :組的參數。然而，感測器調諧步驟！。之意圖係欲確保流 :感測态呈現滿意的動態特徵。如於第7C圖所示，關聯於 :供其針對透過感測器導管之滿刻度流量$ 1〇之一感測 器輸出的正規化增益係可記錄為配置資料。 2閥特徵化過程20，一測試流體係於一已知的入口與 2 口，力之—組選擇的設定點之不㈣定點而提供至質流 ^制杰。於各個設定點，所造成的驅動位準係記錄。術語 動位準(drive level)，’係、描述所提供至閥致動器之驅 動：號的值。舉例而言，驅動位準可為一電流或一電位之 測里值。駆動位準亦可為-數位控制訊號之值，其可轉換 為電氣汛號以控制閥之機械位移。於第ϊ圖之訊號Ds係 68 1223056 一驅動訊號之一實例，其值係驅動位準。 於-個實施例中，未作調諧而已知為收傲之一以控 制器係運用於此步驟。是以，於該組的選擇設^點之各個 又疋”’占係將收斂至感測器輸出。於某些實施例，記錄於此 步：之感測$輸出與驅動位準資訊係運用以計算該質流控 制器之口成的增盈項。舉例而言，於第％圖之閥特徵化 步驟20,對應於其關聯於閥致動器16()、^ 17()、與流量

十〇之乓孤項的乘積之一合成的增益項CDA，係計算自該 閥之特徵化期間所得到的資訊。 胃於步驟2卜來自一選擇組的設定點之一組的設定點係 提供至質流控制ϋ。該組的選擇設定點係可為以任何適合 方式而選取。舉例而言，於-個實施例，該組的選擇設定 點係滿刻度流量之種種的分數者，其於某位準而考量該質 流控制器所意圖操作於其之錢。所選擇的設定點係無須 為平均間以跨於啫值之範圍。此外，任何數目的設定點

係可作選擇。概括而言，選擇的設定點之數目係應為足以 適萄特徵化閥致動器於該質流控制器所意圖以操作於苴 範圍。 、八 、於第7C — 7F圖所示之種種選擇組的設定點各者係無須 為相同於彼此。為了說明該等設定點為無須相同於各組， 舉例而言，下標vt、cb、與cf係已運用以分別指示其針 對閥特徵化、校準、與配置步驟所選取的設定點。然而， 應理解的是’此等組合係可能為部分或全部相同。 於步驟21，一第一設定點係選取自一選擇組的設 69 1223056 定點{ vtSG，vtS〗，vts2,…丨。一小的偏差η係選取作為對於 没定點vtSi之一偏移。然後，vtSG + n係施加至控制琴且兮 控制器係允許以收斂。當控制器係收斂，感測器輸出係^ 等於所施加的設定點。於步驟22，所得的驅動位準係針對 設定點vtSi而記錄。 於步驟23，vtSG-n係施加至控制器且允許以收斂。所 得到的驅動位準係再次記錄，如於步驟24所示。於步驟 25, 一合成的增益項CDA’係決定。舉例而言，合成的增益 項係可藉著取得於二個設定點（即：2n)的一變化且將=* 化除以於步驟22與24所記錄之驅動位準的一變化而決定 。此比值係代表對於設定點”％之合成的增益項cDA，。如 於前文所述，增益項C肖D係分別為關聯於閥致動器與闕 :増益項A’係關聯於流量計且代表其不具有線性化26〇的 貢獻之流量計的增益（即：關聯於感測器輸出的增益）。該質 机控制益針對各個設定點所收敛至其之感測器輸出值 2於錢定點所決定之合成增益項⑽，係可儲存作為配修 / ^1 25係針對於該組的選擇設定點之各個設定點 二；：重硬。結果係一組的點對{感測器輸出，CDA，} i。於 併幻中，5亥組的點對丨感測器輸出，CDA，} i係記錄作 錄於Z流控制器的手動調諧之配置資料。此彳，對於記 成：二：2〇之各個CDA，，-倒數增益項G=1/CDA，係可形 栌制'數"盃項G係可於後續控制器調諧步驟而提供至 以提供穩定度至控制器。 70 於回扠拴制态调諧步驟30，關聯於質流控制器的回 控制器之種種的參數係調譜以提供滿意的動態響應； 於提供至質流控制器之一連串的流體步級。應理解的是， 一質流控制器之各個實施係可具有-不同的控制方法(例 如.？、PID、ID、等等）。用於調諧-質流控制器之回授 控制》』固耗例程序係關於第4圖所緣出之以控制^ 而敘述於後。 為 ;y驟32由其為於步驟2〇所作出的測量而形成 倒數=益項G係施加至GLL控制器。於步驟以，流體步級 精者步進該設定點而提供至質流控制器。舉例而言，於 第1圖之SI2係由設定點之一組的不同變化而修正； 不同的叫係可選擇，俾使該控制器係針對 變 :::滿二度流量之趣步級變化(::: 乂度抓里之5%的一 △&)而適當調諧。種種的△心之 =大小係可針對各個實施且根據特定該㈣ 異操作需求而為不同。 之差 於步驟36, GLL控制器之種種的參數係設定 似控制器係滿意響應於設定點的不同變化，如由=

Sl所定a。舉例而言，包括ρπ)常數m等之參數 可。周D白以提供對於設定點的變化之一期望響應。 :皆之控制器的種種特徵係包括而不限於:上升時間 過度衝量/衝量不足、安定時間、等等。 於校準步驟40,已經調譜該感測器與控制器於 的動態響應，且已經得到對於種種的設定點之合成增兴 1223056 CDA ’，質流控岳丨I哭a 、 杰係進行一校準步驟以確保該質流控制器 具有滿意的穩離變_ , t 〜、I應。该質流控制器係一部分為校準，俾 使於實際流體洁吾纟 — 里與心不流ϊ之間的關係為線性。此外， 配置貧料係可得至丨丨甘 ，、為有利於該質流控制器之配置於一 製程流體及/或製避搞从μ μ 表矛知作條件，如於第7Β圖之校準步驟40 所述。

、、六於^準步驟4〇之步‘驟4卜一滿刻度範圍係針對該^ :控制态而疋義。根據-個實施例，實際的流體流量係須 η、 μ ; 1 · 〇之一感測器輸出。一近似的線性化曲線肩 提仏俾使於所疋義的滿刻度流量，指示流量係將具有灰 1.0或接近1 〇夕_7 、士旦> · 值。近似的線性化曲線係接著施加至 ^里口十110。應理解的是，對於最大感測器輸出與指示流 夏之值1.0係範例而可為替代以任何期望的數值。 點於/驟43 ’ —第一設定點cbSo係選自一組的選擇設定 ^ Cb G’ Cb l CbS2’ ·..}且施加至質流控制器。由該設定點所

k成之於流通路徑的實際流體流量係接著作測量。對應於 各個設定點，感測仏山 级則為輸出與實際流體流量係記錄。應理解 的是，若較為方便，公赵Μ · 刀數（fractional)流量（即：其除以關 聯於測武流體的滿刻声益 ^ j度粑圍之實際流體流量）係可記錄以 代實際流體流量，且有關的資訊係存在於二種表示。步 驟41與43係接著為4+剩·坤& ^ 、…十4 5玄、。且的選擇設定點之各個設定點 1 * "的點對{感測器輸出，實際流體流量 〆可為儲存作為配置資料，如於步驟44與45所述。 於點對{感測器輸出，f際流體流量“之間的關係為 72 1223056 描述其關聯於m且介於料同流率而流通於感測器導 B與貝流控制器的流體比例之間的非線性。是以，一線性 化曲線係可決定自此等點對，以確保於流體流量與指示流 量之間的關係為線性。於一個實施例中，其校正對於關： 於點對{感測器輸出，實際流體流量^的非線性之一組的 點係決定。一立方體仿樣係配合至該組的諸點，俾使其為 連續且通過點(0，0)(即:流體流量=〇且感測器輪出，之 一線性化曲線係提供。於步冑46，線性化曲線係施加至質 流控制器。應理解的是，多個其他曲線配合方法係可為替 代運用，包括而不限於：片段式線性近似、多項式近似、

