專利名稱：壓力傳感器和壓力控制裝置以及壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及主要在半導體制造設備和化工設備等設備中使用的壓力傳感器和壓力控制裝置以及壓力式流量控制裝置，涉及一種在對流體的壓力進行計測的壓力傳感器的輸出產(chǎn)生時效變化時，能夠在其變化量(漂移量)超過規(guī)定設定值時自動進行壓力傳感器零點修正，從而防止由壓力檢測值的時效變化產(chǎn)生的壓力或流量的檢測誤差的壓力傳感器和壓力控制裝置以及壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置。
背景技術：
在半導體制造設備和化工制造設備等設備中，要求對各種原料氣體的供給流量和供給壓力等進行高精度的控制，為了適應這種要求，已開發(fā)出多種型式的壓力控制裝置和流量控制裝置以及其中所使用的壓力傳感器。
圖13和圖14是展示現(xiàn)有的流量控制裝置的例子的附圖，圖13(美國專利第5146941號)中，公開了這樣一種所謂的壓差式流量控制裝置，即，將節(jié)流孔F的上游側(cè)的氣體壓力P1、以及節(jié)流孔F入口側(cè)與管路之間的壓差δP輸入運算機構(gòu)C，基于該運算機構(gòu)C計算出的流量Wg與設定流量Wr，經(jīng)由閥控制器VC對控制閥V進行開閉控制，從而將節(jié)流孔下游側(cè)的氣體流量控制為設定流量。
同樣地，圖14(特開平8-338546號)是展示現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的一個例子的附圖，公開了這樣一種在臨界條件下(P2/P1≤約0.5)使用的壓力式流量控制裝置，即，由運算機構(gòu)C按照公式Qc＝KP1(其中，P1是節(jié)流孔上游側(cè)壓力)計算出臨界條件下節(jié)流孔下游側(cè)的氣體流量，并對控制閥V進行開閉控制以使得設定流量Qs與所述運算流量Qc之差趨向于減小，從而將節(jié)流孔F下游側(cè)的氣體流量控制為設定值。
另外，在上述流量控制裝置等中，均需要對節(jié)流孔F上游側(cè)的氣體壓力P1等進行檢測，在這種壓力檢測中，大量使用著采用應變片等半導體壓敏元件的壓力傳感器。
然而，我們知道，對所述流體壓力P1進行檢測的壓力傳感器，其輸出值會隨著傳感器的周圍環(huán)境條件例如氣體溫度等的變化而變化。也就是說，即便是安裝在相同流體壓力下的壓力傳感器，隨著流體溫度的變化，壓力傳感器的輸出值也會變化。
例如，在上述應變型壓力傳感器中，是將壓力轉(zhuǎn)換為電壓的，若以橫軸表示壓力則縱軸表示與之具有對應關系的輸出電壓。此外，作為輸出特性，希望如下特性絕對壓力為零時輸出電壓為零，并且隨著絕對壓力的增加，輸出電壓線性增加。
但是，我們知道，現(xiàn)實中的壓力傳感器如前所述，當氣體溫度發(fā)生變化時，即便是在相同的氣體壓力下，傳感器的輸出也會變化，因而壓力-輸出特性從嚴格意義上講不存在直接(線性)關系。
具體地說，我們將施加在壓力傳感器上的壓力為零時的傳感器的輸出稱作零點輸出，將該零點輸出隨著溫度的變化而發(fā)生的變化稱作零點輸出的溫度漂移(drift)。此外，將加壓時的傳感器輸出隨溫度發(fā)生的變化稱作量程(span)輸出的溫度漂移，要想得到準確的傳感器輸出，必須對零點輸出的溫度漂移以及量程輸出的溫度漂移進行調(diào)整。
例如，現(xiàn)假定壓力傳感器的零點輸出不存在溫度漂移，其零點電壓為0(V)。并且，對該壓力傳感器施加絕對壓力為1.0(×102kPaA)即1atm的氣體壓力時，壓力傳感器的輸出電壓為20mV。當在該狀態(tài)下使氣體溫度變化時，其輸出電壓自然要偏離20mV。這種變化就是前面所述的量程輸出的溫度漂移。實際上，零點輸出存在著溫度漂移，因此，任意壓力下量程輸出的溫度漂移，反映的是包括零點電壓的變化量(零點輸出漂移)在內(nèi)的結(jié)果。
因此，根據(jù)邊對上游側(cè)壓力P1以及下游側(cè)壓力P2進行測定、邊對節(jié)流孔的通過流量進行控制的壓力式流量控制裝置等，具有在壓力傳感器的輸出電壓中包含著零點輸出的溫度漂移和量程輸出的溫度漂移這一溫度變化特性，因此，若將該輸出電壓直接轉(zhuǎn)換為壓力，則壓力P1、P2存在著誤差。
為此，本發(fā)明人開發(fā)出一種系統(tǒng)技術，通過控制電路和控制軟件，對于壓力傳感器因上述溫度變化而產(chǎn)生的零點輸出的溫度漂移以及/或者量程輸出的溫度漂移進行自動修正，以準確地進行流體壓力以及壓力控制、流量控制，并將該系統(tǒng)技術公開于特愿2001-399910號中。
上述特愿2001-399910號所涉及的技術，能夠以構(gòu)成較為簡單的裝置大致完全消除這種壓力傳感器的由溫度漂移引起的壓力或流量等的控制誤差，具有非常好的實用效果。
然而，最近發(fā)現(xiàn)，壓力傳感器特別是采用半導體感應元件的壓力傳感器，不僅上述流體溫度會引起輸出電壓的變化，而且輸出電壓還會隨著時間發(fā)生變化(時效變化)。
特別是，上述壓力傳感器的輸出電壓隨時間的變化，在節(jié)流孔F的二次側(cè)為低壓(例如10-4～10-6Torr的真空至100Torr左右)的狀態(tài)下使用的場合更為顯著，對于在向半導體制造裝置的工作腔室供給各種氣體的裝置中使用的壓力式流量控制裝置來說，其影響變得不可忽視。
另一方面，為了消除上述壓力傳感器的輸出時效變化的影響，可以考慮以另外設置的控制電路和控制軟件而人為地使壓力傳感器的壓力-輸出特性平移規(guī)定量的方案。但是，另外設置這種旨在對輸出隨著時間發(fā)生的變化(以下稱作壓力傳感器的時效輸出漂移)進行修正的裝置，將導致壓力控制裝置和流量控制裝置的制造成本增加的問題。美國專利第5146941號[專利文獻2] 特開平8-338546號公報[專利文獻3] 特開平10-82707號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有的采用半導體感應元件的壓力傳感器和使用該壓力傳感器的流量·壓力控制裝置所存在的上述問題，即(1)壓力傳感器的壓力-輸出特性隨時間而改變，因而流量·壓力等的控制精度變差，以及(2)另外單獨設置對所述時效輸出漂移進行修正的機構(gòu)將導致流量·壓力控制裝置的制造成本增加等問題，通過有效地靈活運用流量·壓力控制裝置中所具有的壓力傳感器的壓力-輸出特性的溫度漂移修正機構(gòu)，提供一種能夠簡單且準確地對壓力傳感器的時效零點漂移進行修正而制造成本不會大幅度增加的壓力傳感器和壓力控制裝置以及壓力式流量控制裝置的自動零點調(diào)整裝置。