。。於步驟10-40之期間’配置資料係已經由該質流控 器之種種的生產步驟而記錄於—賴流體與測試操作條 。配置貧料係含有資訊’其有利於質流控制器之配置以 作於一製程流體及/或製程操作條件。應理解的是，於· 質流控制器之手動㈣期間所記錄之該組的配置資料係 :決於質流控制器之特定實施而為不同，且可能為不同: 弟7C與7D圖所示者。是以，對於一質流控制器 定實施的配置資料係僅為描述於一質流控制器之’ 所得到的資料，其為有利於f流控制器之配置以操作於i 製程流體及/或製程操作條件。 舉例而言，於第7C與7D圖所示之實施例，步驟1( 40所記錄的配置資料包括：感測器調譜參數、來自 調諧步驟之單一增益、調諧條件、校準條件…且的點 73 1223056 ί感測器輪出 ’ } i、一組的點對{ 量込、與針對ΐία測為輸出，流體流 野測4流體之一滿刻度範圍。 於閥特徵化步驟20，點對{感測器輸出 。如上所述，人出 ，CDA丨丨係記錄 口成的乓^項CDA，係其分別A 器、閥、虚产旦斗沾秘、， 別為關聯於閥致動 ，、w里计的增盃項之乘積。麸 益項CDA，之描、，s η .....而，對於合成的增 之相盃項C、D與Α，的個別貢 值得注意的是，Α，说你炎甘 獻係未知。此外， 一部分者。 係僅為其關聯於流量計之總增益項Α的

:系統增益分解50，其貢獻至合成的增益項⑶… :的:曰盈項係隔離自該合成的增益項，藉此，其可為於々 、'"的糸統配置步驟60卩針對—製程流體及/或製程操㈣ 件而決定n應理解的是’步驟5卜56係對於一質立 控：器之某些實施而可能非為必須，舉例而言，於一閥劳 動器之-準確的模型係可㈣之情形，或是針對—組的樂 程操作條件之關聯於致動器的增益係可直接得到之情形。 如上所述，系統增益分解50係提供模型化閥致動器的行為 之一種較為一般的方法（例如：針對一組的製程操作條件而 得到增益項C之一種方法）。 於步驟51，增益項A係決定。於先前所述的實施例， 流量計係已經調諧及/或校準，俾使滿刻度流量之25%係造 成0· 25之一指示流量，滿刻度流量之5〇%係造成〇· 5之一 指示流量，滿刻度流量之75%係造成〇. 75之一指示流量， 以此類推。介於流通路徑的流體流量與指示流量之間的關 係為線性’因此’關聯於流量計之增益（即：增益A )係一定 74 1223056 值。 疋以，增益A係可直接決定於步驟51，藉著將指示流 里除以於任何的期望點之流體流量，最簡單者係藉著線性 化曲線所確保為1之滿刻度流量與關聯的指示流量。因此 ，於最大指示流量為1之實施例，增益A係等於滿刻度範 即：針對一特定流體種類之通過該質流控制器的滿刻度 流$值）之倒數。概括而言，增益A係等於其除以關聯於一 特定流體種類的滿刻度範圍之最大指示流量值。 於步驟52，合成的增益項CDA係形成。增益項A，係關 聯於机ϊ計而不具有線性化曲線的貢獻之增益，而增益項 A係關聯於流量計且包括線性化曲線之—增益。因^，介 於A’與A之間的關係為藉著定義線性化曲線。是以，合成 的2益項CDA係可藉著加入線性化曲線的貢獻而直接決定 ，忍即，藉著將CDA，乘以其關聯於線性化曲線之增益項（ 例如··將CDA，乘以該線性化曲線之導數）。於步驟52之各 個反覆運作，增益項CDAi係形成於設定點且提供至 驟53。 八 於步驟53,增益A之貢獻係移除。由於合成的增益項 CDA與個別的增益項a (滿刻度範圍之倒數）係均為已知， 增益A之貢獻係可除出自合成的增益項cda，而保留其關 聯於閥致動器與閥之合成的增益項CD。如於步驟53所示 ，增益項^^係形成於設定點况且提供至步驟54。不 如於前文所論述，增益C係於閥位移的變化除以於驅 動訊號(例如··由GLL控制器所提供之⑹的對應變化。增 75 1223056 亚D係於流體流里的變化除以於閥位移的對應變化。 於步驟54,增益項D係決定，且闕位移係計算於一選 擇組的設定點。為了進而區別該合成的增益項⑶，閥之一 實際模型係運用以決定其為欲在一特定組的操作條件下而 達到一特定流體流量所必須之閥位移（即··決定增益D)。可 運用以作成此決定之閥的一個實際模型係顯示及敘述於1 標題為“實際閥模型，，之下文的段落D。應理解的是

同的閥與閥型式係可具有不同的實際模型。再者，可能存 在超過一個實際模型，其可為運用以模型化任何特定的間 之特徵。是以，本發明係不受限於任何特定的閥模型。 於一個實施例，增益D係藉著計算欲達到其為由一組 的選擇设定點“S°，dSi，ciS2，···}代表之各個流體流量所須 的閥位移而決定。一偏i n係可選取，且增益項D為藉著 。十#於ciSi-n與dSi+n之閥位移且形成於設定點的變化對於 閥位移的變化之比值而決定（例如：△位移）。另外，於 dS,之位移係可決定，或於a—n肖dSi+n之位移值為平均 以決定於dSi之一位移。如為所述，於步驟54之各個反覆 運作，增益項Di與於設定點dSi之閥的位移係決定。 於乂驟55 ’增盈項D係除自合成的增益項CD，因而隔 k皿員C。此外’ 一組的設定點丨c，位移丨〖係產生以提供 该致動器之行為的一模型，藉著運用於生產710之該組的 測試操作條件。已知的是，增益項C (關聯於閥致動器之 增盈）係通常非為直接取決於製程流體及/或製程操作條件 ，雖然其可為閥位移之一函數。於步驟55之各個反覆運作 76 1223056 ’增益項q係藉著移除增益項~之貢獻㈣成，針對於 6又疋點dSl所計算的位移，且儲存於集合{C，位移h。 v驟52 55係針對所選擇的設定點a之各者而重複， 俾使一組的點對{C，位移}ι係產生，其提供關於閥致動器在 5亥組的測試操作條件下的行為之資訊至後續的配置步驟。 於糸統配置步驟6〇,控制參數係針對-製程流體及/ 或製程操作條件而決定。實際的模性係考慮流體種類、入 ”出口 c力H等等。是以’增益D係可針對一製 程流體及/或製程操作條件而計算，藉著提供該流體種類 貝成與製程操作條件至實際模型、且計算達成種種的代表 流體流率所必須之位移。由閥的實際模型與閥致動器之行 為的模型而衫之位移，增益項C係可針對製程流體及/或 製程麵作條件而計算。於一個實施例，致動器之行為的模 型係於系統增益分解步驟5()所產生之點對{c，位外。然 而’於該閥的行為係已知或是可直接測量者之實施例，增 益C係可直接由該閥而決定。因此，已經得料益項^ 卜合成的增益項CD係可形成。隨後，增益a係可藉著： 定對於製程流體之-滿刻度範圍而計算。是以，^^ 項CDA係可針對製程流體及/或製程操作條件而決定。曰孤 系、統增益項之倒數係可形成且施加至—GL=制器之 控制迴路（例^增益項G)。應理解的是，G係可為該質流 控制器的一或多個操作條件之一函數，操作條件係諸如· 設定點、入口及/或出口壓力、溫度、等箄。 :·