為了對壓力傳感器的隨時間發(fā)生的壓力-輸出特性的變化進行分析，本申請發(fā)明人等不僅使用壓力傳感器，而且使用采用壓力傳感器的壓力控制裝置和壓力式流量控制裝置進行了多次后面將要說明的各種實驗。
并且從這些實驗的結(jié)果中得知，作為采用半導體感應元件的壓力傳感器，(1)壓力傳感器的零點會隨著時間發(fā)生變化，(2)在真空條件下使用時，零點隨時間的變化必定是向負的方向變化(即，在壓力·輸出特性中，壓力為0時輸出值向負的方向變化)，以及(3)壓力傳感器的零點向負的方向變化，而壓力控制精度的誤差向正的方向相應地以該變化量發(fā)生變化(即，當壓力為0時的輸出值從零點向負的方向變化例如相當于滿量程輸出電壓的0.2％的電壓Δv時，壓力控制精度的誤差將增加相當于滿量程(full scale)輸出電壓的0.2％的電壓Δv)。
本發(fā)明是在了解了上述情況的基礎上創(chuàng)造出來的，權(quán)利要求1的發(fā)明在對流體壓力進行測定的壓力傳感器中，將來自壓力傳感器的傳感器輸出電壓向外部輸出，并將所述傳感器輸出電壓輸入壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)，在該時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中判定所述傳感器輸出電壓是否大于設定值，進而在所述時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中對壓力傳感器的動作條件進行判定，當所述傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器的動作條件處于預先設定的動作條件下時，將壓力傳感器的時效零點漂移消除。
權(quán)利要求2的發(fā)明，在權(quán)利要求1的發(fā)明中，壓力傳感器使用半導體壓敏元件，此外，將傳感器的輸出電壓通過放大器向外部輸出，并通過A/D轉(zhuǎn)換器向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，進而在傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器處于設定的動作條件下時，從所述時效零點漂移修正機構(gòu)經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器向所述放大器的補償(offset)端子輸入零點修正用電壓，所述零點修正用電壓與所述傳感器的輸出電壓大小相同而極性相反。
權(quán)利要求3的發(fā)明，在具有壓力控制用的控制閥和對流體壓力進行檢測的壓力傳感器的壓力控制裝置的自動零點修正裝置中，將來自壓力傳感器的傳感器輸出電壓向外部輸出，并將所述傳感器輸出電壓向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，在該時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中判定所述傳感器輸出電壓是否大于設定值，進而在所述時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中對壓力傳感器的動作條件進行判定，當所述傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器的動作條件處于預先設定的動作條件下時，將壓力傳感器的時效零點漂移消除。
權(quán)利要求4的發(fā)明，在權(quán)利要求3的發(fā)明中，壓力傳感器使用半導體壓敏元件，此外，將傳感器的輸出電壓通過放大器向外部輸出，并通過A/D轉(zhuǎn)換器向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，進而在傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器處于設定的動作條件下時，從所述時效零點漂移修正機構(gòu)經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器向所述放大器的補償端子輸入零點修正用電壓，所述零點修正用電壓與所述傳感器的輸出電壓大小相同而極性相反。
權(quán)利要求5的發(fā)明是壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置，所述壓力式流量控制裝置包括流量控制用的節(jié)流孔、設置在節(jié)流孔上游側(cè)配管處的控制閥、設置在節(jié)流孔與控制閥之間并對上游側(cè)壓力P1進行檢測的上游側(cè)壓力傳感器，根據(jù)上游側(cè)壓力P1對節(jié)流孔通過流量進行控制，其中，將來自所述壓力傳感器的傳感器輸出電壓向流量運算機構(gòu)輸出，并將所述傳感器輸出電壓向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，在該時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中判定所述傳感器輸出電壓是否大于設定值，進而在所述時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中對壓力傳感器的動作條件進行判定，當所述傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器的動作條件處于預先設定的動作條件下時，將壓力傳感器的時效零點漂移消除。
權(quán)利要求6的發(fā)明，在權(quán)利要求5的發(fā)明中，壓力傳感器使用半導體壓敏元件，此外，將傳感器的輸出電壓通過放大器向外部輸出，并通過A/D轉(zhuǎn)換器向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，進而在傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器處于設定的動作條件下時，從所述時效零點漂移修正機構(gòu)經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器向所述放大器的補償端子輸入零點修正用電壓，所述零點修正用電壓與所述傳感器的輸出電壓大小相同而極性相反。
權(quán)利要求7的發(fā)明是壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置，所述壓力式流量控制裝置包括流量控制用的節(jié)流孔、設置在節(jié)流孔上游側(cè)配管處的控制閥、設置在節(jié)流孔與控制閥之間并對上游側(cè)壓力P1進行檢測的上游側(cè)壓力傳感器、設置在節(jié)流孔下游側(cè)配管處并對下游側(cè)壓力P2進行檢測的下游側(cè)壓力傳感器，根據(jù)上游側(cè)壓力P1和下游側(cè)壓力P2對節(jié)流孔通過流量進行控制，其中，將來自所述壓力傳感器的傳感器輸出電壓向流量運算機構(gòu)輸出，并將所述傳感器輸出電壓向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，在該時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中判定所述傳感器輸出電壓是否大于設定值，進而在所述時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中對壓力傳感器的動作條件進行判定，當所述傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器的動作條件處于預先設定的動作條件下時，將壓力傳感器的時效零點漂移消除。
權(quán)利要求8的發(fā)明，在權(quán)利要求7的發(fā)明中，壓力傳感器使用半導體壓敏元件，此外，將傳感器的輸出電壓通過放大器向外部輸出，并通過A/D轉(zhuǎn)換器向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，進而在傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器處于設定的動作條件下時，從所述時效零點漂移修正機構(gòu)經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器向所述放大器的補償端子輸入零點修正用電壓，所述零點修正用電壓與所述傳感器的輸出電壓大小相同而極性相反。
權(quán)利要求9的發(fā)明，在權(quán)利要求3或4的發(fā)明中，在壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中作為基準的設定值，是相當于由壓力傳感器檢測出的滿量程壓力FS的控制精度以下的傳感器輸出電壓。
權(quán)利要求10的發(fā)明，在權(quán)利要求3或4的發(fā)明中，在壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中作為基準的設定動作條件，是向控制閥發(fā)出的強制打開的信號的有無、強制關閉的信號的有無、流量設定信號為零這3個條件。
權(quán)利要求11的發(fā)明，在權(quán)利要求5、6、7或8的發(fā)明中，在壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中作為基準的設定值，是相當于由壓力傳感器檢測出的滿量程壓力FS的控制精度以下的傳感器輸出電壓。
權(quán)利要求12的發(fā)明，在權(quán)利要求5、6、7或8的發(fā)明中，在壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中作為基準的設定動作條件，是向控制閥發(fā)出的強制打開的信號的有無、強制關閉的信號的有無、流量設定信號為零這3個條件。
權(quán)利要求13的發(fā)明，在權(quán)利要求4的發(fā)明中，從時效零點漂移修正機構(gòu)將零點修正用電壓向放大器的補償端子輸出的D/A轉(zhuǎn)換器，與設置在該壓力式流量控制裝置的流量運算機構(gòu)中的壓力傳感器的溫度漂移修正機構(gòu)共用。
權(quán)利要求14的發(fā)明，在權(quán)利要求6或8的發(fā)明中，從時效零點漂移修正機構(gòu)將零點修正用電壓向放大器的補償端子輸出的D/A轉(zhuǎn)換器，與設置在該壓力式流量控制裝置的流量運算機構(gòu)中的壓力傳感器的溫度漂移修正機構(gòu)共用。
根據(jù)本申請權(quán)利要求1的發(fā)明，能夠根據(jù)時效零點漂移修正機構(gòu)的判斷結(jié)果將因時效變化產(chǎn)生的零點漂移消除，因此，壓力傳感器的壓力檢測精度大幅度提高。
根據(jù)本申請權(quán)利要求2的發(fā)明，能夠根據(jù)時效零點漂移修正機構(gòu)的判斷結(jié)果，將與因壓力傳感器的時效變化產(chǎn)生的漂移電壓大小相同而極性相反的電壓向?qū)毫鞲衅鞯妮敵龇糯蟮姆糯笃鞯难a償端子輸入，從而將上述時效變化的零點漂移消除。因此，壓力傳感器的壓力檢測精度大幅度提高。
根據(jù)權(quán)利要求3至權(quán)利要求8的發(fā)明，也能夠使作為壓力控制和流量控制的基礎的壓力傳感器的壓力檢測精度提高，因此，壓力和流量的控制精度大幅度提高。
此外，根據(jù)權(quán)利要求9和權(quán)利要求11的發(fā)明，是由壓力傳感器檢測出的滿量程壓力FS的控制精度以下、例如相當于滿量程壓力FS的0.13％的傳感器輸出電壓作為基準進行自動零點修正的，因此，能夠使流量檢測值始終保持在預定的精度范圍內(nèi)。
再有，根據(jù)權(quán)利要求10和權(quán)利要求12的發(fā)明，當節(jié)流孔上游側(cè)的壓力傳感器所在的環(huán)境條件接近于真空狀態(tài)時，自動進行時效零點漂移的修正，因此，能夠以更高的精度將零點漂移消除。
根據(jù)權(quán)利要求13和權(quán)利要求14的發(fā)明，用來向放大器的補償端子供給漂移修正用電壓的D/A轉(zhuǎn)換器，與壓力傳感器的溫度漂移修正機構(gòu)共用，因此，能夠使壓力控制裝置和壓力式流量控制裝置的壓力傳感器的溫度漂移和時間漂移的修正機構(gòu)的構(gòu)成得以簡化。如上所述，本發(fā)明具有非常好的實用效果。
圖1是本發(fā)明中所使用的半導體元件型壓力傳感器(壓力轉(zhuǎn)換器transducer)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是對本發(fā)明中所使用的壓力傳感器的安裝狀況進行展示的剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明中所使用的壓力傳感器在保持真空情況下其零點輸出的時效變化的曲線。
圖4是對本發(fā)明中所使用的壓力傳感器在保持真空情況下其零點輸出隨時間發(fā)生的變化“因抽真空前的使用經(jīng)歷不同產(chǎn)生的差異”進行展示的曲線圖。
圖5是表示本發(fā)明中所使用的壓力傳感器在壓力以0(Torr·真空)～60Torr的周期變化時其零點輸出的時效變化的曲線圖。