^ 例數增益項G 係可施加至GLL控制器，俾使質流控制器 " k制迴路具有 77 1223056 關於G為其一函數之至少一或多個操作條件的_定值迴路 增益。因此，質流控㈣器、已經配置以操作於一製程流體及 /或製程操作條件，如進而詳述於後。 _ 於步驟61，關聯於質流控制器所欲配置於复的一製浐 流體之-滿刻度範圍係決定。一種決定滿刻度範圍之方： 係計算-轉換因數，基於該製程流體與測試流體的比熱比 值乘以其關聯於測試流體之滿刻度範圍。應理解的是，其 =方法係可為適當以計算關聯於—特定製程流體^刻度 =。舉例而[若為適當，關聯於—特定製程流體之滿 刻度範圍係可直接測量。 於步驟62’增益項D係由閥之一實際模型而針對一製 程：體及/或製程操作條件所決定，藉著施加製程流體種 類貝錢/或製程操作條件至該實際模型且計算欲達成一 :且的代表流篁值{cfsG，cfSl，cfs2…丨所必須之位移。如上所 述’增盈D係可藉菩彳|| 作生 错者4取一偏差n以計算於cfs「n與 i n之閥位移且形成於設定點的變化料閥位移的變化 定（例如：2n/△位移）。另外Ά之位移係 “疋或是於“Sen與cfSi+n之位移的值係平均以決定於 f 位移①以’於步驟62之各個反覆運作，於設定 f it1之閥的增盃項匕與位移係針對製程流體及/或製程 才呆作條件而決定。 作鉻杜^驟一Μ ^曰盈項C係針對-製程流體及/或製程操 二而心於本發明之某些實施例，增益C係可直接 測I自該致動器本身。或者，增益項c係可歧自於系統 78 !223〇56 增益分解步驟5〇所產生之儲存於點對{(：，位移h的資訊 。於各個情形’於步驟63之各個反覆運作，針對該製 程流體及/或操作條件而決定於其對應於設定點^之位移 Ο 於步驟64,增益項D係乘以增益項c，以產生合成的 增益項CD。如為所述，於步驟64之各個反覆運作，來自 步驟53的增益項c.盘夾白半_^：, h 貝h興來自步驟54的增益項比之乘積係取 ❿ 得以形成於設定點cfSi之合成的增益項CDi。 於步驟65,增益項A之貢獻係移除。由於增益項A係 純為滿刻度範圍之倒數，合成的增益項CD係可除以其關聯 於製程流體之製程滿刻度範圍以形成系統增益工員⑽。如 ^所述，於步驟65之各個反覆運作，合成的增益項⑶係 除以滿刻度範圍，以形成於設定 ς 1 疋點cfSi之糸統增益項CDA. 〇 1 於步驟66，系統增益項CDa ——™6 CDAl係形成且於設定點a之所得的Gl係提供至方塊67 以形成倒數增益項G。應理解的是，增益$ g係由 何數目的技術所代表。舉例而言，一 ’、^壬 萌線係可配合至 uGl係可儲存於一查詢表，或者，增益項 = 關連於一增益項的定義之上文认 、’、可為以 „ 述的任何方式而代表 卜，增盈項G係可為一或多個操作 圖所示之-個實施例，增益項G係設=:㈣。於第- ，增益G係可另為超過一個操作條 &數。然而 函數，視一質 79 Ϊ223056 流控制器之一特定實施的需要而定。 62-66 } 者而重複’错以決定針對該f流控制器為配置以操作 於/、之製程流體及/或製程操作條件的倒數增益項G。 於V驟68，倒數增盈項G係施加至質流控制器之 =路’以提供關於至少一個設定點之一定值迴路增益： 概括而言’增益項G係將提供關於為 操作條件的一定值迴路增益。 m" « =解的h藉著基於製程流體及/或製程操作 決定質流控制器之系統增益，且藉著施加該系統增 骂俜:遣曰皿項至貝流控制器之-控制迴路，質流控制 =已經配置以供操作於製㈣體及/或製程操作條件。

I :二，質流控制器係當操作於製程流體及/或製程操作 ’而將呈現其在該f流控制器以—測試流體與測試操 〜:::之生產後所觀察的相同響應，亦即，質流控 =作於製㈣體及/或製程操作條件時而將呈現滿意的 =解：是，配置―質流控制器之過程係可透 :之運用而自動化。舉例而言，步驟5〇與60係可，著儲 子體的一程式而完全控制且執行於—電腦(諸: 人電月自）之一處理哭。田+ _ ^ σσ ，一貝流控制器係可Λ白私献 置以作業於任意的製程流體及/或製程操作條件冗自動配 如運用於本文之術語“自動，，係概括應用 -電腦或處理器之控制而為制定的一狀態。尤其，自= 80 1223056 任務、步驟、製程、及/或程序係無須廣泛的操作者涉入 或監督。是以，-質流控制器之自動配置係描述一質流押 制器之-配置以作業於一製程流體及/或製程操作條件 其無須手動的涉入。在電腦程式的控制下之—質流控制器 的配置係視為一自動配置。 ’ 應理解的是，諸如：連接-f流控制器至_電腦或處理 器、起始-程式的執行、等等之例行任務係通常為手動進 行。然而，該等任務係視為例行程序且可為一質流控制器 之一自動配置的部分者。 口 第14圖係說明一種系統’其有利於一質流控制器之自 動配置於任意的製程流體及/或製程操作條件。該系統包 括一質流控制器1〇00與電腦8〇0。 質流控制器1000包括：一記憶體1002、一處理器 、與關於帛1圖所顯示及說明之質流控制器的種種構件 = 06。該處理器係輕接至記憶體，且可為連接至質流控制 為的構件之至少某些者。如上所述，一質流控制器之作業 係可在-處理器之控制下而實行，俾冑gll控制器⑽係 由處理态1 004所實行。質流控制器1000更包括··配置資料 1012 ’其為於質流控制器之生產期間所得到且儲存於記憶 體 1002 〇 & 电月尚800包括：一記憶體802、一處理器804、一輸入 袭^ 808、與儲存於記憶體802之一程式810。程式810包 括扣令，其當執行於處理器804而實現所涉及於配置一質 ，、作業於一製程流體及/或製程操作條件之種 81 1223056 種的步驟（例如：於第7A圖之步驟712、於第7β、Μ、與 7F圖之步驟6〇與70、等等）。 ” ^應理解的是，電腦係可為習知於此技藝的多種計 算裝置之任一者。舉例而言，電⑩800係可為一個人電腦 、-膝上型電腦一手持式裝置、或能夠執行一程式之任 何其他計算裝置。再者，電㉟咖係可為以習知於此技藝 的多種方式而連接且通訊於f流控制器。舉例而言，電腦 800係可經由一電缦而連接，運用多種標準通訊方法，包 括而不受限於：標準並行㈣訊、串料通訊、萬用串行 匯流排(USB)、等等。或者’電腦8〇〇係可具有與該質流控 制器之-無線連接。是以，應理解的I，正如種種型式之 計算裝置、連接型式、與通訊方法係可適當運用，本發明 特㈣式的計算裝置、輸人裝置、連接型式、 或通訊方法。 汽，尾腦800係可連接芏，貞 控制器，藉以配置該質流控制器於一製程流體及/或製 操作條件。程< 81G係可接著執行於處理器綱。配置 入係可提供至輸入裝置8〇8。配¥於人在π a 製程流體種類資訊、|y程彳· ’^ ^括而不限 1耘知作條件、及/或相關於質流 制态之配置的其他資訊。輸 之多種裝置的任—者，=表置係可為其能夠接收資 接收來自一.、…於 而不限於-鍵盤或鍵墊、⑴ 。 、的輸入之介面軟體、指標(P〇i肘er)、等, 程式81 0係可拉I y曰 件到其儲存於質流控制器之記憶體 82 1223056 1 002的配置資料1 〇i2。根據配置資料與配置輸入，程式 81 〇係決定用於質流控制器之控制參數，其有利於質流控 制為以該製程流體及/或製程操作條件之操作。程式81 〇係 可接著施加該等控制參數至質流控制器，藉著因此修改現 存的控制參數、或是藉著添加額外的控制參數至質流控制 态。以此方式，質流控制器係可自動配置以供於該製程流 體及/或製程操作條件之操作。 於第15圖所示之另一個實施例，程式81〇係可儲存於 該質流控制器之記憶體1002且可執行於處理器1〇〇4，其 亦可運用以實施GLL控制器15卜_輸人裝置圆係可附 加，質流控制H ’以使得該質流控制器能夠接收配置輸入 、：第15圖所示之質流控制器^刪係可自動配置 根據本發明之另一個声 入口與出口堡力m: θ 申§“係已將於不同 分量….實際模型化為主要由二個 總計此等分量黏=壓料_性（動態）的壓力降。藉著 效位移係相等有(其中:對於各個分量之閥的有 體流率之所指出’於—特定流體的—特定流 司的有效位移之決中备 例如：增益項DU 、 於閥之增益項（ 動器之增益項m °、疋’且因此決定其關聯於閥致 曰皿項（例如：增益項C)。 參考第16圖，允今卜#4、 广 «以上游或入口麼力為由？]所代表而 83 =游或出Π壓力為由p2所代表，則於由㈣代表之一質流 2冑升降（Valve llft)係纟η所代表，黏性效應係單獨 夺低1力自Pi至某些中間壓力Px。無黏性可壓縮的流量 2而降低Μ力自-中間麼力匕至&。基於二個平行板之 i例如：介於閥座與射口表面之間）的流體之黏性流量的一 貝丁、模！而疋出其跨於閥^ 7 〇的黏性壓力降之模型，介於 一個平打板之間的距離H (例如：閥17〇之位移）係提供 下式： μ ^ (式6) 24 ^QLRT . 丑一'^T^y.UMxKT18 (ft3) 其中： Ρχ:黏性表面之上游與下游的壓力（psi)，· Q:質流率（seem); L:流通路徑的長度（f t); H:介於二個平行表面之間的距離（ft); w:流通路徑的寬度，w等於π · g且0係高原】65〇之 平均直控’ 0係基於測試值而等於〇. 〇4〇，，； (J ·氣體的動態黏性（centi—p〇ise) T:絕對溫度（deg. Rankine); 及：萬有氣體常數，1 545.33 (ft-lbf/lbiole-deg. R);及 R:氣體常數（ft-lbf/lbm-deg. R)。 基於通過一孔口或射口的流體之無黏性流量的一實際 模型而定出其跨於閥1 70的無黏性壓力降之模型係提供： 84 1223056