圖6是表示壓力傳感器的壓力以0(Torr·真空)～0.1MPaG的周期變化時其零點輸出的時效變化的曲線圖。
圖7是表示壓力傳感器在壓力保持為0.1MPaG時其零點輸出的時效變化的曲線圖。
圖8是本發(fā)明的實施方式中所使用的壓力式流量控制裝置的構(gòu)成圖。
圖9是本發(fā)明的實施方式中所使用的壓力式流量控制裝置的對溫度引起的壓力傳感器輸出的變化進行修正的機構(gòu)中的、零點輸出修正部的構(gòu)成框圖。
圖10是對壓力傳感器零點輸出電壓的修正與滿量程(FS)的關系進行展示的說明圖。
圖11是本發(fā)明的壓力式流量控制裝置的控制電路的構(gòu)成框圖。
圖12是本發(fā)明的壓力傳感器時效零點漂移修正機構(gòu)的動作框圖。
圖13表示現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的一個例子。
圖14表示現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的一個例子。
附圖標記說明P1節(jié)流孔上游側(cè)氣體壓力，A壓力傳感器，B管路，1壓力式流量控制裝置，2節(jié)流孔，2a節(jié)流孔，3上游側(cè)壓力傳感器，4上游側(cè)配管，5下游側(cè)配管，6溫度傳感器，7控制電路，7a流量運算機構(gòu)，7b流量設定機構(gòu)，7c比較機構(gòu)，8閥驅(qū)動部，9控制閥，10氣體供給源，11壓力調(diào)節(jié)器，12·13閥，14工作腔室，15真空泵，16固定放大電路，16a補償端子，17·18可變放大電路，19A/D轉(zhuǎn)換器，20CPU，21傳感器基座，22傳感器芯片，23膜片，24膜片座，25硅油，26密封物，27引腳，28安裝主體，29壓緊螺母，30軸承，31密封環(huán)，40補償用D/A轉(zhuǎn)換器，40a·40b D/A轉(zhuǎn)換器，40c·40d緩沖器，40e合成用緩沖器，41D/A轉(zhuǎn)換器，42·43·44A/D轉(zhuǎn)換器，7a’流量運算機構(gòu)中的流量線性修正部，48壓力傳感器的溫度漂移修正機構(gòu)，49壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)，49a傳感器輸出判定機構(gòu)，49b動作條件判定機構(gòu)，50(壓電)升壓電路。
具體實施例方式
首先，本申請發(fā)明人等將圖1所示結(jié)構(gòu)的壓力傳感器A以圖2的形式安裝在管路B上，通過真空泵(圖中省略)使管路B的內(nèi)部保持規(guī)定真空度的真空狀態(tài)，對壓力傳感器A的壓力-輸出特性隨時間的變化進行調(diào)查測定。
在圖1和圖2中，21是傳感器基座，22是傳感器芯片(半導體型壓敏元件)，23是膜片，24是膜片座，25是硅油，26是密封物，27是引腳，28是安裝主體，29是壓緊螺母，30是軸承，31是密封環(huán)，P1是氣體壓力。
在圖2中，是利用壓緊螺母29將壓力傳感器A固定在安裝主體28上的，但壓力傳感器A的安裝固定結(jié)構(gòu)可以是任意的，例如也可以使用安裝固定用凸緣(圖中省略)將壓力傳感器A固定在安裝主體28上。
此外，圖1和圖2中雖未圖示，但也曾使用結(jié)構(gòu)為將所謂的應變片固定在膜片23的內(nèi)表面?zhèn)榷皇褂霉栌?5的壓力傳感器A來替代圖1所示結(jié)構(gòu)的壓力傳感器A。
通過對管路B的內(nèi)部進行減壓，施加在膜片23上的氣體壓力P1改變，因而施加在傳感器芯片22(或應變片)的壓力也改變。其結(jié)果，自傳感器芯片22輸出的輸出電壓改變，從而檢測出氣體壓力P1的變化。
另外，壓力傳感器A本身屬于公知技術(特開平10-82707號等)，故在這里將其說明省略。
圖3是表示將壓力傳感器A以圖2所示狀態(tài)進行安裝并在大氣壓下放置24小時后，在保持抽真空(真空度為10-5～10-6Torr)的狀態(tài)下壓力傳感器A的零點發(fā)生變化的曲線圖。
由圖3可知，抽真空后約一個小時，零點向負的方向變化0.2～0.3％FS(當滿量程FS為100Torr時，變化0.2～0.3Torr)，之后約5小時左右進一步向負的方向變化0.1％FS左右后仍不穩(wěn)定，雖然變化量很小但仍向負的方向變化。
此外，圖3中縱軸的壓力傳感器的輸出用mV表示，2mV相當于0.1％FS(即，0～100Torr相當于輸出電壓0～2V)。
圖4是表示壓力傳感器在抽真空前曾經(jīng)歷的壓力·時間對零點的穩(wěn)定時間的影響的附圖。即，使得經(jīng)過真空保持試驗其零點在某種程度上達到穩(wěn)定的試品經(jīng)歷數(shù)種壓力，之后，保持真空而對零點的穩(wěn)定時間進行連續(xù)監(jiān)視，研究抽真空前曾經(jīng)歷的壓力對零點穩(wěn)定時間的影響。
由圖4可知，若所經(jīng)歷的壓力高，則零點的初始值高，抽真空后向負方向變化的變化比例增大。但在經(jīng)過20～30小時后，大致穩(wěn)定在相同的值上而與事前經(jīng)歷過的壓力無關，此后，可以認為，與圖3的放置在真空中進行的零點穩(wěn)定時間測定試驗的結(jié)果同樣，以一定的比例持續(xù)減小。又，圖中的箭頭所示的時間是從連續(xù)監(jiān)視的初期起的經(jīng)歷時間。
圖5和圖6示出下面兩種情況下經(jīng)過5小時后零點變化的測定結(jié)果，即，壓力范圍為0Torr(保持15秒，真空度約為10-6Torr)-60Torr(保持30秒)，有規(guī)律地連續(xù)地進行每天5小時的切換(圖5)，以及壓力范圍為0(保持15秒，真空度約為10-6Torr)-0.1-1MPaG(保持30秒)，有規(guī)律地連續(xù)地進行每天5小時的切換(圖6)，并且，大約以一周為間隔用4周的時間對零點的變化進行了測定。
由圖5可知，經(jīng)過1～2周的時間，有的試品的零點發(fā)生了0.2％FS的變化。
此外，由圖6的試驗結(jié)果可知，零點的變化向負的方向收斂于0.1％FS以下。
圖7示出壓力傳感器A連續(xù)保持在0.1MPaG的加壓狀態(tài)下時其零點輸出隨時間的變化，由該圖可知，零點向正方向側(cè)以0.1％FS以下的變化量發(fā)生變化。
由上述圖3至圖7所示的試驗結(jié)果可知，在采用半導體反應元件(transducer)的壓力傳感器A中，其零點輸出隨時間的變化(時效變化)存在著如下現(xiàn)象。
1在保持真空、真空←→60Torr的循環(huán)試驗中，零點向負的方向持續(xù)變化。
2在保持真空的情況下，在最初的數(shù)小時變化尤其大。
3雖然隨著時間的流逝變化的變化率(比例)降低，但若在回到大氣壓或放到0.1MPaG的加壓狀態(tài)下后再抽真空，則在初期將發(fā)生較大的變化。
4在真空←→60Torr的循環(huán)試驗中出現(xiàn)了離散的結(jié)果，有的試品的變化量比真空保持試驗時大。有的在經(jīng)過1周后超過了0.2％FS。
5根據(jù)0.1MPa保持試驗的結(jié)果，可以認為在保持這種程度的加壓時零點未發(fā)生變化。此外，可以認為，在大氣壓下進行保管的狀態(tài)下來發(fā)生大的變化。
以上述壓力傳感器A的零點輸出隨時間的變化為基礎，本發(fā)明人不僅針對壓力傳感器A，而且針對使用壓力傳感器A的壓力控制裝置以及壓力式流量控制裝置就對零點輸出隨時間發(fā)生的變化進行自動修正提出了創(chuàng)新方案。
下面，結(jié)合附圖，就對本發(fā)明的壓力式流量控制裝置的零點輸出隨時間發(fā)生的變化進行修正的自動零點調(diào)整裝置的實施方式進行說明。
圖8是本發(fā)明的利用臨界條件的壓力式流量控制裝置的構(gòu)成圖。該壓力式流量控制裝置1，是以所供給的流體處于臨界條件下、即從節(jié)流孔2流出的流體的流體速度是聲速這一點為前提的，因此，流量用Q＝KP1表示，壓力的檢測僅由上游側(cè)壓力傳感器3進行。此外，壓力式流量控制裝置1中配置有具有節(jié)流孔2a的節(jié)流孔2、上游側(cè)配管4、下游側(cè)配管5、上游側(cè)壓力傳感器3、溫度傳感器6、控制電路7、閥驅(qū)動部8以及控制閥9。
控制電路7以電子電路、微計算機、和內(nèi)部儲存的程序為核心構(gòu)成，包括未圖示的放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器等電子電路系統(tǒng)、按照流量實驗公式運算流量Qc的流量運算機構(gòu)7a、對應流過的設定流量Qs進行指令的流量設定機構(gòu)7b、對運算流量Qc和設定流量Qs的流量差ΔQ(＝Qs-Qc或Qc-Qs)進行計算的比較機構(gòu)7c。
另外，在圖8中，10是氣體供給源，11是壓力調(diào)節(jié)器，12·13是閥，14是工作腔室，15是真空泵。
通過以真空泵15進行抽氣，將節(jié)流孔2的下游側(cè)壓力P2設定得比上游側(cè)壓力P1小很多，P2/P1＜約0.5的臨界條件始終自動地得到保持。其結(jié)果，從節(jié)流孔2a流出的氣體的速度達到聲速，節(jié)流孔2的通過流量Q用Q＝KP1表示。
上游側(cè)壓力P1由壓力傳感器3進行計測。為了對壓力準確進行測定，壓力傳感器3的傳感器部分是與氣體流相接觸地配置的，而且為了避免攪亂氣體流，將該傳感器部分設計得極小。因此，傳感器部分與氣體溫度T相等。
此外，氣體溫度T由溫度傳感器6進行計測，為了避免攪亂氣體流，溫度傳感器6對節(jié)流孔2附近的溫度進行測定，如果氣體與節(jié)流孔熱平衡則二者的溫度相等，因而將節(jié)流孔溫度視為氣體溫度進行測定。
上游側(cè)壓力P1和氣體溫度T被轉(zhuǎn)換成電壓，通過未圖示的放大電路或A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號。這些數(shù)字信號輸入給流量運算機構(gòu)7a，根據(jù)氣體溫度T和氣體物理性質(zhì)計算出比例系數(shù)K，并利用上游側(cè)壓力P1按照Qc＝KP1計算出運算流量Qc。
從流量設定機構(gòu)7b輸入作為目標流量的設定流量Qs，由比較機構(gòu)7c按照ΔQ＝Qs-Qc計算流量差ΔQ。
并且，將計算出的流量差ΔQ輸入給閥驅(qū)動部8，向使ΔQ變零的方向調(diào)整控制閥9的開度。通過調(diào)整開度，調(diào)整氣體的節(jié)流孔上游側(cè)壓力P1使之改變，進行控制使得按照Qc＝KP1求得的運算流量Qc與設定流量相等。
如前所述，壓力傳感器3的傳感器部分變得與氣體溫度T相等，當氣體溫度T變化時，傳感器部分的溫度也將隨之變化。此外，壓力傳感器3具有溫度依賴性，壓力傳感器3的輸出電壓會隨著溫度的變化而變化。因此，在本發(fā)明的壓力式流量控制裝置中，設置有圖9所示的對壓力傳感器3的輸出電壓隨溫度發(fā)生的變化(漂移)進行修正的裝置。
圖9是，壓力式流量控制裝置中的對所述輸出電壓隨溫度發(fā)生的變化(漂移)進行修正的機構(gòu)之中的、用于調(diào)整零點輸出(即壓力為零時的輸出電壓)的零點輸出溫度漂移修正裝置的簡易電路框圖。
參照圖9，壓力傳感器3的輸出電壓v經(jīng)固定放大電路16和可變放大電路18放大為壓力電壓V。壓力電壓V通過A/D轉(zhuǎn)換器19輸入到CPU20中。此外，固定放大電路16的輸出電壓輸入到其它可變放大電路17中，該可變放大電路17的輸出也產(chǎn)生壓力電壓V，作為上游側(cè)壓力P1顯示在顯示板上。
若假定上述壓力傳感器3在感知到例如絕對壓力P1＝7氣壓(即7×102kPaA)時輸出100mV，則當通過該壓力傳感器3在P1＝0～3(×102kPaA)的范圍內(nèi)對上游側(cè)壓力P1進行控制時，壓力傳感器3的輸出電壓V將成為在V＝0～42.86mV的范圍內(nèi)的輸出電壓。
此外，若該輸出電壓V的最大電壓42.86mV被放大到滿量程的5V，則放大率為117倍。在本實施方式中，117倍的放大率是通過上述固定放大器16放大100倍、可變放大電路17·18放大1.17倍來實現(xiàn)的。
但是，壓力傳感器3的輸出電壓會隨著溫度的變化而發(fā)生漂移，在這里，將壓力為零時的輸出的變化(漂移)稱作零點輸出溫度漂移，而將承受任意壓力時的輸出的變化(漂移)稱作輸出溫度漂移。
上述零點輸出溫度漂移，是通過對固定放大器16的補償端子16a進行調(diào)整而得到修正的，具體地說，零點輸出漂移的修正是通過補償用D/A轉(zhuǎn)換器40實現(xiàn)的。即，假設壓力為零時輸出電壓V顯示為某一值+v0，則為了使該零點輸出漂移電壓v0變成零而向補償端子16a輸入-v0。其結(jié)果，即使在壓力為零時從壓力傳感器3有輸出電壓v0向固定放大電路16輸入，但由于有效輸入電壓為v0+(-v0)＝0，零點輸出的變化漂移可得到修正。
上述補償用D/A轉(zhuǎn)換器40，包括粗調(diào)用的D/A轉(zhuǎn)換器40a和緩沖器40c、微調(diào)用的D/A轉(zhuǎn)換器40b和緩沖器40d、以及合成用緩沖器40e。如上所述，是通過粗調(diào)電路和微調(diào)電路將零點輸出漂移電壓v0的反相的零點修正電壓-v0施加在補償端子16a上進行修正，從而將零點輸出漂移消除的。