Q A 1.2686χ106Ρλ( Άυ-\)) r

\MJU (式7) 對於阻塞的流量；及

Q A

1.2686 xlO6 卜2 ] 2r Μ宁)-ι ϊ (r - i)H〇 U J (式8) 對於未阻塞的流量；其中

流量係阻塞，若 (式9) 否則係未阻塞，且其中： Q=通過閥的流量（sccm); Α=π · 0 · H=閥有效面積（Sq· in); 0 =孔口 1 640的直徑； 乳體分子量（gm/mol); Pu =上游的總壓力（torr); Pf下游的靜態壓力（torr); τι，〇=氣體溫度（K); 7 =比熱的比值。 由以上之黏性與無黏性的等式，閥丨7〇之有效位移（即 • H)係可為易於決定。雖然運用於上述的無黏性計算之某 ϋ 現為不同於黏性計算所運用者，並不存嫌 式之數值常數。 轉換口數係已經建立於各則 量的閱之有效位移’假設所測量的質流率為“ 於總壓力之貢獻，一種 略遑率前祥 禋彳开閥17〇之有效位移的 85 1223056 實行。-種計算有效位移之範例方法係藉著嘗試錯誤方式 而估計中間壓力Px ’其中’H值係由黏性流量理論(Hv，式 6)與無黏性理論（Hi，< 7 & 8)所計算，取決於流量是否 為阻塞（式9)。因此，若中間壓力係約為出口壓力之二倍 旦阻塞的流量係可假設，且式7係運用於計算之無黏性分 量，而若人π壓力係小於約為出σ壓力之二倍，式8係運 用於計算之無黏性分量。針對一給定的（^1、1)2，當1^ 與h係成為等於彼此’正確# &係得至,卜因此，計算機 制係涉及連續性的反覆運作以得到上。計算係藉著選取ρ 如…之間的中間而開始。然後，純的闕升降(Ην; ”無黏性的閥升降㈤係計算。若其決定為，Hv係大於Η =指其不存在對於黏性流量之足夠的差異遷力以傳送相 幸父於無黏性流量之所需的古 . 所而的…則於下-反覆運作期間， :二的力Ρχ，係將選取，即:於下游的厂"I與先 力Ρχ之間。反覆運作将_诗p古z丨 降Ην盥Η· 4 連乍係、k、，而直到二個計算的閥升 人h成為於彼此之0·1%。根據本發明之 2運作過程係可執行於軟體。用於執行此反覆二 腦^ 可為由熟悉此技藝人士所實行及實施於—電 個不同的流率之各者而決定。“位移係可針對多 試，基於以種種不同的流體或氣體之實驗的測 為如何變已门決定該質流控制器之增益人的部分貢獻 或氣體之比埶所主遂βν *由所運用的流體 主導。疋以，一旦質流控制器100係已經 86 1223056 猎著-已知的流體或氣體所校準，則此增益為 他型式的氣體而變化係已知。再者，GLL控制器⑽之二 盃B的部分貢獻係已知於質流控制器1〇〇，由於 曰 益之種種的常數係可儲存於質流控制器1〇〇之^憶增 且_動器⑽之增益c的部分貢獻係有效為定㈣已知 。是以’仍為保留者係針對不同的氣體及針對不同的摔作 ::而決定闕之增益—分貢獻與氣體路徑為::： 文、以及針對不同於質流控制器100所初始校準於 :::同的流體或氣體而決定該質流控制_ 100之範圍的 受化為如何補償之一種方式。 :據本發明之又一個層面，一種配置其已調諧於已知 二：/、已知流體或氣體的一質流控制器之方法係提出，里 可調諸該質流控制器而具有一幾乎相等的響應ς 不同白^體或氣體、或是於其所調諧之—不同的操作範 圍。如上料，質餘制n⑽制讀㈣於 厂如··氮氣)，其具有-已知的入口壓力與-已知的出： [力。為了簡化，本發明之一個實施例係選擇已知入口壓 力為大於二大氣壓且出口麼力於周圍。入口與出口塵力之 此選擇係針對二個理由而為有利。第一，關於阻塞流量之 二口與出口壓力的運用係有助於闊與間氣體路徑之實際模 由於僅有阻塞流量條件係可運用於無黏性壓力降之 寺式。第二，此型式之作業(即：約為二大氣壓之—壓力降) 係：型為終端用戶所運用之作業的型式。在此等條件下， 氣體路徑之增益係可定義為： 87 Ϊ223056

增益=(氣體k里變化)/(滿刻度流量範圍) / JL· 1 Q N 曰 （閥驅動變化)/(最大閥驅動） ^ 欲操作此相同的質流控制器於其具有一新的滿刻度流 量範圍之氣體“X” ，質流控制器1〇〇之閉迴路增益係可預 期為變化如後： 於氣體X的新增益 於1^2的舊增益 藏

MwY (式 11) 其中：CYc/對於氣體χ之轉換因數“ c” 氣體之分子量。 上式係近似者，由於存在其為入口壓力、溫度、與比 熱比值之一函數的一附加項。然而，此附加項之影響係 〇· 4次方，且正常為可忽略。舉例而言，假設質流控制器 100之校準係初始為執行於作為習知的流體或氣體之氮氣 此附加員之值係範圍為自對於氮氣與其他二原子的氣體 之0· 684，升至對於單原子的氣體之〇· 726， 子的氣體之0.628,缺後〜…― 夕原 “、、傻為乘以〇· 4次方。因此，來自氮 氣之差異係最多為約35%曰、 · %且通吊可為忽略。欲補償藉著不 同於校準所運用的一不同氣 』礼體及/或不同刼作條件之於辦 益的上述變化’增益項r1丄 曰 頁G係可由上述比值之一倒數而改變 ，以提供對於質流控制器之-定值的閉迴路增U為I 關於設定點，缩操作條件，且無關於運用之产體；:、 體的型式。即，若該質流控制器之閉迴路增 ，則增益項G係設定為一火缸千 嚴係 值的閉迴路增益，豆為相 ）以k供一定 E·力闕樵i 磲用者。 -個合適的力典型係將關連於一閥而敘述，該閥係運 88 1223056

用：第10圖所示之一自由浮動柱塞。柱塞之位置係由數個 :罝之—平衡所控制。第一力量係一彈力，其為意圖以恢 復.亥柱塞至其重置位置。—第二力量係來自螺線管之一磁 1，其為意圖在電子電路之控制下以移動該柱塞而遠離其 停止位置。-第三力量係介於柱塞背部與柱塞正面之間、( 於噴射孔口與高原部)的一壓力差額，該力量係意圖以驅 使该柱塞為朝向(針對前向流量閥)或遠離(針對逆向流量閥 )噴射器 第四力量係介於柱塞背部與柱塞正面之間（ 在喷射為而原部區域外側）的一流量相依壓力差額。此影 響可藉由噴射器設計而適當控制。 、於柱塞的磁力係取決於閥機械（結構與材料）、閥驅動 電流、與閥位移。於零電科，介於驅動電流與位移之間 的關係為可計算。此係可藉著利用—個標稱的閥之一磁力 模型而達成。應理解的是，於驅動電流與位移之間的關係 為亦可由於特定流體流量的閥增益測量而計算，或是其可

由其透過嘴射器而露出之—雷射干涉計所直接測量。 於任何、，’S疋的位移與驅動電流，關於驅動電流之磁力 的導數dF/dL係可計算。此係可計算自一個標稱的閥之一 磁力模型：