圖10是對零點輸出電壓漂移的修正與滿量程FS的設定的關系進行說明的說明圖，橫軸表示上游側(cè)壓力P1，縱軸表示壓力傳感器3的輸出電壓v和可變放大電路18的壓力電壓V。壓力范圍為P1＝0～P1m，最大壓力為P1m＝3.0(×102kPaA)。在這里，假設氣體溫度T為T0時零點輸出漂移為v0＝-2.0mV，最大壓力P1m下傳感器的最大輸出電壓為v1＝40.8mV。
圖10中連接v0和v1的虛線a’表示壓力傳感器3的溫度特性，在這里，當在補償端子16a上施加-v0時，由于v0+(-v0)＝0故而v0將為0mV，從v0修正到了零(箭頭a)。其結(jié)果，最大壓力P1m下的傳感器輸出電壓也將變成v0+(-v0)＝40.8+2.0＝42.8mV。因此，通過零點輸出漂移修正，壓力傳感器3的輸出被修正為0～42.8mV。該修正后的溫度特性用虛線a”表示。
其次，進行該壓力傳感器3的滿量程的設定。在零點調(diào)整后壓力傳感器的輸出為0～v1+(-v0)、即0～42.8mV時，將其設定為滿量程5V。也就是說，要將42.8mV放大到5V，使可變放大器44、46的放大率為1.17，其結(jié)果，將兩級放大率設定為M＝100×1.17＝117。該修正用箭頭b表示。
因此，最大電壓Vm可由Vm＝(v1-v0)求得，任意壓力P1下的壓力傳感器3的輸出電壓v被放大到V＝M(v-v0)。該放大后的輸出電壓V用實線C表示，在臨界條件下該實線C反映的是V＝a(T0)P1。比例常數(shù)a(T0)由氣體溫度T為T0時的比例常數(shù)給出。
在上述圖9和圖10的說明中，將零點輸出漂移v0＝-2.0mV視為隨著流體(氣體)溫度的變化而發(fā)生的變化。因此，是將直線a’作為壓力傳感器的輸出v的溫度特性，而將直線C理解為放大器的輸出V的溫度特性的。
另一方面，在本申請發(fā)明中，是將對壓力傳感器的輸出v的時效變化的零點進行修正作為問題的，因此，若將前述圖9和圖10的零點輸出漂移v0(即壓力為零時的壓力傳感器的輸出v0)限定為由時效變化產(chǎn)生的零點輸出漂移，則前面在圖9和圖10中說明的修正機構(gòu)以及該修正機構(gòu)與滿量程(FS)設定之間的關系，便可直接應用于由時效變化產(chǎn)生的零點輸出漂移的修正。
即，只要將上述圖10中的直線a’作為壓力傳感器的輸出v的時效變化特性，將直線C作為放大器的輸出V的時效變化特性加以掌握即可。
另外，關于前述圖3至圖6所示壓力傳感器3的輸出v的時效變化特性的測定方法，在這里省略其詳細說明，而概略地說是這樣進行測定的，即，將壓力傳感器3以圖2所示的形式組裝的管路B內(nèi)的壓力通過真空泵(圖中省略)抽成零壓力(真空10-5～10-6Torr)、即P10(×102kPaA)，對所經(jīng)過的時間和壓力傳感器3的零點輸出的變化量v0(漂移電壓v0)進行測定，或者，在管路B內(nèi)的壓力保持在任意設定值的狀態(tài)下對所經(jīng)過的時間和壓力傳感器3的零點輸出的變化量v0進行測定。
前述圖3是表示對保持真空情況下壓力傳感器3的隨時間發(fā)生的零點輸出漂移的一例的時效輸出特性圖，橫軸是時間(Hr)，縱軸是零點輸出漂移電壓v0，傳感器輸出電壓2mV相當于滿量程為100Torr時的滿量程FS的0.1％。PT輸出為0mV的線表示的是沒有漂移的理想情況，而曲線給出實際測定的零點輸出漂移。該漂移還因壓力傳感器試品的不同而異，但如前所述，大約一小時后達到0.2～0.3％FS(v0＝4～6mV)，大約6小時后達到0.4％FS(v0＝8mV)左右。并且，該零點輸出漂移電壓v0被施加到前述圖9的固定放大電路16的補償端子16a上。
在本發(fā)明中，當壓力傳感器3的隨時間發(fā)生的零點輸出漂移v0大于-0.13％FS(即，零點輸出漂移v0為-2.6mV)時，將零點輸出漂移v0施加到圖9的固定放大電路16的補償端子16a上，自動進行壓力傳感器3的零點調(diào)整。
另外，之所以將上述-0.13％FS作為時效變化的零點漂移的調(diào)整基準，其理由是從圖3至圖6等附圖所示基礎試驗的結(jié)果可知，保持真空時零點漂移v0只向負的方向發(fā)生，并且，若零點漂移達到-0.13％FS(v0為-2.6mV)左右則不會超出壓力傳感器3在實用上容許的誤差范圍。
具體地說，首先，判斷壓力傳感器3的輸出電壓v是否為負。
另外，在壓力控制裝置的工作過程中，對壓力傳感器3必定施加有氣體壓力，壓力傳感器3的輸出電壓v不會變成負的。因此，若判斷為壓力傳感器3的輸出電壓v為負，便可知道壓力控制裝置處于停止工作狀態(tài)，沒有氣體的流通。
此外，我們已經(jīng)知道，在保持真空的情況下壓力傳感器3的時效變化引起的零點輸出電壓漂移v0必定為負，因此，若壓力傳感器3的輸出漂移v位于負側(cè)，便可知道壓力傳感器3被保持在真空或接近于真空的真空度(10-2～10-6Torr左右)下。
因此，只要判斷為壓力傳感器3的輸出電壓漂移v為負，壓力式流量控制裝置便處于未工作狀態(tài)，并且管路內(nèi)的壓力被保持在接近于真空的狀態(tài)，因此，始終進隨著時間對零點輸出漂移進行調(diào)整。
其次，判斷壓力傳感器3的輸出電壓漂移v是否超過所述設定值(v＝-0.13％FS)。并且，當壓力傳感器的輸出漂移v超過設定值時，便自我診斷為需要進行由壓力傳感器3的時效變化引起的零點輸出漂移的調(diào)整，自動進行零點漂移v0的調(diào)整。
圖11是壓力控制裝置的控制電路的詳細構(gòu)成框圖。壓力傳感器3、固定放大器16、可變放大器17·18、A/D轉(zhuǎn)換器19、補償用D/A轉(zhuǎn)換器40等與圖9的情況相同，故將其說明省略。
另外，壓力式流量控制裝置的控制電路也與圖11大致相同，只是在流量運算機構(gòu)中的流量線性修正部7a′的輸出側(cè)設置了氣體溫度修正部(圖示省略)，并向該氣體溫度修正部輸入來自溫度傳感器4的溫度檢測信號這一點與圖11不同。
此外，在圖11中，41是D/A轉(zhuǎn)換器，42、43、44是A/D轉(zhuǎn)換器，7是控制電路，7c是比較電路，20是CPU，7a’是流量運算機構(gòu)中的流量線性修正部，48是壓力傳感器的溫度漂移修正機構(gòu)，49是壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)，50是升壓電路，利用該升壓電路50的輸出對控制閥(圖示省略)的開閉進行控制。