Fg(p)係由一壓力降0所加諸於柱塞的力量，

Fm(d，l)係由於升降丨之閥驅動加諸於柱塞的力量，

Fs(l)係由於升降i之彈力所加諸於柱塞的力量， L =閥升降 D=於零壓力降以提供升降L·所需的閥驅動 89

Dd=於閥驅動的小變化 D =於壓力降P以提供升降L所需的閥驅動 Ρ =跨於閥的壓力降 針對一給定的閥，可知（由於閥之一磁力模型）：

Fm(D， L)

Fs(L) 於平衡點與零壓力降，可具有：

Fm(D， L)+Fs(L)=0 此係允許以計算於零壓力降之L(D)。 對於任何的閥升降L，意欲具有：

Fm(D，L)=Fm(D，，L)+Fg(P) 將假設的是，Fm係針對小的Dd而為線性：

Fm(D+Dd， L)=Fm(D， L)+Dd*dFm/dD 此係提供：

Fm(D,L)=Fm(D,L)+Dd*dFm/dD+Fg(F)=>Dd=~ Fg(P)/dFm/dD 由於Fg係正比於p，可將此重寫為··

Dd=Kp*P/(dFm/dD) 此係允許使得柱塞位置為無關於p，藉著由其取代 之D’而運作閥驅動器： (式 12) D’=D+ Kp*P/(dFm/dD) 是以，式12係可為由位移補償所運用，如於前文所、 (例如··於第9與13圖所述之位移補償）。 述 L八疋’壓力降 p係可由閥環境中的壓力測量而決定。杆 心代表壓力降之一壓 I223〇56 2訊號係可輸入至位移補償方塊。磨力補償訊號係可為關 於：Kp*P/(dFm/dD) 〇舉例而十，懕六、老广 ® 準、、為必須達成如於Kp*P/(dFm/dD)所述的位 位移補償訊號係可接著為加至自一控制迴路所發出的1 動訊號，藉以補償壓力感應的閥位移。 舉例而言，一質流控制閥致動器或驅動器係可接收來 GLL控制器之一閥驅動訊號D ’將其轉換成為一 :流卜且接著轉換該值而成為一所需…醫設定。一 枚正後的閥驅動訊號D ’係必須計算如後· D5=D+Kp*(Pi-P〇)/dF(D) 其中：

Kp係閥驅動屬性， P i係入口壓力， P〇係一假設或測量的出口壓力，且 ，係D之一任意函數，求值於D之dFm/dD。 疋以’ -位移補償係可實施，以補償其為如閥所見之 於入口與出口壓力之間的塵力梯度所引起之閥位移。 項：⑻係可針對'給定的控制器/閥組合而為固定， 且為可能針對一特定创— 式勺閥而決疋dF(D)且利用於其具 有…—闕的各個質流控制器。如此，係可為間 相又，且可為因此必須針對不同的闕型式而決定。 於決定dF(D)之方法係敘述於後。 用 一閥之一磁力模型係 i係了運用以針對一特定閥而決定 )。於閥柱塞之磁力係間驅動（dHve)與升降⑴⑴之 91 1223056 -函數。於零壓力降，升降係磁力與彈力常數之一函數， 且因此亦為閥驅動之一函數。 、給定一閥幾何性與彈力常數，一標稱閥之一有限元件 的磁力模型係可提供針對種種的閥驅動位準之力量對升降 的曲線。同理，彈力常數係提供對於彈菁之一彈力對升降 的直線。 力$對升降的曲線（對於給定的驅動位準）與彈力對升 降的^線之交點係提供於該驅動位準之一標稱的升降。數 個力讀升降的曲線（於不同驅動料）與彈力對升降的直 線之交點係提供標稱的升降為驅動之一函數L(D)。 藉著疋義’ dF(D)係關於閥驅動D之閥柱塞的磁力之導 數，給定其對於零壓力降之閥驅動D所預期的固定升降。 對於數個·動位準之各者，可計算標稱的升降L⑻。 針:各個升降1之相同的有限元件磁力模型係可提供一 力置對電流的曲線。dF⑻係純為針對其為求值於β的 L(D)所計算之力量對電流的曲線之導數。 匹酉己成對之D與_)係可因此為製表以供控制器所 = 例而言，dF⑻係可為對於闊驅動器、螺線管、與 Γ订/、、之匕#段式的近似。—個實施例係涉及形成由（D， dF)值對所指定之一片段線性的 ^ ^ ^ 邊組的點對係可儲存 於二:控制器以作為閥之磁力模型。點對係可作索引，藉 以什异一位移補償訊號，如於前文所述。 ΚΡ =間屬性增益項，其可為測量於―質流控制器之 生產’、疋Κρ之一種方法係進行如後： 92 1223056 1·選擇二對的（入口壓力，設定點），其符合下列要求： a.二對係以組合之黏性/無黏十生的閥模型而均要求相同 的閥開口。 b·於高入口壓力之壓力降孫$丨、 /主刀心^刀哞係至少為低入口的壓力降之 二倍（且較佳為四倍或更多倍）。 c·當黏性與無黏性模型為同箄 田 J寺貝獻於結果，閥模型係 取不準確。針對二對，流量传靡 里你應為主要由相同的模型 性或無黏性流量）所決定。♦ μ ’ 、— 里）所决疋田此為真，閥模型將提供其接 近於—情形之相同的極端(入口或出口)之一中間壓力。 =量係高度靈敏於闕開σ。對於黏性流量，此係發 生於最高的設定點。斜於益斑沾 Θ • 對於"、、黏诠奴ΐ，此係發生於最低的 設定點。 2·設定Κρ=〇於控制器。 3 ·循環於選擇對的彳畜$卩卩 心伴耵的值之間的入口壓力與設定點為至少 四次（較佳為十次）。备 六Κ 、 θ 母在机Ϊ穩定化之後，於高與低 的入口麼力下，記錄所指示的入口屢力與閥驅動0訊號。 4 ·平均該等記錄值以提供：

在低入口壓力下之平均的指示入口壓力 Pi2 =在高入口壓力下之平均的指示入口壓力 1)1=在低入口壓力下之平均的閥驅動D D2 =在高入口愿力下之平均的閥驅動D 5.定義： P〇=於測試期間之平均的出口壓力，轉換為如同p“與 P1 2之相同單位 93 1223056 6.計算：

Pdl二Pil-Po

Pd2二Pi2-Po D0=D1-(D2-Dl)*(Pi卜Po)/(Pi2-Pil)

Kp=((D2-Dl)/(P2-Pl))dF(D0) 如此，Kp係必須針對於生產期間的各個單元而調讀。 其他的改良與變化係可根據本發明之種種的層面而作 成。舉例而言，根據本發明之一個層面，前饋式（化㊀^一 forward)補償係可執行於其運用壓力資訊之系統。因為壓 力暫態（且甚至是不同值的靜態壓力）係影響閥操作，於閥 操作之壓力影響的一預測係可作成且補償。舉例而言，於 閥之壓力的影響係可決定，且一閥驅動訊號係可補償以減 :其歸因於壓力與壓力暫態之任何感應的閥動作。於一個 貫施例’⑥閥驅動訊號之一變化係可預測，其係需要以維 持該閥之一柱塞為靜止。