壓力傳感器輸出的時效零點漂移修正機構(gòu)49具有判斷來自A/D轉(zhuǎn)換器44的輸入值v是否超過設定值(-0.13％FS＝-2.6mV)的機構(gòu)(傳感器輸出判定機構(gòu)49a)；以及對是否設定了將控制閥9強制關閉的輸入、或壓力設定信號V是否在0.6％FS以下的某一種情況進行判定的動作條件判定機構(gòu)49b；通過動作條件判定機構(gòu)49b，確認(1)是否設定了將控制閥9強制打開或者(2)強制關閉的輸入、(3)壓力設定信號V是否在0.6％FS(V＝60mV，傳感器輸出電壓v＝12mV)以下等事項之中的某一事項，當通過傳感器輸出判定機構(gòu)49a確認壓力傳感器3的輸出v在-0.13％FS以上時，自動從DA轉(zhuǎn)換器將相當于+0.13％FS的零點調(diào)整用電壓(v0＝2.6mV)輸入到固定放大電路16的補償端子16a上，以抵消掉相當于壓力傳感器的時效零點漂移(-0.13％FS)的漂移輸出電壓(-2.6mV)，進行自動零點調(diào)整。
圖12是本發(fā)明的壓力傳感器時效零點漂移修正機構(gòu)49的工作流程圖。在步驟m1輸入來自壓力傳感器3的輸出電壓v，并在步驟m2輸入使控制閥9強制打開的輸入信號Vc或強制關閉的輸入信號Vo。之后，在步驟m3判定所述v是否超過-0.13％FS(v＝-2.6mV)，并在步驟m4判斷是否存在Vc或Vo以及壓力設定信號V是否在0.6％FS以下。
最后，當在步驟m5確認滿足V超過-12mV且Vc＞0或Vo＞0或者V＜0.6％FS等條件之中的某一條件時(步驟m5)，在步驟m6將+v(＝2.6mV)的電壓輸出給固定放大電路16的補償端子16a。
另外，在前述圖1至圖11所示的本發(fā)明的實施方式中，是基于在臨界條件下使用的壓力式流量控制裝置對本發(fā)明進行說明的，但本發(fā)明當然也可以應用于非臨界條件下使用的壓力控制裝置和單獨使用的壓力傳感器。
工業(yè)實用性本發(fā)明主要在半導體制造設備和化工品制造設備等設備中使用。此外，本發(fā)明能夠在需要對原料氣體等流體的供給流量或供給壓力高精度地進行控制的領域得到廣泛的應用。
權(quán)利要求
1.一種壓力傳感器的自動零點修正裝置，在對流體壓力進行測定的壓力傳感器中，將來自壓力傳感器的傳感器輸出電壓向外部輸出，并將所述傳感器輸出電壓輸入壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)，在該時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中判定所述傳感器輸出電壓是否大于設定值，進而在所述時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中對壓力傳感器的動作條件進行判定，當所述傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器的動作條件處于預先設定的動作條件下時，將壓力傳感器的時效零點漂移消除。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力傳感器的自動零點修正裝置，其特征是，壓力傳感器使用半導體壓敏元件，此外，將傳感器的輸出電壓通過放大器向外部輸出，并通過A/D轉(zhuǎn)換器向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，進而在傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器處于設定的動作條件下時，從所述時效零點漂移修正機構(gòu)經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器向所述放大器的補償端子輸入零點修正用電壓，所述零點修正用電壓與所述傳感器的輸出電壓大小相同而極性相反。
3.一種壓力控制裝置的自動零點修正裝置，在具有壓力控制用的控制閥和對流體壓力進行測定的壓力傳感器的壓力控制裝置中，將來自壓力傳感器的傳感器輸出電壓向外部輸出，并將所述傳感器輸出電壓向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，在該時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中判定所述傳感器輸出電壓是否大于設定值，進而在所述時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中對壓力傳感器的動作條件進行判定，當所述傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器的動作條件處于預先設定的動作條件下時，將壓力傳感器的時效零點漂移消除。
4.如權(quán)利要求3所述的壓力控制裝置的自動零點修正裝置，其特征是，壓力傳感器使用半導體壓敏元件，此外，將傳感器的輸出電壓通過放大器向外部輸出，并通過A/D轉(zhuǎn)換器向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，進而在傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器處于設定的動作條件下時，從所述時效零點漂移修正機構(gòu)經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器向所述放大器的補償端子輸入零點修正用電壓，所述零點修正用電壓與所述傳感器的輸出電壓大小相同而極性相反。
5.一種壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置，所述壓力式流量控制裝置包括流量控制用的節(jié)流孔、設置在節(jié)流孔上游側(cè)配管處的控制閥、設置在節(jié)流孔與控制閥之間并對上游側(cè)壓力P1進行檢測的上游側(cè)壓力傳感器，根據(jù)上游側(cè)壓力P1對節(jié)流孔通過流量進行控制，其中，將來自所述壓力傳感器的傳感器輸出電壓向流量運算機構(gòu)輸出，并將所述傳感器輸出電壓向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，在該時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中判定所述傳感器輸出電壓是否大于設定值，進而在所述時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中對壓力傳感器的動作條件進行判定，當所述傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器的動作條件處于預先設定的動作條件下時，將壓力傳感器的時效零點漂移消除。