於-個實施例’前饋式補償係可執行，藉著建立欲 用之閥的-模型、選取其要求相同的閥開口之至少二电 流率心狀態、且測量闕驅動訊號以產生一校準值： 可運用以產生用於操作該系統之參數。尤其，閥之一模 係可為由力量對位移對驅動 电机之曲線而建立。運用閥 身之一基於貫際的模型，至少— 王v 一個流率係選取，至少二 對應的壓力狀態係要求對於 一 茂 —乂 、极1化的閥之相同的閥開口 L力與設定點係循環於& g ^4 於此專所選擇對的操作條件之間， 閥驅動設疋係記錄於各個 未作條件。此閥驅動設定係提 94 1223056 數纟可為連同於閥模型而運用以產生對於裝置 之適當操作參數。欲得到滿意的測量，一良好的電子式塵 力控制器係可運用以適當循環該壓力。再者，對於運用之 各個閥配置’可能存在發展力量對位移對驅動電流之曲線 所需要的某些時間與努力。 一於個實知例，校準常數係可導出，藉著測量於二個 不同：口屢力的閥基礎(pedestal)(僅僅開始打開該閥所需 之電Μ )且作出假設（雖然為偽）該致動器增益為一常數。 結合以適當的閥模型，閥基礎調整係優於其他的補償方法 之一重大改善。 ^根據本發明之另一個實施例，一死容積補償調諧過程 係可實行其亦運用塵力資訊（例如·壓力訊號）。更特別而 言’，力訊號係可運用以調整於—GLL控制器之增益而提 供一定值增益。瞭解的是，壓力暫態係影響實際的闕模型 ，且因此，增益係可調整以補償此等壓力影響。 於個貫施例，補償係可運用下列的過程而實行： ^ h運行一壓力步級至控制器。於一個實例，入口壓力 係可由約為30PSIG而步進至約為32psiG。其他的壓力係 可同樣運作，但所瞭解的是，於壓力之過大的一步級係提 供易誤解的結果。運用以提供入口壓力之測試裝置係可修 正，以提供儘可能為接近於一方波步級之壓力。 2·記錄於該步級期間之壓力換能器與流量感測器的輸 出。 σ 3·運行所記錄的壓力換能器輸出以通過該補償濾波器 95 1223056 之一模型（包括··微分器）， 二 的流量感測器輪出。士 且比車乂 5亥換能器的輸出與所記錄 間的差異為最小，每：1濾波盗參數以使得於二個訊號之 -滿意的位準，背、^為再次運行該模型。當該差異為於 且最終㈣波器整係可停止，測試條件係記錄， 雖然上述的最=可方為設定於裝置。 何數目的最小化方法係可;可運'所應理解的是，任 特定方法《舉例而古，一 且本發明係不受限於任何 所決定之預設渡波器°參數、種^可包括：運用由典型單元 邊緣、凍結該等參數 〜波為參數以配合該領前 結、接著為調整其餘夂數、> 數以配合峰部、將其凍 ，舉例而言，種種的線性最 2 邊緣。於各個步級 J Ά丨王取小平方配合（ 整該等參數。再者，其他的最小化演 '、可運用以調 此外，死容積補償係可針對各個木可運用。 此貫％例，存在其為微分器（例如： 置於 部分的一 > X _ # 圖之微分器820)之 丨刀的立…周整。微分器增 如:絕對溫度)之一增益常數，且增 除〜竟溫度(例 至上述的調諧軟體所要求之择兴 倚K孫稱）設定 的環境溫度（例如：絕對溫度）、除以由調諸收集時 之轉換因數。 ^體至I程氣體 i.若單元係運作於一寬廣的溫度範圍，… 璉擇其正比於1/T之一整體的增益（其中. ，、猎者 而改善於該範圍之末端，因為歸因於.糸絕對溫度） 相尸 i刀艾化之對於一理 …軋體的總質流係正比於1 /T，且一如、寄 、 力又連用的感測器係質 96 1223056 流感測器。 2·乳體種類係影響流量感測器之增益。若單元係欲運 用於不同於料元所㈣於其者之_不㈣氣體，整體的 增盈係必須㈣當調I。若該增益係未因此調I，死容積 補饧係將實際使彳于性能為較差於其並未具有死容積補償者 〇 3. 氣體種類係亦影響流量感測器之響應。㈣波器參 數係調整作為氣體種類之—函數，演算法之性能係可改善 〇 4. 流量感測器之增益亦隨著流率而變化，典型而言， 增益係於高流率而減小。於高流量位準之性能係可藉著使 得整體的增益為流率的—函數而改善。增益係可為關於： 增盃=g〇 + kG*設定點 、=中，kG係小（相對於g〇)且典型為負值。假設該設定 點為流率之_合理的類比者，上述之此關係為有效降低增 盈為流率的1數。或者，實際指示流率係可運用以替代 一再者’ I他的改善係可作成，包括:使得增益為流率之 複雜的函數，或是在線性化該感測器之後而減去 置訊號。 5·流置感測器之響應亦隨著流率而變化。對於 硬體而言，變彳μ & 一—^ 文化係小，然而，故於性能之較小的改善係可 糟者使得濾波器級聯參數為設定點或流率之—函數而作成 本么月之數個實施例係已經詳述，熟悉此技藝之人士 97 1223056 係將思及種種的修正與改良。該等修正與 本發明之範轉。是以，乂 义’、心圖為於 作… 明係僅為藉由舉例而非音円 作為限制。本發明係限定為僅由 =圖 等效者所界定。 叫專利乾圍與其 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 ^ «ν η 〇\ι 藉其，本發明之種種的層面係可實施； 第2圖係於第1圖所示的流量計之更為詳細的示意 塊圖； ^ 第3圖係說明根據本發明的一個實施例之一質流控制 器之種種的輸出訊號，其響應於流量之一步級變化，· 第4圖係於第1圖所示的增益/領先/落後控制器電路 之更為詳細的示意圖； 第5圖係於第1圖所示的閥致動器之更為詳細的示意 方塊圖； 第6A-6F圖係說明於第4圖所示的數個訊號之訊號波 形； 第7A-7F圖係說明根據本發明的一個實施例之用於配 置一質流感測器以供操作於一製程流體及/或製程操作條 件之一種方法，· 第8圖係說明根據本發明的一個實施例之一補償濾波 第9圖係說明根據本發明的一個實施例之壓力感應閥 98 1223056 位移補償的一種方法； 第10圖係說明一自由浮動柱塞； 第11AW傳、引入於一流通路徑的一入口側之 衝圖，如為時間之一函數； ι力脈 弟圖係於第11A圖所示的壓力脈 力訊號圖； ^化成之一壓 "第UC圖係說明根據本發明的一個實施例之— 徑’其具有-壓力換能器以偵測壓力變化； ’、路 弟11D圖係顯示根據本發明的一個實施 波器，其補償於偽流量資訊； 補秘濾 圖係說明一情形’其中，於，脈 的一f力暫態係引人於-流通路徑之-入口側； 第12B圖係顯示於第12 σ Μ圖所示的壓力暫態所造成之 感測器輸出’如為一時間之函數 弟13圖係說明根據本發 ^月的一個實施例之壓力感應閥 位移補償的一種方法； 第14圖係說明根據本發 — ^ , 月的一個實施例之一裡糸統， 其有利於一質流控制器之自 ㈡勒配置· 第1 5圖係說明根據本& 1月的一個實施例之另一糸統， 其有利於一質流控制器之自 〜目動配置·及 第16圖係說明一閥之 ’ 货聚面圖。 (二）元件代表符號 10 感測器調諧步驟 12、14步驟1〇之詳細步驟 99 1223056 20 閥特徵化步驟 21-26 步驟20之詳細步驟 30 回授控制器調諧步驟 32、34、36 步驟30之詳細步驟 40 校準步驟 41-45 步驟40之詳細步驟 50 系統增益分解步驟 51-57 步驟50之詳細步驟 60 系統配置步驟 61-68 步驟60之詳細步驟 100 質流控制器 103 流通路徑 108 流體入口 109 流體出口 110 流量計 120 濾波器 ι^υ 濾汲器

140 增益G 150 增益/領前/落後（GLL)控制器 160 閥致動器（閥驅動器與閥驅動器電子電路） 170 閥 190 壓力訊號 200 流通路徑 210 旁路器 1223056 220 感測器導管 230 感測器與感測器電子電路 240 正規化（電路） 250 響應補償（電路） 260 線性化（電路） 270、270” 壓力訊號 280 補償濾波器 290 偽流量訊號 295、295’ 換能器 297 減法器 410 微分器或D項電路 420 減法電路 430 乘法器 440 比例增益項 450 積分增益項 460 積分器 470 總計電路 510 閥驅動電子電路 520 電子機械致動器 710 生產步驟 712 配置資料 720 配置步驟 800 (第8圖）補償濾波器 810 (第8圖）時間延遲方塊 101 1223056 815 (第8圖）延遲後的壓力訊號 820 (第8圖）微分器 825 (第8圖）導數訊號 830a-830f (第8圖）二階濾波器 840 (第8圖）加法器 850A-850F (第8圖）增益方塊 800 (第14圖）電腦 802 (第14圖）記憶體 804 (第14圖）處理器 808 (第14圖）輸入裝置 810 (第14圖）程式 920、920’ 位移補償方塊 940 位移補償訊號 950 總計方塊 1 000 質流控制器 1 002 記憶體 1004 處理器 1 006 構件 1 008 輸入裝置 1010 喷射器 1012 配置資料 1 020 柱塞 1 025 柱塞面 1 026 柱塞背侧 102 1223056 1040 喷射孔 1045 孔緣 1050 雨原部 1055 高原部外緣 1100 壓力脈衝 1100a 壓力脈衝圖 1100b 壓力訊號圖 1100c 系統 1120 壓力訊號 1140 流量感測器 1150 感測器輸出訊號 1160 偽流量訊號 1180 補償濾波器 1 200a 壓力暫態圖 1 200b 感測器輸出訊號 1210 壓力脈衝 1220 1> 、一 t m 上》夂 % . %一 r* 1- 墩凋衔ίΰ m 5沉 1300 力模型 1610 喷射器 1620 柱塞 1640 孔口 1650 高原部

103

Claims (1)

1223056 拾、申請專利範圍·· 旦、1 ·種於流1控制器之方法，該流量控制器包括一流 、感則态其耦接至具有一入口側與一出口側之一流體流 通路控，㈣量感測器係適以提供一感測器輪出訊號，其 表丁透過4机通路之_感測流體流量，該種方法包含步 驟： 驟 測| 調整該感測器輸出 1該流通路徑之至少 個壓力；及 少一個壓力之步 該至::二申請專利範圍第1項之方法，更包含-步驟:基於 以夕固壓力而形成至少一個壓力訊號。 今至3丨·、如ΓΓ利範圍第2項之方法，更包含-步驟：滤波 …一個壓力訊號以提供一偽流 感測器歸因於流通路徑中的壓力變化之1應仿真^里 4·如申請專利範圍第3項之方法，复由 、 器輸出之步驟包括一丰 ”中，調整該感測 偽流量訊號。 步驟:由該感測器輪出訊號而減去該 5. 一種修正來自流量感測器的感測 ，該種方法包含步驟· 輸出訊唬之方法 號 及 :於w通路控之至少一個壓力測量 其為對庫於兮曰^ 词1成一偽流置訊 “!感測器歸因於壓力變化之一響應; 由該感測器輪出訊號而減去 6. 如申請專利範圍第5項之方法，更里包… 灵包含一步驟：提供 104 個壓力測量之一壓力訊號 其表不該至少 構成該偽流 俾使其實質 構成該偽流 構成該偽流 旦^ :·如申請專利範圍帛6項之方法，其中 、儿之V驟包括—步驟:延遲該壓力訊號 為於時間對進兮武、日丨xm 耵羊5亥感測器輪出訊號。 8. 如申請專利範圍帛6項之方法，其中 量訊號之步驟包括—步驟:微分該塵力訊號。 9. 如申請專利範圍帛6項之方法 :訊號之步驟包括—步驟:以至少， 力訊號’該至少一個遽波器具有一轉 、 量感測器對於流通路#中的壓力變化之仿真該流 1°.如申請專利範圍第9項之方法，心乂… 濾波器包括其為串胸瑞社、 /、中该至 >、一個 、二、串聯連接之複數個二階濾， 複數個二階濾波器各者之一心 ^ 爲流量訊a係依比例及總計以提供該 11·-種由感測器輸出訊號移除偽流量資訊之方法，該 ^測讀出訊號係由其為㈣至_流通路徑之一流量感測 W ^ t、錢流I資訊係流量感測器所造成且對應於壓 力暫態所引起的流量變化，該種方法包含步驟： 測量於該流通路徑中的至少一個壓力； 提供其表示至少一個壓力測量之至少-個壓力訊號； 由”亥至J 一個壓力訊號而構成一偽流量訊號；及 由該感測器輸出訊號而減去該偽流量訊號，以提供其 表示於流體路徑中的流體流量之一流量訊號。 12.種彳τ /帶體積補償之方法，該種方法包含步驟·· 105 1223056 預測一感測裔對於其填充於一停滯體積的一流體之一 響應，歸因於一流體流通路徑的壓力變化；及 修正由該感測器所提供之一感測器輸出訊號，基於所 預測的響應，以本質為由該感測器輸出訊號而移除偽流量 訊號。 13· —種決定其流通於導管之流體的流率之方法，包含 步驟： a )感測其流通於導管之流體的流率； b)測量於其流通於導管之流體的壓力變化； C)決定壓力變化於其由步驟“）所感測之流體的流率之 一影響；及 d)修正該流體之感測的流率，基於壓力變化之影響， 以決定其流通於導管之流體的流率。 14. 一種流量計，包含： 一流量感測器，適以測量於一流通路徑的流體流量， 該流ϊ感測器係響應於該流通路徑的感測流體流量而提供 一感測器輸出訊號·， 至少一個壓力換能器，以測量於該流通路徑的至少— 個壓力’邊至少-個壓力換能器係提供其關於個別的至少 一個測ϊ壓力之至少一個壓力訊號； 一補償濾波器，以接收該至少一個壓力訊號，該補償 濾波器係適以構成一偽流量訊號，其近似於該流量感測= 對於該流通路徑中的壓力暫態之一響應；及 減去為，以接收該感測器輸出訊號與偽流量訊號， 1223056 且提供其關於該感測器輪出訊號與偽流量訊號之間的差異 之一流量訊號。 1 5·如申請專利範圍第丨4項之流量計，其中，該補償 濾波器包括一延遲器件，其延遲該至少一個壓力訊號以實 質為於時間對準該流量感測器對於壓力暫態之響應，且其 中该延遲器件係提供至少一個延遲後的壓力訊號。 1 6 ·如申請專利範圍第15項之流量計，其中，該補償 濾波器包括一微分器，以接收延遲後的壓力訊號，該微分 裔係適以決定該延遲後的壓力訊號之一導數，以提供一導 數訊號。 17· —種補償濾波器，用於產生自一壓力訊號之一偽流 量訊號，該補償濾波器包含： Μ分為，接收其表示於一流通路徑的一壓力之_壓 力Λ號，該微分器係適以決定該壓力訊號之一導數，以提 供一導數訊號；及 至；一個濾波器，具有一轉移函數，適以轉換該導數 讯號為一偽、成重訊號，其表示由流量感測器響應於壓力暫 悲而產生之偽流量資訊。 18 · —種補償流體壓力感應變化之方法，該變化為於一 閥之受控制部位的位置，該種方法包含步驟： 測量於一閥環境中的至少一個壓力； 提仏至少一個壓力訊號，其分別為表示該至少一個壓 力測量； 。十异忒閥之文控制部位的一位移，基於該至少一個壓 107 1223056 力訊號；及 產生一補償驅動位準，以移動該閥之受控制部位為〜 量，其具有對於所計算的位移之一相反符號且實質為大小 相等。 19·-種防止閥的受控制部位移動之方法，該移動為歸 因於壓力暫態’該種方法包含步驟·· 預測-壓力I態將驅使—閥的受控制部位以移動之〜 位移，基於一閥環境之至少一個壓力測量；及 移動該閥的受控制部位，以抵消所預測的位移。 20. —種耦接至流通路徑之設備，該種裝置包含： 胃一壓力測量裝置，以測量於-流通路徑環境的至少〜 個壓力’且提供其表示該至少一個測量壓力之至少一個 力訊號；及 & 位移補償機構，以接收該至少一個壓力訊號，且提供 :立移補償訊號出一驅動位準以補償其耦接至該流通 鲁 路徑之-閥的閥位移，其為該流通路徑環境中 所引起。 21·如申請專利範圍第2〇項之設備， 償機構包含機、椹盆 /、〒4位移補 。 土於一力閥模型而計算該位移補償訊號 型：請專利範圍第Μ項之設備，其中，該力闕模 玉匕栝閥之一磁性模型。 23.如申請專利範圍第21項之設備 型具有其指屮私„ m Τ β刀间^ 才曰出於閥環境中的一壓力梯度之一參數。 108 1223056 2 4 · —種流量計，包含： 一流ΐ感測器，適以感測於一流體流通路徑中的流體 流量，且提供其表示感測流體流量之一感測器輸出訊號； 至^個壓力換能器，適以測量於一流體流通路彳⑤琿 境中的至少一個壓力，且提供其表示該至少一個測量= 之至少一個壓力訊號；及 一補彳員濾波器’接收該至少一個壓力訊號，且構成其 關於該至少一個壓力訊號之一偽流量訊號。 八 25. 如申請專利範圍帛24項之流量計，其中，該偽流 量訊號係構成以重建其對於流通路徑中的壓力暫態所引起 的流量變動之流量感測器響應而造成的偽流量資訊。 26. 如申請專利範圍第24項之流量計，其中，該補償 滤波器包括-轉移函數，其仿真該流量感測器對於流通路 徑中的壓力暫態之一響應。 27·如申請專利範圍第 旦％咕〆a 貝之机置什，其中，該偽流 罝訊唬係自該感測器輸出兮棘 。 