6.如權(quán)利要求5所述的壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置，其特征是，壓力傳感器使用半導體壓敏元件，此外，將傳感器的輸出電壓通過放大器向外部輸出，并通過A/D轉(zhuǎn)換器向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，進而在傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器處于設定的動作條件下時，從所述時效零點漂移修正機構(gòu)經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器向所述放大器的補償端子輸入零點修正用電壓，所述零點修正用電壓與所述傳感器輸出電壓大小相同而極性相反。
7.一種壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置，所述壓力式流量控制裝置包括流量控制用的節(jié)流孔、設置在節(jié)流孔上游側(cè)配管處的控制閥、設置在節(jié)流孔與控制閥之間并對上游側(cè)壓力P1進行檢測的上游側(cè)壓力傳感器、設置在節(jié)流孔下游側(cè)配管處并對下游側(cè)壓力P2進行檢測的下游側(cè)壓力傳感器，根據(jù)上游側(cè)壓力P1和下游側(cè)壓力P2對節(jié)流孔通過流量進行控制，其中，將來自所述壓力傳感器的傳感器輸出電壓向流量運算機構(gòu)輸出，并將所述傳感器輸出電壓輸入壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)，在該時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中判定所述傳感器輸出電壓是否大于設定值，進而在所述時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中對壓力傳感器的動作條件進行判定，當所述傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器的動作條件處于預先設定的動作條件下時，將壓力傳感器的時效零點漂移消除。
8.如權(quán)利要求7所述的壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置，其特征是，壓力傳感器使用半導體壓敏元件，此外，將傳感器的輸出電壓通過放大器向外部輸出，并通過A/D轉(zhuǎn)換器向壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)輸入，進而在傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器處于設定的動作條件下時，從所述時效零點漂移修正機構(gòu)經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器向所述放大器的補償端子輸入零點修正用電壓，所述零點修正用電壓與所述傳感器輸出電壓大小相同而極性相反。
9.如權(quán)利要求3或4所述的壓力控制裝置的自動零點修正裝置，其特征是，在壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中作為基準的設定值，是相當于由壓力傳感器檢測出的滿量程壓力的控制精度以下的傳感器輸出電壓。
10.如權(quán)利要求3或4所述的壓力控制裝置的自動零點修正裝置，其特征是，在壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中作為基準的設定動作條件，是向控制閥發(fā)出的強制打開的信號的有無、強制關閉的信號的有無、流量設定信號為零這3個條件。
11.如權(quán)利要求5、6、8或9所述的壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置，其特征是，在壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中作為基準的設定值，是相當于由壓力傳感器檢測出的滿量程壓力的控制精度以下的傳感器輸出電壓。
12.如權(quán)利要求5、6、8、9所述的壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置，其特征是，在壓力傳感器的時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中作為基準的設定動作條件，是向控制閥發(fā)出的強制打開的信號的有無、強制關閉的信號的有無、流量設定信號為零這3個條件。
13.如權(quán)利要求4所述的壓力控制裝置的自動零點修正裝置，其特征是，從時效零點漂移修正機構(gòu)將零點修正用電壓向放大器的補償端子輸出的D/A轉(zhuǎn)換器，與設置在該壓力式流量控制裝置的流量運算機構(gòu)中的壓力傳感器的溫度漂移修正機構(gòu)共用。
14.如權(quán)利要求6或8所述的壓力式流量控制裝置的自動零點修正裝置，其特征是，從時效零點漂移修正機構(gòu)將零點修正用電壓向放大器的補償端子輸出的D/A轉(zhuǎn)換器，與設置在該壓力式流量控制裝置的流量運算機構(gòu)中的壓力傳感器的溫度漂移修正機構(gòu)共用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種對壓力傳感器的時效零點漂移進行自動修正，能夠不限于其工作期間對壓力進行準確檢測的壓力傳感器、使用該壓力傳感器的壓力控制裝置以及流量控制裝置。具體地說，作為一種采用對流體壓力進行測定的半導體壓敏元件的壓力傳感器，將來自壓力傳感器的傳感器輸出電壓通過放大器向外部輸出，并將所述傳感器輸出電壓通過D/A轉(zhuǎn)換器輸入給壓力傳感器時效零點漂移修正機構(gòu)，在該時效零點漂移修正機構(gòu)的傳感器輸出判定機構(gòu)中判定所述傳感器輸出電壓是否大于設定值，進而在所述時效零點漂移修正機構(gòu)的動作條件判定機構(gòu)中對壓力傳感器的動作條件進行判定，當所述傳感器輸出電壓大于設定值且壓力傳感器的動作條件處于預先設定的動作條件下時，通過D/A轉(zhuǎn)換器將與所述傳感器的輸出電壓大小相等而極性相反的零點修正用電壓輸入給所述放大器的補償端子，將壓力傳感器的時效零點漂移消除。
文檔編號G01L19/04GK1809737SQ20048001729
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者大見忠弘, 杉山一彥, 日野昭一, 高橋榮治, 三枝慎, 池田信一, 西野功二, 土肥亮介, 上野山豐己, 杉田勝幸 申請人:株式會社富士金, 大見忠弘