铷出Λ號而減去，以提供一流量訊號 28· —種於質流控制器方 土 、裏 万去该質流控制器係耦接至 一流通路徑，該質流控制器具 3- 八 包括一流量計、一控制 ^、—閥致動器與一閥之一控_ : 检制^路，該種方法包含步驟 剛量於一流體路徑 衣i兄甲的至少—個壓力； 麵:供其指出至少一個壓力測 & ^ &刀劂里之至少一個壓力訊號； 決疋至少一個補償 虎基於至少一個壓力測量；及 109 路徑； 至少：個壓力換能器’以測量於一質流控制器環境的 至夕個壓力’且提供其表示該至少-個壓力的測量之至 少一個塵力訊號；及 至少-個補償機構’以接收該至少一個壓力訊號且提 :至少：個：償訊號至控制迴路，以補償於質流控制器環 土兄中的壓力變化之影塑，1由 其中，該質流控制器之控制迴踗 匕括該流1計、控制器、閥致動器、與閥。 34.如申請專利範圍第33項之質流控制器，其中 至少-個換能器係測量該流通路徑之―人口壓力，: 一入口壓力訊號。 I如申請專利範圍帛34項之質流控制器，其 至少-個補償機構包括一補償據波器，以接收該入口壓： 汛號且由該入口壓力訊號而構成_偽流量訊號。 36·如申請專利範圍帛35項之質流控制器，其中，兮 if”括一流量感測器，其為適以感測於流通路徑中： 出訊號。 …表…j流體流量之-感測器輪 37. 如申請專利範圍帛36項之質流控制器，1 補償機構具有一轉移函數，其仿真該流量感測器對於入： 壓力的變化所造成之流體流量的響應。 38. 如申請專利範圍第36項：質流控制器…，> 偽流量訊號係構成以重建其由於入口壓力的變化所造成= 感測器輸出訊號的一偽流量資訊成分。 111 1223056 39·如申請專利範圍第36項之質流控制器，其中，該 流！訊號係藉著由該感測器輸出訊號而減去該偽流量訊號 所決定。 、40.如申明專利範圍第33項之質流控制器，其中，該 補償機構包括位移補償機構，以接收該入口壓力訊號且提 供-位移補償訊號’其表示'驅動位準以維持該閥之一受 控制部分為實質靜止於該閥之一壓力環境。 41·如申請專利範圍第4〇項之質流控制器，其中，該 位移補償訊號係加至驅動訊號，以補償其由該閥之壓力環 境中的壓力梯度所造成之閥位移。 其中，該 42·如申請專利範圍第4〇項之質流控制器 位移補償訊號係部分為基於該閥之一力模型。 其中，該 43.如申請專利範圍帛42工員之質流控制器 閥之力模型包括該閥之一磁性模型。 级如申請專利範圍第42項之質流控制器，其令，今 閥之力模型包括其對於跨於該閥之至少—㈣力降的二 數。 > ，如申請專利範圍第33項之質流控制器，其 補仂機構包括：一補償濾波器， " 谈叹主少一個壓六七 ΐ提r偽流量訊號，構成以重建該流量計響應於厂二 成的偽流量資訊;及，位移補償機構，以接收至小 二!由力訊號且提供-位移補償訊號，其表示-驅動位； 以補侦由—M力變化所引起的間位移。 丰 46.—種配置質流控制器之 、铩作於製程操作條 112 件’其至少部分為不同於兮暂 、 々个u於5亥貝流控制器之生產期間所運用 的測試操作條件，該種方法包含步驟： 藉著該等測試操作條件而建立該質流控制器的一響麋. 基衣δ亥等製程操作條件而修正該質流控制器之至少— 參數，俾使其操作於該等製程操作條件之質流控制 口口的響應係未實質改變。 ::·如申睛專利範圍帛46項之方法，其中，修正 Jg # ^ v驟包括一步驟··決定複數個製程增益 項，其關聯於基於哕笪制加> l 曰皿 個構件，琴、〃奴"氣秋刼作條件之質流控制器的複數 。 ’硬個構件係形成該質流控制器之一控制迴路 4 8.如申請專利範 數個製程心馆 圍弟47項之方法，其中，決定該複 項，Ϊ二：驟包括一步驟:決定-製程倒數増益 成，該製程倒數增^曰麗項之乘積的-倒數而形 。 識、係至少一個可變操作條件之一函數 4 9 ·如申請專利 個可變操作條 項之方法’其中’該至少― 力。 ’、匕括於該質流控制器環境中的至少一個壓 • τ —辱利範圍第 個可變操作條件包括-入口 51 ·如申請專利範圍第 個可變操作條件包括—設定 49項之方法， 其中 ，該3 L少一 壓力。 49項之方法， 其中 ，該3 L少一 點 113 1223056 52.—種電腦可讀取媒體， 器之-程式，該程式係 、馬具有供執行於-處理 、你田執仃於處理写 一質流控制器之方法，以供操作於―：實施一種配置 其至少部分為不同於_組的測#、，且的製程操作條件， 質流控制器於生產期門 .^條件，運用以建立該 接”程4: 該種方法包含步驟： 按收裊耘机體物種資訊與製 作為-輸入；及 呆作條件之至少-者而 基於該輸入而修正該質流控制器之至小 ，俾使該質流控制器之響應係二：固控制參數 時而未為實質變化。 …亥4製程操作條件 53·如申請專利範圍第52 ，修正哕$ + μ ^ 又冤細可碩取媒體，中 〇亥至少一個控制參數之步驟包括一半碰 ，、中 個製程增益項，並 ν驟··決定複數 流控”^ 料製程操作條件之Μ 器之-控制迴路。 稱件係形成該質流控制 ，一 ·如申叫專利範圍第53項之電腦可讀取 ’决定該複數個增只 ^-，其中 數增益項，鮮著二曰 一步驟··決定一製程倒 形成，該製程倒數丨、之采積的一倒數而 數。 ㈣“項係至少-個可變操作條件之一函 ，窄5至'如:請專利範圍第54項之電腦可讀取媒體，直中 义 >-個可變操作條件包括於 至少一個壓力。 f彳益％境中的 56.如申請專利範圍第55項之電腦可讀取媒體，其中 114 1223056 ’該至少-個可變操作條件包括一入口壓力。 ，兮至·：申/專利範圍S 55項之電腦可讀取媒體，其中 二—個可變操作條件包括-設定點。 包含:8. 一種質流控制器’具有-控制迴路，該質流控制器 -—* v I ，且;^彳it甘-適以感測於一流體流通路徑中的流體流量 一〜、：不於該流通路徑中的質流率之一流量訊號； 臭;^ 益’耦接至流量計，且適以提供其至少部分為 基於號之_驅動訊號； 閥致動态，適以接收來自該控制器之驅動訊號； -閥’適以由該閱致動器所控制，且㈣至流 路徑； 其中’忒質流控制器之控制迴路包括該流量計、控制 器、閥致動器 '與閱·及 其中，该控制迴路係適以具有一實質為定值的控制迴 路增益項，其相於操作期間之至少—個可變操作條件。 59·如申請專利範圍帛58項之質流控制器，其中，該 至少一個可變操作條件包括於該質流控制ϋ環境中的至^ 一個壓力。 夕 60·如申請專利範圍帛59項之質流控制器，其中，該 至少一個可k刼作條件包括一入口壓力。 61.如申請專利範圍帛59項之質流控制器，其中，1 至少一個可變操作條件包括一設定點。 ^ " 62· -種補仏濾波器，用於產生來自一壓力訊號之一偽 115 1223056 流量訊號，該種補償濾波器包含： 複數個遽波器，其至少二者係串聯連接，且μ 少二個遽波器之各者的個別輸出係依比例及總計。、” 63.如申請專利範圍第62項之補償濾波器，更包含一 微分器，其係、適以微分該壓力㈣，且其提供一微分^號 至該複數個濾波器。 64·如申請專利範圍第62項之補償濾波器，更包含一 延遲器’其延遲該壓力訊號，且其提供一延遲後的壓力訊 號至該複數個濾波器。 拾宽、囷式： 如次頁

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